Systèmes de désactivation de cylindres : explications sur leur fonctionnement, leurs éventuels problèmes et leurs économies de carburant

Antonio Roncero @roncero_antonio 5 January 2022 6 min.

Avec des normes antipollution de plus en plus sévères, chaque goutte de carburant économisée, chaque gramme d’émissions de CO2 évité, vaut son pesant d’or. C’est pourquoi les constructeurs automobiles étudient, développent et appliquent depuis des années à leurs moteurs à combustion des technologies permettant de réduire la consommation et les émissions polluantes sans sacrifier les performances, les sensations ni la réactivité… En somme, sans compromettre les prestations ni le plaisir de conduite.

L’idée n’est absolument pas nouvelle, bien que cette technologie équipe aujourd’hui des voitures de tous types : des berlines de luxe ou des sportives dotées de moteurs à nombreux cylindres et grosses cylindrées jusqu’aux citadines équipées de petits moteurs à trois ou quatre cylindres. La première application sur une automobile est attribuée à General Motors, qui l’a introduite sur le V8 équipant sa gamme Cadillac dès les années 80. Une sorte de « downsizing » temporaire.

Aujourd’hui, on les retrouve sur des moteurs de modèles Porsche, Mercedes, Honda… Cependant, c’est le Groupe Volkswagen qui a popularisé cette technologie, en l’intégrant pour la première fois en série sur un moteur à quatre cylindres, le 1.4 TSI, en 2011. Elle équipe actuellement le 1.5 à 4 cylindres qui motorise de nombreux modèles du groupe.

Normalement, pour des raisons d’équilibrage (afin que le moteur fonctionne de manière souple), on désactive la moitié des cylindres. Mais il existe aussi des moteurs à nombre impair de cylindres, comme l’évolution du 1.0 Ecoboost que Ford a introduit sur la Fiesta en 2016, qui ne désactive dans ce cas qu’un de ses trois cylindres. On trouve donc cette technologie aussi bien sur de petites voitures d’usage quotidien, comme une Seat Ibiza… que sur des sportives comme une Audi R8 V10.

Fonctionnement d’un moteur à désactivation de cylindres

L’objectif, comme nous l’avons déjà indiqué, est de réduire les émissions et la consommation, en faisant fonctionner le moteur, dans certaines situations, comme s’il s’agissait d’un moteur plus petit. La désactivation des cylindres n’implique pas qu’ils cessent leur mouvement alternatif. On utilise simplement un mécanisme au niveau de la distribution qui empêche l’ouverture des soupapes d’admission et d’échappement des cylindres à désactiver, dans lesquels la combustion ne se produit pas ; il existe aussi quelques cas où l’on a simplement coupé l’injection de carburant dans ces cylindres, mais ils sont minoritaires (le V12 de 6,5 litres du groupe Volkswagen, par exemple).

Dans les systèmes les plus courants, ceux qui ferment les soupapes, pendant que les cylindres sont désactivés, les pistons se déplacent en comprimant les gaz restés à l’intérieur, qui peuvent provenir de la dernière combustion avant la désactivation ou d’air « frais » issu d’une dernière aspiration, ce qui minimise les efforts du piston dans son mouvement de montée et de descente, puisqu’il n’y a alors plus d’injection d’essence dans la chambre. Vous pouvez voir son fonctionnement de manière très illustrative dans cette vidéo :

https://www.youtube.com/watch?v=uRCCFIT_m5w

La désactivation des cylindres ne s’enclenche qu’occasionnellement, lorsqu’on roule avec une faible charge sur l’accélérateur. Dans ces situations, les « pertes par pompage » du moteur sont élevées, car il lui est difficile de faire parvenir dans la chambre de combustion la quantité d’air adéquate en raison de la dépression créée dans le collecteur. En désactivant certains cylindres, les autres travaillent de manière plus efficace et avec davantage de charge.

Ressent-on le système de désactivation des cylindres en conduisant ?

Ces systèmes sont conçus pour que le conducteur ne perçoive pas leur entrée en action, qui ne se produit que dans des situations très précises — régimes moyens et charges faibles — et pendant des périodes très courtes.

Par exemple, sur un moteur à 4 cylindres du Groupe Volkswagen, il ne fonctionne généralement qu’entre environ 1 400-1 500 tr/min et 4 000 tr/min, toujours avec une demande de couple très faible (entre 25 et 100 Nm) et dans des conditions particulières de température, de vitesse, etc. D’ailleurs, sur certains modèles, on peut savoir qu’on roule avec une partie des cylindres désactivés grâce à un témoin sur le tableau de bord.

Il est évident qu’avec des cylindres désactivés, le moteur ne délivre pas la même puissance. Mais c’est là toute la clé : le système n’agit que dans les cas de faible demande d’accélération. Dès que vous accélérez et que vous avez besoin de réactivité, le système rétablit le fonctionnement de tous les cylindres en quelques millisecondes à peine.

Et qu’en est-il de l’équilibrage du moteur ? Le fait de fonctionner avec moins de cylindres n’augmente-t-il pas le bruit ou les vibrations ? En réalité si, mais les constructeurs parviennent à compenser ce « dommage collatéral », également à l’aide de la technologie. Sur un moteur à 3 cylindres comme l’Ecoboost de Ford, par exemple, grâce à l’optimisation du volant bi-masse et d’un embrayage renforcé. Sur les moteurs V8, on désactive généralement les cylindres 2, 3, 5 et 8, ce qui donne l’ordre d’allumage d’un V4 pour les cylindres 1, 4, 7 et 6… et l’on recourt à des supports moteur actifs qui se chargent d’éliminer les vibrations.

Combien économise-t-on avec un système de désactivation des cylindres ?

Tout d’abord, cela dépend beaucoup du moteur, mais aussi du type de conduite. Et puis il y a le fait que, comme pour les consommations homologuées et réelles, les chiffres annoncés par les constructeurs ne correspondent généralement pas à ce que les utilisateurs constatent dans leur portefeuille.

Porsche, par exemple, annonce des économies de carburant pouvant atteindre 30 % sur les V8 turbo de 4 litres. Audi a toujours parlé d’économies de consommation comprises entre un demi-litre et un litre aux 100 km selon le style de conduite et les conditions de circulation.

General Motors, pionnier de cette technologie, a déjà développé un système de désactivation de cylindres variable, capable de modifier le nombre de cylindres désactivés en fonction de la charge du moteur en temps réel, avec des bénéfices encore plus importants en matière de réduction des émissions et de consommation. L’idée est d’implanter cette technologie sur des moteurs de forte cylindrée (pick-up ou « camionnettes », camions), y compris sur des moteurs diesel. Si vous êtes curieux, vous pouvez voir ici comment fonctionnerait ce système.

https://www.youtube.com/watch?v=ei1NyfgY5Ds

Ce que je peux vous dire, c’est qu’au moins d’après notre expérience, le fait qu’un moteur soit doté d’une désactivation de cylindres n’implique pas nécessairement qu’il consommera moins qu’un autre moteur sans ce système. En d’autres termes : il existe des moteurs très performants en matière d’efficacité qui consomment très peu sans avoir besoin de recourir à cette technologie.

La désactivation des cylindres peut-elle provoquer des pannes ou des problèmes ?

Si vous faites partie de ceux qui pensent que moins un moteur comporte de technologie, moins il présente de risques de pannes, et que vous avez jeté votre dévolu sur une voiture équipée de la désactivation de cylindres, vous pouvez être rassuré.

Ces systèmes équipent de nombreuses voitures qui ont parcouru des millions de kilomètres dans toutes sortes de situations, et aucune panne ni problème lié à leur fonctionnement n’est connu.

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