La bougie qui brûle deux fois plus fort brûle deux fois moins longtemps ; nous le savons tous. Cependant, certains des modèles de moteurs les plus récents s’avèrent ressembler davantage à des pétards qu’à des bougies, à en juger par le nombre de pannes de moteur et de rappels massifs émis ces dernières années par les principaux constructeurs automobiles. Comme l’a rapporté la semaine dernière mon collègue Richard Truett dans le magazine Trade Actualités automobilesToyota remplace plus de 100 000 unités V6 biturbo en raison d’une contamination d’usinage. Honda rappelle 250 000 de ses V6 de 3,5 litres pour saisie de bielles. Hyundai-Kia doit tester plus de 3 millions de moteurs en vue d’un éventuel rappel, pour un coût estimé à plus de 5 milliards de dollars. Et le moteur V8 GM L87 de 6,2 litres, utilisé dans tous les modèles de camions pleine grandeur fabriqués par l’entreprise, est scruté au microscope. Quelque 721 000 appareils sont soumis à des tests visant à déterminer s’ils risquent d’exploser prématurément en raison de divers problèmes de fabrication.
Environ 4,3 millions de moteurs installés depuis 2015 sont actuellement rappelés en raison de pannes potentiellement catastrophiques. Des vilebrequins et des bielles qui ne sont pas usinés selon les spécifications, des blocs moteurs qui n’ont pas été entièrement débarrassés des débris d’usinage avant l’assemblage et une transition à l’échelle de l’industrie vers des huiles ultra-minces ont tous été cités comme raisons de ces pannes prématurées. Cela a touché aussi bien les produits nationaux que les produits importés, même les marques vantées pour leur qualité, comme Toyota et Honda. Étant donné que c’est vers 1910 que le moteur à combustion interne à pistons a pratiquement remporté la guerre pour savoir quel type de propulsion conduirait à l’ère automobile, on pourrait penser que tous ces problèmes auraient été résolus maintenant.
Vous auriez tort. Malgré plus d’un siècle de domination inégalée des coups-suceurs-bangs, de nouveaux défis continuent de surgir alors que la société fait pression sur les constructeurs automobiles pour qu’ils fassent progresser l’art de la combustion interne. Les objectifs : une meilleure économie de carburant et des émissions plus propres. Alors que des véhicules électriques mécaniquement plus simples infiltrent les salles d’exposition, il est juste de se demander si une vieille technologie est poussée au-delà de son point de rupture. Le carburateur a finalement cédé la place à l’injection de carburant, car les normes d’émission croissantes ont forcé les carburateurs à devenir si complexes et gênants qu’ils n’avaient plus de sens. Les moteurs eux-mêmes tracent-ils désormais le même chemin vers l’obsolescence ?
Trois facteurs majeurs déterminent la durée de vie d’un moteur : la qualité de sa fabrication, l’intensité de son travail et la minutie avec laquelle il est entretenu. Les constructeurs automobiles n’ont leur mot à dire que sur les deux premiers, et ils ont exploré des territoires inexplorés sur les deux fronts pour maintenir la pertinence du moteur à combustion interne. Ils ont de grandes chaussures à remplir.
Grâce en grande partie aux prouesses industrielles japonaises et à leur effet d’entraînement sur le reste de l’industrie mondiale, nous sommes désormais habitués aux voitures qui s’usent à peine autour de la barre des 100 000 milles. Mais comme le rapporte Truett, les ingénieurs repoussent les limites des tolérances d’usinage et de la viscosité de l’huile à mesure qu’ils rétrécissent et turbocompressent de plus en plus les nouveaux moteurs pour améliorer le kilométrage tout en développant plus de puissance par centimètre cube.
Un quatre cylindres de 2,0 litres développant 200 chevaux, soit la référence de 100 chevaux par litre, était autrefois une anomalie. Désormais, les moteurs d’environ cette cylindrée sont régulièrement annoncés avec une puissance de 250 à 300 chevaux et une économie de carburant comprise entre 20 et 30 mpg ou même mieux lorsqu’ils sont associés à des systèmes hybrides. Toyota, par exemple, a fait du quatre cylindres turbocompressé le type de moteur standard dans bon nombre de ses modèles de camions populaires, du Tacoma au Land Cruiser.
Pour donner aux acheteurs la réponse qu’ils attendent de l’accélérateur, les moteurs de Toyota ont une puissance spécifique élevée, allant de 228 chevaux à 278 chevaux avec des couples comparables. Et une plus grande partie de cette puissance est exploitée plus souvent pour déplacer ces véhicules lourds. De tels moteurs qui travaillent dur exercent plus de pression sur leurs roulements, bagues et autres composants internes que, par exemple, un gros V8 ne le ferait s’il produisait le même rendement.
Comme les pilotes de petits avions à pistons le savent parfaitement, la durée de vie du moteur est directement liée au pourcentage de puissance nominale extraite du moteur au cours de sa durée de vie. Un moteur de petit avion passe une grande partie de sa vie à monter ou à naviguer à 50 à 75 pour cent de sa puissance nominale, un chiffre relativement élevé qui signifie que les moteurs d’avion ont généralement besoin d’une révision après seulement 1 800 à 2 000 heures de travail. La plupart des moteurs de motos connaissent un sort similaire ; ils sont petits et travaillent dur et ne durent donc pas aussi longtemps (le fait que les deux types de véhicules ont tendance à ne pas être utilisés quotidiennement, ni même hebdomadairement ou mensuellement, est un autre facteur).
En revanche, un moteur de voiture typique fonctionne tous les jours et passe la majeure partie de sa vie au ralenti ou à faible puissance. Il ne faut pas beaucoup de puissance pour maintenir une voiture à une vitesse constante sur autoroute, encore moins si la voiture avance dans la circulation. Ainsi, les moteurs de voitures d’aujourd’hui peuvent souvent parcourir 150 000 miles ou plus sur de nombreuses années sans nécessiter de réparations majeures. L’extrême est le V-8 d’une Corvette, qui peut déplacer rapidement la voiture relativement légère en utilisant seulement un petit pourcentage de sa puissance. Les propriétaires de Corvette se vantent souvent de leur économie de carburant, car un gros moteur tournant lentement peut être très efficace – et durer plus longtemps – qu’un moteur plus petit tournant à des régimes plus élevés pour produire le même résultat.
Les moteurs diminuent peut-être, mais cela n’explique pas pourquoi les V8 de 6,2 litres échouent. Selon Truett, les constructeurs automobiles ont également spécifié des huiles plus légères dans les moteurs plus récents. De nombreux véhicules nécessitent désormais des huiles sans poids dans la gamme 0W-15 ou 0W-20. L’objectif est de réduire les pertes parasites liées au pompage d’huiles plus lourdes et ainsi d’améliorer l’économie de carburant. Cependant, les huiles fines nécessitent des tolérances d’usinage très strictes pour maintenir une pression et une résistance de film adéquates. Le maintien de tolérances aussi précises à des cadences élevées est l’un des arts noirs les plus noirs de la fabrication moderne ; Augmenter encore plus les tolérances dans les usines qui pourraient produire plus de 1 000 moteurs par jour s’avère être une pression insupportable sur les systèmes de contrôle qualité de certains constructeurs automobiles.
GM, entre autres, a imputé ses problèmes aux fournisseurs, citant des vilebrequins et des bielles qui n’étaient pas usinés correctement par des sociétés extérieures. Aux niveaux de production trépidants auxquels GM opère avec son 6.2, un taux de défauts de seulement 3 pour cent parmi les moteurs rappelés se traduit par environ 18 000 unités abritant des bombes à retardement potentielles. L’une des solutions recommandées par GM est une huile plus épaisse.
Les partisans des moteurs considèrent comme un évangile qu’il reste encore de l’efficacité à tirer de cette technologie centenaire. Les moteurs de production actuels n’ont qu’un rendement d’environ 35 à 40 pour cent, ce qui signifie qu’ils ne convertissent qu’une grande partie de l’énergie contenue dans le carburant en mouvement mécanique. Le reste sort du radiateur et du pot d’échappement sous forme de chaleur perdue. Les constructeurs de moteurs de Formule 1 ont poussé ce chiffre à plus de 50 %, mais à un coût effroyable que peu de gens pouvaient se permettre. Les constructeurs automobiles d’aujourd’hui tentent d’accroître l’efficacité sans augmenter radicalement les coûts, et cela s’avère un défi.
Ironiquement, s’il existe un sauveur à court terme pour le moteur à pistons, c’est bien le redoutable moteur électrique. Les véhicules hybrides associant moteurs et moteurs sont actuellement très demandés, et de plus en plus de véhicules électriques utilisant un moteur pour étendre l’autonomie de leur batterie (ce que l’on appelle les véhicules électriques à autonomie étendue, ou EREVS) se profilent à l’horizon. Un moteur EREV dont la conception est optimisée pour fonctionner uniquement à sa vitesse la plus efficace pourrait théoriquement durer plus longtemps que n’importe quel moteur de voiture actuel tout en offrant une économie de carburant bien supérieure.
Mais au bout du compte, la nouvelle technologie dévore l’ancienne technologie dans un processus évolutif qui n’est souvent pas joli. La récente vague de rappels pourrait être le signe que ce processus est déjà en cours. Mais même si c’est le cas, le bon vieux moteur à pistons a sans doute encore quelques kilomètres à parcourir.