Qu'est-ce que le système Start-Stop

Pour réduire la consommation de carburant et les émissions nocives dans l’atmosphère, les constructeurs automobiles proposent en permanence des technologies innovantes conçues pour optimiser le fonctionnement du moteur et des unités associées. L’une des solutions technologiques les plus efficaces est le système Start-Stop qui éteint le moteur pendant les pauses courtes, par exemple dans les bouchons ou au feu rouge. Cet article va vous expliquer comment ce système fonctionne, et quels sont ses avantages et ses inconvénients.

Histoire de cette technologie

Les premières tentatives visant à créer un système qui pourrait permettre de contrôler le fonctionnement du moteur et l’empêcher de tourner pour rien furent conduites dans les années 70 par Toyota. La berline Toyota Crown était équipée d’un dispositif qui arrêtait le moteur après 1,5 seconde d’inactivité.

Plus tard, durant la première moitié des années 80, des technologies similaires furent implémentées sur les modèles Audi 100 et Volkswagen Santana. Le moteur devait être arrêté et démarré manuellement en pressant un bouton. Dans le cas de la Fiat Regata ES, le même type de solution était proposé, mais il fallait presser la pédale d’accélérateur pour redémarrer le moteur. Après un certain temps, les modèles Opel Ascona, Volkswagen Lupo et Audi A2 furent équipés d’un système équivalent.

De nos jours, la plupart des marques connues dotent leurs voitures d’un système Start-Stop. Parmi elles, on trouve notamment Peugeot, Citroën, Smart, Volvo, Land Rover, Volkswagen, Seat, Nissan, Fiat, Bentley, BMW, Ford, Chevrolet, Hyundai, Honda, Jaguar, KIA, Mazda, Toyota et bien d’autres.

Principe de fonctionnement et différents existants

Chaque constructeur automobile applique sa propre méthode pour l’arrêt et le redémarrage automatiques du moteur.

 Les plus connues sont les technologies développées par les entreprises suivantes :   … 

• Bosch. Leur système s’appele Stop&Start. Il s’agit du système le plus simple et le plus fiable. Il permet de réduire la quantité de substances nocives présentes dans les gaz d’échappement de 8 % et la consommation de carburant de 15 %. On trouve ce système sur les modèles Audi, BMW, Volkswagen, Fiat, ainsi que sur des voitures d’autres marques. Il requiert un démarreur puissant pouvant supporter les successions de démarrage du moteur. Le système est contrôlé par l’UCE (Unité de Contrôle Électronique) du moteur. Il fonctionne en fonction des résultats qui lui sont communiqués par les éléments suivants : capteur de vitesse, capteurs de position des pédales d’embrayage et de freinage, capteur de position du vilebrequin, et capteur de charge de la batterie entre d’autres.

Une fois que le système a détecté que la voiture est à l’arrêt, il coupe automatiquement le moteur. Sur les véhicules à boîte de vitesse manuelle, le moteur redémarre en appuyant sur  la pédale d’embrayage. Sur les automatiques, il faut relâcher la pédale de frein. Dans les générations les plus récentes, il est possible de couper le moteur pendant la conduite pour économiser davantage de carburant, mais seulement lorsque l’UCE envoie la commande correspondante une fois qu’il a déterminé si des manœuvres de conduite sont en cours, si la route est en pente, etc…

• KIA Motors. Dénommé ISG (Idle Stop&Go), ce système fonctionne sur le même principe que le Stop&Start de Bosch mais en plus de l’allumage du moteur, il contrôle également l’alternateur. Lors de l’accélération, le système déconnecte l’alternateur, et la charge est basculée sur la batterie. Lors du freinage, l’alternateur est réactivé et recharge la batterie. Cette approche permet aussi de réaliser des économies de carburant conséquentes : environ 6 % sur la consommation mixte jusqu’à 15 % sur la consommation urbaine.
• Valeo. Le système de la marque est appelé STARS (Starter Alternator Reversible System, ou système de démarreur-alternateur réversible). Il est présent sur les modèles Citroën, Mercedes-Benz d’autres voitures et permet de réduire la consommation de carburant d’environ 10 %. Il possède sa propre unité de contrôle et utilise un alternateur réversible qui combine les fonctions de démarreur et d’alternateur. Grâce à une courroie de transmission spéciale et un galet tendeur spécialement conçu, le dispositif peut transmettre l’effort dans les deux directions, au besoin : dans un sens pour démarrer le moteur, dans l’autre pour recharger la batterie. Son avantage principal est sa grande réactivité : cela demande deux fois moins de temps pour démarrer le moteur par rapport à un démarreur conventionnel. Par ailleurs, la force de freinage est utilisée de manière efficace.
• Mazda. Ce système est appelé SISS (Smart Idle Stop System) ou i-Stop. Il n’est compatible qu’avec des boîtes de vitesse automatiques et les moteurs essence à injection directe. Cette solution permet de faire jusqu’à 9 % d’économies de carburant. Le démarrage répété du moteur est assuré par l’injection forcée de carburant dans les cylindres et la combustion du mélange air-carburant. Pour cela,  les pistons sont placés dans une position idéale pour un redémarrage rapide lors du freinage. Le démarreur n’est utilisé qu’en tant que source d’énergie auxiliaire.

Avantages et inconvénients

Les bouchons sont l’un des problèmes principaux des mégalopoles modernes. D’après les récentes recherches de l’entreprise américaine INRIX Roadway Analytics, en 2017, les habitants de Moscou ont passé 91 heures dans les bouchons, contre 73 à Londres, 65 à Paris, 59 à Istanbul, 54 à Zurich, 49 heures à Munich ou 47 à Oslo. Ces données ne concernent que 240 jours ouvrés dans l’année, et ne prennent pas en compte les week-ends. La conduire dans les bouchons accroît la consommation de carburant et par conséquent celle des substances nocives émises dans l’atmosphère.

Apporter une solution à ces problèmes est le but principal des systèmes Start-Stop. En arrêtant le moteur quand il n’est pas sollicité, ce système contribue à réaliser des économies de carburant considérables.

L’utilisation d’un tel système a plus d’un avantage. En minimisant le nombre d’heures de fonctionnement au ralenti et en maximisant le fonctionnement du moteur à bas régime, le système contribue à l’optimisation de la performance du catalyseur, rallonge sa durée de vie et limite la formation de dépôts de carbone sur les bougies d’allumage. Dans les moteurs diesel, il réduit aussi la formation de dépôts sur la vanne EGR, réduit la consommation d’urée, et contribue à une régénération plus efficace du filtres à particules diesel.

Le système Start-Stop a cependant également des inconvénients. Il requiert un équipement puissant, en particulier pour le démarreur et la batterie. Ils sont environ deux fois plus chers que des composants conventionnels. De plus, les démarrages répétés du moteur accroissent la charge à laquelle les paliers du vilebrequin sont soumis. Lors d’une entrevue avec le magazine britannique Autocar, Gerhard Arnold, le chef d’un des départements de Federal Mogul, a fait remarquer qu’un moteur conventionnel peut facilement endurer 50 000 démarrages et arrêts. Avec un système Start-Stop, le nombre de cycles peut cependant dépasser 500 000. Dans le cas présent, les paliers standards s’usent rapidement dès les premiers 100 000 cycles.

L’autre inconvénient est son délai au démarrage. Malgré le fait qu’il soit assez faible (0,8 seconde pour les systèmes avec démarreur renforcé, 0,4 seconde avec un alternateur réversible, et 0,35 seconde avec un injecteur de carburant ajusté), ce dernier peut rendre la conduite assez inconfortable pour de nombreux automobilistes.

De plus, le fonctionnement du système n’est possible que dans certaines conditions.

10 conditions nécessaires qui permettent le fonctionnement des systèmes Start-Stop

1. Le capot et la porte du conducteur doivent être fermés.
2. La ceinture de sécurité du conducteur doit être attachée.
3. La voiture doit rouler à au moins 4 km/h.
4. Le moteur doit être suffisamment préchauffé.
5. Le nombre de tours/minute du moteur ne doit pas dépasser la limite fixée de ralenti.
6. Le dégivreur de pare-brise doit être éteint.
7. La température intérieure ne doit pas différer de plus de 8°C par rapport à la température ambiante. Ceci est particulièrement pertinent pendant la saison froide.
8. La charge de la batterie doit être supérieure à la valeur fixée par le système. Pour le système ISG par exemple, il s’agit d’une charge minimum de 75 %.
9. L’alternateur doit fonctionner parfaitement.
10. L’angle du volant doit être aussi faible que possible.

Conclusion

Les efforts de nombreuses entreprises sont aujourd’hui concentrés vers une amélioration du système Start-Stop. L’entreprise britannique Millers Oils a par exemple déjà commencé à introduire des huiles de moteur qui réduisent la friction entre les pièces du moteur et ralentissent leur usure de 50 %. D’après Martyn Mann, le directeur technique de la société, ces huiles et d’autres produits similaires pourraient contribuer à promouvoir les technologies Start-Stop. D’autres constructeurs travaillent quant à eux à créer des paliers plus résistants tandis que les ingénieurs de Bosch, de Valeo, de Denso et de nombreux constructeurs automobiles travaillent à réduire le temps nécessaire au démarrage du moteur.

Malgré les lacunes du système, et le fait que les économies réalisées puissent sembler dérisoires (étant données le coût relativement élevé de l’équipement nécessaire), cette technologie a, d’après les experts, de beaux jours devant elles. Après tout, ses avantages pour l’environnement sont indéniables.