Normes Euro 6: un défi (aussi) pour les moteurs à essence

L'application des normes Euro 6 en 2014 représente un changement notable pour les moteurs diesel avec une forte restriction en matière d'émissions d'oxydes d'azote (NOx), elle est aussi un challenge pour les moteurs essence à injection directe. En cause, la limitation du nombre de particules émises par kilomètre.

Particules fines: en nombre ou en masse?

Jusqu'à présent, le nombre de particules fines était évalué selon la masse de ces dernières. Depuis la norme Euro 5, les particules fines sont limitées à 4,5 mg/km, aussi bien pour les moteurs essence que diesel. Cette limite a notamment été à l'origine de la généralisation des filtres à particules équipant les moteurs diesel.

La norme Euro 5 définit par ailleurs une limite de 6x10¹¹ particules par kilomètre pour les moteurs diesel, une limite qui n'existe pas pour les moteurs essence. Début 2012, la Commission Européenne a revu les critères d'application pour ces derniers. Dès septembre 2014, les moteurs essence devront émettre moins de 6x10¹² particules par kilomètre et ils devront satisfaire aux mêmes exigences que les moteurs diesels en 2017.

D'après les premiers tests effectués sur moteurs essence, les moteurs à injection directe respectent déjà la norme Euro 6 applicable en 2014 avec des valeurs atteignant 2,3x10¹² particules par kilomètre (Ford Ecoboost, Hyundai 1,6l GDI), voire 4x10¹² dans le cas du Renault 1,2l TCe . Néanmoins, ils ne sont pas en règle avec la future législation débutant en 2017.

Les moteurs essence à injection directe ont eu un effet très positif sur la réduction de la consommation de carburant et par là-même la réduction des émissions de CO₂ notamment. Néanmoins, ce type d'injection induit un effet négatif sur les émissions des oxydes d'azote et de particules, surtout lorsque ces moteurs fonctionnent en mélange pauvre (excès d'air dans le cylindre - tous les moteurs à injection directe ne fonctionnant pas selon ce mode).

A l'heure actuelle, un moteur à injection directe d'essence rejette 10 à 40 fois plus de particules en masse et plus de 1000 fois plus de particules en nombre. Comparé à un moteur diesel, les moteurs essence à injection directe rejettent un nombre équivalent de particules en masse et environ 10 fois plus de particules en nombre (ce qui signifie que les particules rejetées par les moteurs essence sont plus petites et potentiellement plus nocives car plus facilement respirables).

Voies d'amélioration

D'ici à 2017, les constructeurs devront donc s'attacher à émettre moins de particules avec les moteurs essence à injection directe. Pour ce faire, il existe plusieurs solutions:

• Calibration moteur
  De nouveaux réglages moteurs pourraient aider à diminuer le nombre de particules fines rejetées. Ils pourraient concerner le taux d'EGR (recirculation des gaz d'échappement) ou encore la quantité de carburant injectée.
  Cette mesure pourrait néanmoins s'avérer superficielle dans le sens où elle ne pourrait qu'améliorer les émissions sur les cycles d'homologation mais présenter un apport relatif en conduite réelle.

• Améliorations des organes moteur
  Outre les habituelles améliorations destinées à réduire la consommation de carburant (réduction des frictions internes en particulier), l'augmentation de la pression d'injection, un dessin optimisé des conduits d'admission ou une optimisation des lois d'ouverture/fermeture des soupapes peuvent aider à diminuer les émissions de particules.

• Injection indirecte
  Certains constructeurs (dont Lexus et Audi) ont décidé de coupler l'injection indirecte à l'injection directe d'essence de manière à optimiser l'homogénéité du mélange air/essence à l'intérieur du cylindre dans certaines phases critiques sans pénaliser les émissions de gaz et de particules nocifs. Cette technologie peut s'avérer efficace mais elle est coûteuse et complexe à mettre en oeuvre.

• Filtre à particules
  A l'image des moteurs diesel, les moteurs à injection directe pourraient être à leur tour équipés d'un filtre à particules. Toutefois, la technologie pour les moteurs à essence serait plus simple que la mécanique utilisée dans le cas du diesel (limitation de la contrepression, coût plus faible). Ce procédé permettrait de réduire de l'ordre de 1.000 fois les émissions de particules (en nombre).

Conclusion

Depuis quelques années, les moteurs diesel sont régulièrement pointés du doigt à cause de la législation favorable à ces derniers. De nombreux gouvernements européens ont pris des mesures visant à limiter les émissions de CO2 (système de bonus/malus en France), sans compter les normes européennes plus tolérantes concernant les émissions d'oxydes d'azote.

La norme Euro 6 annulera presque complètement cet avantage. Toutefois, cette harmonisation entre les moteurs à essence et les moteurs diesel implique le comptage des particules appliquable depuis 2009 concernant les moteurs diesel et une nouveauté en 2014 pour les moteur essence.

Ce nouveau paramètre prendra tout son sens en 2017 où tous les moteurs devront satisfaire aux mêmes critères d'émissions de particules. Ce choix incitera les constructeurs a poursuivre leurs efforts en matière de dépollution, que ce soit en améliorant le fonctionnement de leur moteur ou en ajoutant, à l'image des nouvelles avancées effectuées sur les moteurs diesel, des dispositifs de dépollution type filtre à particules.

Source: Transport & Environnement
Crédits photos: Audi, Renault