Les pistes de PSA Peugeot Citroën pour la voiture à 2L/100 km

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• Publié par: Le_Parisien
• Publié le: 04 mai 2015
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• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 1 Mo

Extrait

PSA Peugeot Citroën

relève le défi de la voiture 2 litres aux 100 km pour tous

2l/100 km, 46 g de CO 2 / 100 km: Diviser par deux la consommation et les émissions de CO 2 En 2014, les véhicules les plus sobres du marché, dans le segment des citadines, sont homologués à une moyenne de 3,5 l/100 km en motorisation diesel conventionnelle ou en motorisation essence hybridée. Une consommation de 2l/ 100 km à l’horizon 2018, soit environ 50g CO 2 /km, correspond à un niveau très inférieur à l’exigence Européenne 2020 fixée à 95g. Réaliser un véhicule consommant moins de 2l aux 100 km à un prix restant abordable (environ 15 000€) pour les consommateurs est donc un véritable défi pour un constructeur automobile. Cela nécessite un travail sur tous les leviers technologiques en optimisant les matériaux et moyens utilisés. Initié par le gouvernement Français en 2013, le programme de la voiture 2l/100 km a mobilisé et fédéré toute la filière automobile française autour de cet enjeu. PSA Peugeot Citroën s'est ainsi appuyé sur l'expertise des partenaires de la PFA (Plate-Forme Automobile) mais aussi sur celle de nombreuses PME et TPE de la filière automobile française. Une ambition affichée : développer les premières briques technologiques industrialisables dès 2017 et faire de la voiture 2l/100 km une réalité sur le marché en 2020 Pour rendre les travaux crédibles et concrets, PSA Peugeot Citroën a fait le choix de travailler les différents leviers technologiques sur la base de véhicules existants et déjà commercialisés : les Peugeot 208 et Citroën C4 Cactus. Ce choix permet au Groupe de capitaliser sur son savoir-faire en termes de process usine dans les domaines des : chaine de traction, allègement et aérodynamisme pour garantir une industrialisation rapide et à haute cadence de ces technologies.

Cinq leviers majeurs pour y parvenir -l’hybridation et le rendement moteur, -l’allègement du véhicule, -l'aérodynamique du véhicule -la résistance au roulement, -la gestion de l’énergie

Le travail de ces cinq leviers sur les démonstrateurs Peugeot 208 HYbrid Air 2L et la Citroën C4 Cactus AIRFLOW 2L a ainsi permis de réduire de50% les émissions de CO 2 en obtenant un gain total de 58g de CO 2 soit une baisse moyenne de la consommation de carburant de plus d’1,5l/ 100 km.

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En bref : la voiture 2l/100 km by PSA : Un programme initié et soutenu par les pouvoirs publics (un des plans de la nouvelle France) Une filière unie et coordonnée autour des constructeurs français. 46 g CO 2 / km (essence hybridée) / 50 g CO 2 / km (diesel) Baisse de 50% de la consommation de carburant Un véhicule économiquement abordable (coût équivalent à celui d’une voiture diesel urbaine) Des technologies transversales que PSA Peugeot Citroën pourra déployer plus largement d’ici 2020. 5 défis pour réduire de 50g les émissions de CO 2 /km et atteindre le 2l/100 km : Proposer une solution innovante « full hybrid » essence, performante et abordable o pour le client, adaptée à toutes les conditions d’utilisation (-30% de consommation de carburant). Alléger le véhicule en utilisant des technologies et matériaux compositesjusqu’à o présent réservés aux domaines de la compétition ou du luxe ainsi que de l’aluminium et des aciers à très haute limite élastique (- 220kg hors chaine de traction) Travailler le style et optimiser l’aérodynamismepour diminuer la trainée et améliorer o la pénétration du véhicule dans l’air grâce à une silhouette optimisée ( -20% de SCx – coefficient de pénétration dans l’air) Réduire la résistance au roulementpour renforcer l’efficacité énergétique(-4g CO 2 ) o grâce à des pneumatiques de haute technologie. Optimiser les consommations d’énergieélectrique pour gagner 2 g de CO 2 o

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Hybridation et Amélioration du rendement du GMP Le défi de l’hybridation : Proposer une solution innovantefull hybridessence, performante et abordable pour le client, adaptée à toutes les conditions d’utilisation.

L’hybridation de la chaine de traction : un levier incontournable pour un gain de 32 g de CO 2 soit une économie de 30% de carburant pour le client. Pour atteindre une consommation inférieure à 2l, il faut réduire le besoin énergétique du véhicule, mais aussi optimiser le rendement du groupe motopropulseur et récupérer l’énergie jusqu’à présent non utilisée. Ceci est rendu possible grâce à l’hybridation du véhicule. PSA Peugeot Citroën s’est orienté vers une solution« Full Hybrid » non rechargeable associée à un moteur thermique. Pour la réalisation de ses deux démonstrateurs, Peugeot 208 HYbrid Air 2L et Citroën C Cactus AIRFLOW 2L, PSA Peugeot Citroën a choisi une solution technologiquement innovante et économiquement performante : la chaîne de traction Hybrid Air. L’Hybrid Air combine deux énergies, en associant : Un moteur 1.2l 82ch essence 3 cylindres, - un stockeur d’énergie sous forme d’air comprimé, - un ensemble moteur-pompe hydraulique, - une transmission automatique via une boite de vitesses à train épicycloïdal. -

En fonction de la conduite, le superviseur sélectionne de manière transparente pour le conducteur, le mode permettant d’optimiser le rendement du véhicule. Le mode Air (ZEV), utilisant l’énergie contenue dans le stockeur d’air comprimé, permet de faire avancer le véhicule sans consommation de carburant, ni émissions de CO 2 .

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Un moteur 3 cylindres optimisé pour un gain de 2 g de CO 2 Le moteur 3 cylindres essence 1.2l PureTech est optimisé pour réduire les frottements et améliorer la combustion par un traitement de surface (DLC) Diamond Like Carbon, et l’utilisation d’une huile à très basse viscosité. La gestion de l’énergie électrique pour gagner 2g supplémentaires Pour limiter l’impact CO 2 de la consommation électrique, il est essentiel de travailler sur la gestion de l’énergie notamment les fonctions : consommation électrique des fonctions éclairage, refroidissement du moteur et climatisation.

Chaîne de traction Hybrid Air sur la C4 Cactus AIRFLOW 2L

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Allègement : -220 kg, –20 g de CO 2 /km, une économie de 20% carburant

Le défi de l’allègement : rendre accessible et industrialiser des technologies et matériaux jusque-là réservées aux domaines de la compétition ou du luxe (matériaux composite, aluminium, aciers à très haute limite élastique…) L’allègement du véhicule constitue l’un des leviers majeurspour diviser par deux la consommation moyenned’un véhicule du segment B et atteindre 2l/100km. Pour y parvenir, les ingénieurs du Groupe et les partenaires du projet ont utilisé des technologies jusqu’alors réservées à la compétition ou au domaine du luxe. Ils ont procédé à une sélection rigoureuse pour ne retenir que celles industrialisables à haute cadence dans une usine de production existante. Ce levier représente à lui seul une réduction moyenne de : 220 kgde la masse du véhicule - 20 gde CO 2 /km soit une économie de20 % de carburant- Cette performance résulte de : 1)l’allègement des pièces de structure grâce à l’introduction de nouveaux matériaux des matériaux composites pour le plancher avant o l’aluminium notamment pour le tablier supérieur, les longerons intérieurs et le plancher o arrière des aciers à haute limite élastique pour les brancards avant et la planche à talon o Ces nouveaux matériaux sont structurels: ils participent à l’absorption d’énergie en cas de choc et respectent ainsi les exigences les plus sévères en matière de tenue mécanique. 2)l’intégration d’une structure multi-matériaux légers et performants La caisse est constituée en multi-matériaux : acier optimisé o aluminium pour le berceau moteur, les brancards et les longerons o matériaux composites à base de verre pour les ressorts de suspension, et à base de o carbone pour le volet arrière, la banquette arrière, les côtés de caisse, le pavillon, les traverses de pavillon, les ailes et les portes L’une des avancées technologiques est d’avoir intégré des matériaux composites dans le châssis de la voiture. Avec unedensité volumique largement inférieure (de l’ordre de 2700 kg/m3 pour l’aluminium et d’environ 1200 kg/m3 pour le carbone contre 7800 kg/m3 pour l’acier), l’utilisation de ces matériaux contribue considérablement à la réduction de la masse finale du véhicule. Une conception multi-matériaux en rupture synonyme de challenges au niveau process Les pièces de structure en composite sont un levier incontournable pour alléger les véhicules de demain. Leur production engrande cadenceconstitue aujourd’hui l’un des challenges technologiques et industriels à relever dans le secteur automobile. En effet, il n’est pas systématiquement possible de

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remplacer une pièce en acier par la même en aluminium ou en composite. Il est nécessaire de prendre en compte les propriétés mécaniques et le coût des matériaux.

Cette conception multi-matériaux a nécessité de relever plusieurs défis :

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réaliser des assemblages mixtes acier / aluminium / composite développer de nouvelles technologies d’assemblage repenser nos technologies d’assemblage et innover sur certaines car la technologie de soudure classique n’est plus adaptée ou optimale pour l’assemblage de ces matériaux concevoir des assemblages mixtes acier / aluminium / composite pour envisager une conception multi-matériaux industrialisable à grande cadence dans une usine existante

Caisse multi-materiaux

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Un style plus fluide pour améliorer l’aérodynamisme du véhicule

Le défi pour l’aérodynamisme : diminuer la trainée du véhicule et améliorer sa pénétration dans l’air grâce à une silhouette optimisée

Un travail important a été réalisé sur le style des Peugeot 208 HYbrid Air 2L et Citroën C4 Cactus AIRFLOW 2L pour un gain aérodynamique global de 20% sur le SCx (coefficient de pénétration dans l’air) soit 7 g de CO 2 /km

Sur la Citroën C4 Cactus AIRFLOW 2L :

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Des déflecteurs latéraux mobiles ont été ajoutés à l’arrière de la custode afin de mieux guider le flux d’air autour du véhicule. Le nouveau bouclier avant dispose de trois entrées d’air pilotées qui s’actionnent selon l’utilisation du véhicule pour garder une ouverture optimale, à la fois pour le refroidissement du moteur et l’écoulement de l’air. Les jantes disposent de volets mobiles actionnés et pilotés par la force centrifuge. Les pneus choisis pour équiper le véhicule sont des pneus baptisés Tall&Narrow 19’’ de dernière génération. Ces pneus très étroits et de grand diamètre offrent un meilleur aérodynamisme. Un rideau d’air « Air Curtain » a été intégré dans le passage de roues. Grâce à des petites fentes aérodynamiques verticales aux deux extrémités du bouclier avant, ce passage canalise le flux d’air le long des roues et en améliore ainsi la circulation. Le becquet a été rallongé et un extracteur d’air au niveau du bouclier arrière a été intégré afin de mieux guider le flux d’air autour de la Citroën C4 Cactus AIRFLOW 2L et ainsi diminuer les turbulences qui ont une incidence sur la trainée du véhicule. Les rétroviseurs classiques ont été remplacés par des rétro-caméras, plus petits et plus fins pour diminuer l’impact sur la circulation du flux d’air. Le soubassement du véhicule est intégralement caréné ; Cela permet une parfaite circulation du flux en évitant toues les perturbations liées aux organes implantés sous le véhicule.

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Sur la Peugeot 208 HYbrid Air 2L :

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L’assiette du véhicule a été abaissée. Le soubassement du véhicule est intégralement caréné avec diffuseur à l’arrière. Un module d’entrées d’air piloté gère au juste nécessaire le flux d’air pénétrant dans le sous- capot. Des enjoliveurs ont été ajoutés entre les montants et le pare-brise pour faciliter l’écoulement d’air. Un becquet a été intégré au hayon et un extracteur d’air ajouté sous caisse. Les rétroviseurs gauche et droit ont été remplacés par des rétro-caméras profilées. Les jantes de grand diamètre sont couvertes par des enjoliveurs aérodynamiques.

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Résistance au roulement des pneumatiques : -4g de CO 2, une économie de carburant substantielle

Le défi des pneumatiques : améliorer la résistance au roulement pour renforcer l’efficacité énergétique du véhicule

La résistance au roulement : un phénomène physique générateur de CO 2 A chaque tour de roue, et sous l’effet de la charge, le pneumatique se déforme pour épouser la route. Lors de cette déformation, les matériaux constitutifs du pneu s’échauffent et dissipent de l’énergie. Il s’agit de la résistance au roulement. En diminuant cette dernière, on parvient à réduire la consommation de carburant, et donc les émissions de CO 2 , sans altérer la tenue de route. Des pneus étroits et de grand diamètre pour réduire la résistance au roulement Les ingénieurs du projet 2l/100km en lien avec le partenaire Michelin ont fait le choix d’équiper le véhicule de pneus baptisésTall & Narrow (19’’ sur C4 Cactus Airflow 2L ; 18’’ sur 208 Hybrid Air 2L). Ces pneus très étroits et de grand diamètre améliorent le rendement énergétique du véhicule grâce à leur« ultra » basse résistanceau roulement (WBRR) et à un meilleur aérodynamisme. De par leur géométrie particulière associée à une technologie de marquage velours spécifique, ils participent également au confort grâce à leur grand diamètre qui permet de mieux absorber les irrégularités de la route. Le choix des matériaux et la conception de la bande de roulement permettent de combiner une faible largeur et un grand diamètre. L’aérodynamisme et la résistance au roulement des pneumatiques sont ainsi améliorés pour offrir une réduction de la consommation de carburant et2 gr de CO 2 à chaque kilomètre. Notre partenaire a également relevé le défi de concevoir un pneumatiqueindustrialisable rapidement en grande série. Au-delà du travail réalisé sur les pneumatiques, l’introduction dejantesen matériaux allégés couvertes par desenjoliveurs aérodynamiquesa permis de gagner des grammes de CO 2. . Au final, l’intégration de matériaux à l’architecture innovante ont contribué àun gain de 4 g de CO 2 : -des pneumatiques Tall & Narrow, Ultra Basse Résistance au roulement -des jantes en matériaux allégés -des enjoliveurs aérodynamiques Pneus « Tall & Narrow » - Michelin

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Fournisseurs : des partenaires stratégiques et impliqués autour du projet Véhicule 2l/100 km

Représentation des fournisseurs dans le projet Véhicule 2l/100 km de PSA Peugeot Citroën Pour développer les démonstrateurs 2l/100 km, Peugeot 208 HYbrid Air 2l et C4 Cactus AIRFLOW 2l, PSA Peugeot Citroën a travaillé avec des partenaires de choix issus de la plateforme automobile :

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FAURECIA : ligne d'échappement allégée o volet Arrière en composite o lève-vitre structurel o une économie de poids de 12 kg, soit 1,2g de CO2 par km.

MICHELIN : Pneumatiques ultra basse résistance au roulement o

PLASTIC OMNIUM : plancher AV en composite thermodurcissable o

VALEO : alternateur à haut rendemento

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