Lorsque les gens parlent d'économiser de l'argent à la pompe, les mots « économie de carburant » et « rendement énergétique » reviennent constamment, souvent utilisés comme s'ils signifiaient la même chose. Ils sont liés, mais ils décrivent des choses différentes, et comprendre la distinction vous aide à mieux comprendre les chiffres que vous voyez dans les critiques de voitures, les évaluations de l'EPA et les spécifications des fabricants.
Qu'est-ce que l'économie de carburant ?
L’économie de carburant est une mesure au niveau du véhicule. Il mesure la distance parcourue par un véhicule avec une quantité de carburant donnée. Aux États-Unis, la consommation de carburant est exprimée en miles par gallon (MPG). Dans la plupart des autres pays, la mesure équivalente est en litres par 100 kilomètres (L/100 km), où un nombre inférieur signifie de meilleures performances.
Lorsque l’EPA publie une cote MPG en ville, sur autoroute ou combinée pour un véhicule, elle mesure l’économie de carburant. Lorsque vous utilisez un
calculateur MPG pour suivre les performances de votre voiture lors de trajets réels, vous calculez l'économie de carburant. Les entrées sont simples : distance parcourue et carburant utilisé. Le résultat vous indique, en pratique, combien coûte le fonctionnement de ce véhicule.
L’économie de carburant reflète les performances de l’ensemble du véhicule, et pas seulement du moteur. Le poids de la voiture, sa forme aérodynamique, la résistance au roulement des pneus, le type de transmission et même l'état du filtre à air entrent tous dans le numéro MPG final.
Qu'est-ce que l'efficacité énergétique ?
L’efficacité énergétique est une mesure au niveau du moteur. Il décrit dans quelle mesure le moteur convertit l'énergie chimique stockée dans le carburant en un mouvement mécanique utile. Ceci est généralement exprimé en pourcentage et est connu sous le nom d’efficacité thermique.
Lorsque vous brûlez de l’essence ou du diesel dans un moteur, vous libérez de l’énergie. La question est de savoir quelle quantité de cette énergie fait réellement tourner le vilebrequin et déplace la voiture, par rapport à quelle quantité est gaspillée. Les déchets se présentent sous plusieurs formes : chaleur sortant par le pot d'échappement, chaleur rayonnée à travers le bloc moteur et le système de refroidissement, et pertes dues à la friction à l'intérieur du moteur.
Efficacité thermique et raisons pour lesquelles la majeure partie de l'énergie des combustibles est gaspillée
Un moteur à combustion interne à essence conventionnel a un rendement thermique d'environ 25 à 35 pour cent. Cela signifie que pour chaque gallon d’essence que vous brûlez, entre 65 et 75 pour cent de l’énergie contenue dans ce carburant est perdue, principalement sous forme de chaleur. Seuls les 25 à 35 pour cent restants effectuent le véritable travail de déplacement du véhicule.
C’est l’une des limites fondamentales du moteur à combustion interne, et cela explique pourquoi les constructeurs automobiles et les chercheurs ont investi autant dans l’amélioration de la conception des moteurs au cours des dernières décennies.
Comment les ingénieurs améliorent l'efficacité du moteur
Les moteurs modernes sont considérablement plus efficaces que les moteurs d’il y a 20 ou 30 ans, grâce à plusieurs technologies qui réduisent les déchets.
L'injection directe de carburant pulvérise le carburant directement dans la chambre de combustion plutôt que de le mélanger dans l'orifice d'admission. Cela permet un dosage plus précis du carburant, une combustion plus propre et un taux de compression plus élevé, qui extraient tous plus de travail de chaque goutte de carburant.
Le calage variable des soupapes s'ajuste lorsque les soupapes d'admission et d'échappement s'ouvrent et se ferment en fonction du régime et de la charge du moteur. À bas régime, le moteur peut se comporter d'une manière pour minimiser les pertes par pompage ; à haute vitesse, il s'ajuste pour maximiser la puissance et l'efficacité.
La turbocompression permet à un moteur plus petit de produire la puissance d’un moteur plus gros en forçant plus d’air dans les cylindres. Un moteur plus petit fonctionnant sous une poussée modérée peut atteindre un meilleur rendement qu'un moteur atmosphérique de plus grande cylindrée produisant la même puissance.
La désactivation des cylindres interrompt l'alimentation en carburant de certains cylindres lorsque le moteur n'a pas besoin de sa pleine puissance, par exemple lors d'une croisière régulière sur autoroute. Moins de cylindres effectuant le même travail signifie moins de pertes de pompage et une meilleure efficacité à faibles charges.
Pourquoi une meilleure efficacité du moteur ne signifie pas toujours un meilleur MPG
C’est ici que la distinction entre efficacité et économie devient véritablement importante. Un moteur avec une efficacité thermique de 35 % installé dans un gros SUV lourd avec un profil aérodynamique émoussé peut produire un MPG réel pire qu'un moteur légèrement moins efficace dans une berline légère et aérodynamique.
L'économie de carburant reflète l'ensemble du système. Un véhicule lourd a besoin de plus d’énergie pour accélérer et maintenir sa vitesse face à la résistance au roulement. Un mauvais aérodynamisme augmente la traînée à vitesse d'autoroute, exigeant plus de carburant, quelle que soit la capacité du moteur à convertir ce carburant en interne. Une transmission qui maintient le moteur dans une partie inefficace de sa plage de fonctionnement entraînera une économie de carburant même si le moteur lui-même est bien conçu.
C'est pourquoi vous ne pouvez pas simplement lire l'efficacité thermique déclarée par un constructeur et conclure qu'une voiture particulière sera bon marché à exploiter. Le tableau complet nécessite le chiffre MPG, qui intègre tous ces facteurs du monde réel.
L'avantage hybride : récupérer de l'énergie qui autrement disparaîtrait
Les véhicules hybrides illustrent particulièrement bien la différence entre efficacité et économie. Un groupe motopropulseur hybride n’a pas nécessairement un moteur plus efficace thermiquement qu’une voiture conventionnelle comparable. Les hybrides récupèrent de l’énergie qui autrement serait entièrement perdue.
Lorsque vous freinez une voiture conventionnelle, l’énergie cinétique est convertie en chaleur dans les plaquettes et les disques de frein, et cette chaleur se dissipe dans l’air. C'est parti. Un hybride utilise le freinage par récupération pour capturer une partie de cette énergie cinétique et la stocker dans une batterie, où elle peut être utilisée pour alimenter la voiture plus tard. En conduite urbaine, où les freinages sont fréquents, ce mécanisme de récupération peut améliorer considérablement l'économie de carburant, même sans améliorer l'efficacité thermique du moteur.
C’est également la raison pour laquelle les véhicules hybrides présentent un écart plus important entre les cotes en ville et sur route que les voitures conventionnelles. En conduite urbaine, il y a plus d’énergie à récupérer grâce au freinage par récupération. Sur autoroute, à vitesse constante, l’avantage de la régénération diminue et les deux types de véhicules fonctionnent de manière plus similaire.
Le point pratique à retenir pour les acheteurs de voitures
Si vous achetez une voiture et souhaitez comparer les coûts de fonctionnement, concentrez-vous sur les chiffres MPG ou L/100 km, et non sur les pourcentages d'efficacité thermique. MPG est standardisé, largement publié et reflète les performances de l'ensemble du véhicule dans des conditions de conduite réelles. Les chiffres d'efficacité thermique sont plus difficiles à trouver, varient selon les différents points de fonctionnement du moteur et ne tiennent pas compte du poids, de l'aérodynamisme et des caractéristiques de la transmission qui déterminent la quantité de carburant que vous consommez réellement.
Utilisez les cotes MPG combinées de l'EPA comme point de départ pour les comparaisons entre les véhicules. Ensuite, si vous conduisez beaucoup en ville, pondérez davantage le chiffre de la ville. Si vous conduisez principalement sur l’autoroute, appuyez-vous sur le numéro de l’autoroute. Et une fois que vous possédez un véhicule, le suivi de votre consommation réelle avec un
calculateur MPG vous donne l'image la plus précise de vos coûts réels, car le MPG réel diffère souvent de l'estimation de l'EPA en fonction des habitudes de conduite, du climat et de l'état du véhicule.
L’efficacité énergétique, au sens thermique, est une mesure d’ingénierie fascinante qui explique pourquoi certaines technologies de moteurs valent la peine d’être étudiées. Mais l’économie de carburant est le chiffre qui vous indique combien vous dépenserez en essence, et c’est le chiffre qui compte le plus lorsque vous prenez des décisions chez le concessionnaire ou à la pompe.