Les ravages des moteurs thermiques froids

26 mars 2019 04:03:31

S’il y a bien une vérité dérangeante que les défenseurs des moteurs thermiques ne mentionnent jamais, c’est le fonctionnement inefficace et extrêmement polluant de ces moteurs lorsqu’ils sont froids, lors des premières kilomètres parcourus.

 Situation qui ne se produit pas avec un moteur électrique…

 Faisons le tour de la question

1 – Mauvais rendement et faible efficacité

Comme leur nom l’indique, les moteurs thermiques fonctionnent sur base de la conversion de chaleur en mouvement : des gaz chauds résultants de la combustion d’un carburant évacuent leur énergie vers l’air extérieur, plus froid, en exerçant une pression sur un piston. Tout cela est régit par les lois de la thermodynamique, qui décrivent que ce qui est plus chaud que son environnement va évacuer sa chaleur vers ce qui est plus froid, pour aller vers l’équilibre. C’est tout autant valable pour une tasse de café que pour un moteur à essence ou diesel.

La thermodynamique démontre aussi que la quantité maximale d’énergie que l’on peut exploiter dépend du rapport de température absolue (mesurée en « Kelvin ») entre la « source chaude » (les gaz chauds dans le moteur) et la « source froide » (l’air extérieur). Si ces deux températures sont de 400 K (=126°C) et 300 K (=26°C), le maximum exploitable est 1 – 300/400, soit une efficacité maximale de 25 % pour un moteur idéal, c’est-à-dire la quantité d’énergie qui peut être transformée en travail.

Or, un moteur n’est jamais parfait, et donc le rendement final est moindre : idéalement, un moteur devrait tourner à température élevée (pour que la source chaude soit la plus chaude possible) et à vitesse constante mais ce n’est pas le cas dans une voiture, pour des questions de place, de poids, de coût…

Le pire se produit lorsque le moteur est froid, car une bonne partie de l’énergie est perdue à chauffer le bloc moteur. Le rendement s’effondre, la voiture consomme beaucoup, et donc émet beaucoup plus de CO2, de particules fines, de NO2, etc. que ce que prétendent les chiffres officiels.

Les premiers kilomètres d’un trajet sont donc très inefficaces. Or, quel que soit le trajet, il y a toujours ces premiers kilomètres… Et ne parcourir que des petits trajets ne permet jamais d’être dans les bonnes conditions et donc d’atteindre les chiffres de consommation et d’émission officiels (sans compter les tricheries bien connues).

De ce point de vue, la voiture à moteur thermique est particulièrement une calamité en ville.

Même avec la norme Euro 6 !

Pour en savoir plus sur le cycle de Carnot : https://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_de_Carnot

2 – A froid, les dispositifs anti-pollution ne fonctionnent (presque) pas

Deuxième partie : les dispositifs qui servent à réduire la pollution (en la captant pour la brûler ou la transformer) sont pratiquement hors service lorsque le moteur est froid.

Voyons ce qu’il en est pour ces principaux dispositifs :

A – La vanne EGR

En résumé, la vanne EGR sert à renvoyer une partie des gaz d’échappement partiellement brûlés vers le moteur, de façon à augmenter la quantité de « bonne » combustion.

Mais ce mécanisme a le défaut de diminuer fortement la puissance du moteur : si on renvoie trop de gaz vers le moteur, il devient totalement poussif. Le rôle de cette fameuse vanne EGR est d’adapter en permanence la quantité de gaz renvoyés en fonction de la demande de puissance. Lorsque le moteur est sollicité (pour accélérer, ou lorsque qu’il est… froid), la vanne ne recycle rien. Lorsque le moteur est peu sollicité, la vanne recycle le plus de gaz possible. Pour cela, la vanne EGR change en permanence de position et est très sollicitée.

Cela se passe dans des conditions extrêmes, à la sortie du moteur, ce qui en fait une pièce mobile très sensible du moteur. En particulier, la vanne EGR a tendance à s’encrasser à cause des suies lorsque le moteur est utilisé pour les petits trajets et que le moteur est froid ou n’est pas suffisamment sollicité (bas régime, ralenti). Et, donc même constat : ne parcourir que des petits trajets ne permet jamais d’être dans les bonnes conditions et va au contraire provoquer des pannes plus fréquentes.

De ce point de vue aussi, la voiture à moteur diesel est particulièrement déconseillée en ville.

Même avec la norme Euro 6 !

Pour en savoir plus sur la vanne EGR : https://fr.wikipedia.org/wiki/Recirculation_des_gaz_d%27%C3%A9chappement

B – Le filtre à particule (FAP)

Le filtre à particule sert à capter et oxyder les fines particules émises par les moteurs (diesel et, depuis peu, essence).

Il a de nombreux défauts : d’abord, il capte moins bien les particules les plus fines, qui sont aussi les plus dangereuses car elles s’infiltrent plus profondément dans nos poumons. Ensuite, la réaction de capture ne fonctionne bien qu’à haute température. Et puis, son utilisation à régime faible ou à basse température (moteur froid…) va encrasser le filtre et provoquer des pannes plus fréquentes. Et enfin, lorsque le filtre est saturé, il brûle son contenu, donc émet de la pollution, fortement amoindrie, mais quand même réelle. Et les mesures officielles de pollution ne sont bien sûr pas faites à ce moment…

Et, à nouveau le constat : ne parcourir que des petits trajets ne permet jamais d’être dans les bonnes conditions et va au contraire provoquer des pannes plus fréquentes.

De ce point de vue aussi, la voiture à moteur thermique est particulièrement déconseillée en ville.

Même avec la norme Euro 6 !

Pour en savoir plus sur le filtre à particules : https://fr.wikipedia.org/wiki/Filtre_%C3%A0_particules

C – Le filtre AdBlue

Ce filtre, utilisé dans les tuyaux d’échappement des moteurs diesels, consiste à injecter les gaz d’échappement à haute température dans un mélange « spécial » : de l’urée (du « pipi ») et de l’eau, vendus très chers… (un nouveau filon pour nous vider les poches), de façon à ce que le dioxyde d’azote (NO2) se transforme en ammoniac, puis en eau (HO2) et azote (N). Notons bien le « à haute température », car cela ne fonctionne de nouveau pas bien lorsque le moteur est froid. Au contraire, des études en conditions réelles montre qu’il ne dépollue que la moitié du temps…

Et, pour la quatrième fois, le même constat : ne parcourir que des petits trajets ne permet jamais d’être dans les bonnes conditions et va au contraire provoquer des pollutions supplémentaires.

De ce point de vue aussi, la voiture à moteur diesel est particulièrement déconseillée en ville.

Même avec la norme Euro 6 !

Pour en savoir plus sur le filtre AdBlue : https://fr.wikipedia.org/wiki/AdBlue

L’Adblue, ce liquide anti-pollution que les amoureux du diesel vont détester: https://bfmbusiness.bfmtv.com/entreprise/l-adblue-ce-liquide-anti-pollution-que-les-amoureux-du-diesel-vont-detester-963658.html

D – Le pot catalytique

Ce pot sert, lui-aussi, à capter la pollution. Il a été rendu obligatoire dans les moteurs à essence depuis longtemps déjà, nécessitant en passant de supprimer le plomb (un autre polluant) qui augmentait la résistance à l’auto-allumage (« indice d’octane ») des carburants mais détruit les pots catalytiques. Le principe du catalyseur est qu’il provoque une réaction chimique de réduction de la pollution sans participer à la réaction, et donc il est conservé pour continuer à fonctionner sans être consommé.

Pas de réservoir, donc, mais outre le platine, les pots catalytiques contiennent du palladium, du rhodium, de l’osmium. Ces fameux métaux rares que les « fake news » attribuent mensongèrement aux batteries se trouvent en réalité dans les pots catalytiques des moteurs à essence et des hybrides…

Enfin, comme souvent, les réactions chimiques sont plus rapides et efficaces à haute température, et donc voilà, on y arrive pour la 5ème fois : ne parcourir que des petits trajets, moteur froid, ne permet pas d’être dans les bonnes conditions pour le pot catalytique.

De ce point de vue aussi, la voiture à moteur essence est particulièrement déconseillée en ville.

Même avec la norme Euro 6 !

Pour en savoir plus sur le pot catalytique : https://fr.wikipedia.org/wiki/Pot_catalytique

3 – Et pour la production d’électricité ?

Lorsque des énergies fossiles sont utilisées dans une centrale électrique (ou dans une chaudière domestique), la situation n’est pas la même que dans une voiture, car il y a la place et le budget pour faire beaucoup mieux :

  • Les centrales tournent à une température nettement plus élevée, ce qui augmente l’efficacité et diminue la pollution. Ainsi, à 900 K et 300 K pour les sources chaudes et froides, l’efficacité maximale monte à 1 – 600/900 = 66 %.
  • Elles fonctionnent à régime idéal, ce qui augmente le rendement, donc évite les pertes supplémentaires et diminue la pollution
  • La chaleur résiduelle est récupérée, via condensation (comme dans les chaudières domestiques) et avec des turbines secondaires (centrales au gaz TGV = turbine-gaz-vapeur). On peut ainsi obtenir un rendement supérieur à 100 % de l’efficacité du cycle thermodynamique de base.
  • Et pour la dépollution, il est plus facile de filtrer les gaz d’échappement d’une grosse centrale que celles de millions de petits moteurs

Bien sûr, rien de tel que l’électricité renouvelable et non polluante… Mais si l’on combine le haut rendement et l’efficacité des centrales à la relativement faible perte lors du transport, de la charge de la batterie et de l’utilisation de l’électricité dans un moteur électrique, on a l’explication du fait que même avec de l’électricité produite avec une telle centrale, la voiture électrique est toujours moins polluante.

Pour en savoir plus sur les chaudières à condensation : https://fr.wikipedia.org/wiki/Chaudi%C3%A8re_%C3%A0_condensation

Pour en savoir plus sur les turbines gaz vapeur : https://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_combin%C3%A9

En 2030 les VE pollueraient moitié moins même alimentés en électricité grise: https://amperes.be/2017/11/02/2030-ve-pollueraient-moitie-meme-alimentes-electricite-grise/

4 – Alors, quelle conclusion ?

On n’utilise pas la voiture…

Le première chose, c’est qu’on ne devrait jamais utiliser un moteur à essence ou diesel pour un petit trajet, parce que la pollution générée va complètement au-delà de toutes les normes. C’est tout simplement irresponsable !

Les politiques visant à interdire le diesel dans les villes sont une absolue nécessité, au vu des nombreux petits trajets qu’on y effectue. Et l’argument de ceux qui veulent garder leur vieille voiture sous prétexte qu’ils ne font que de petites distances, est tout à fait erroné : leurs petits trajets sont extrêmement polluants !

En pratique, il y a des alternatives : la marche, le vélo, les transports en commun, la trottinette, le gyropode… Au lieu d’aller en voiture à la salle de sport, autant faire de l’exercice pour les trajets quotidiens !

…ou alors, avec un moteur électrique!

Et s’il faut transporter des marchandises, ou qu’on n’est pas apte physiquement pour la marche ou le vélo, le moteur électrique a justement la caractéristique d’avoir une très haute efficacité et un très haut rendement et, surtout de parfaitement fonctionner dès le premier mètre et le premier kilomètre/heure.

Tout cela sans la moindre émission polluante et sans tomber en panne grâce à l’absence de tous les dispositifs réducteurs de pollutions compliqués et chers ajoutés aux moteurs thermiques. Et aussi : sans boîte de vitesse, sans huile de moteur, tout en silence…

2 réponses à “Les ravages des moteurs thermiques froids”

  1. Dans le chapitre “C-Le filtre AdBlue”, il y a une erreur sur la formule de l’eau qui n’est pas HO2 mais qui est H2O.
    Ce très bon article pourrait être amélioré en écrivant les différentes équations chimiques amenant à la transformation du NO2. Je pourrais le faire d’autant plus que vous recherchez des auteurs d’articles.
    À bientôt, peut-être.

  2. bien vu ça remet les pendules a l’air de ceux qui voient le verre a moitié vide en matière de traction electrique pour en rajouter une couche la ve fabrique de l’énergie au freinage et en frein moteur elle ne consomme rien a l’arret au feux rouge, (le moteur thermique a besoin au ralenti de tourner a 800 tr minute) et l’usure des freins (200000 km avec un jeux de plaquettes) avec la e pédale (conduite avec une seule pédale accelérateur et frein ) silence et pollution zéro, pas d’huile de vidange, pas de filtre a air a gasoil,courroie de distribution pompe a eau etc etc etc
    un moteur qui a 25 % de rendement ne devrait plus existé , une dacia lodgy consomme en essence 8 a 9 litre et au gaz 20 % de plus le verre déborde.

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