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Le 6 avril 2016, le patron de l'ingénierie de Renault était entendu par les membres de la mission d'information de l'Assemblée nationale sur l'offre automobile française. A son tour, il eut à répondre aux interrogations des députés quant à la signification de l'écart constaté par la commission technique indépendante du Ministère de l'Environnement (dite commission Royal) entre les chiffres officiels et les émissions réelles du moteur Diesel. Ce fut l'occasion de mieux comprendre comment les choix techniques de Renault en matière de traitement des oxydes d'azote diffèrent de ceux de ses rivaux Peugeot et Citroën. Et pourquoi une campagne de rappel du Renault Captur a été lancée en janvier 2016.
Dans leur quête du moteur thermique le plus vertueux, les ingénieurs doivent trouver un équilibre entre la consommation et la pollution, entre émissions de CO2 et de NOx. On sait que le moteur Diesel émet par nature moins de dioxyde de carbone (CO2) que son pendant à essence : c'est parce que le mélange air-carburant y est soumis à une pression plus forte, pour en tirer une énergie supérieure. Malheureusement, ce taux de compression élevé conduit à une hausse de la température qui favorise la formation des oxydes d'azote, ces fameux NOx qui irritent nos bronches.
La capacité du piège à NOx n'est pas toujours suffisante
"Pour dépolluer le Diesel et lutter contre la formation des NOx, tous les constructeurs ont choisi la voix de la recirculation des gaz d'échappement qui abaisse la température de la combustion", explique aux députés Gaspar Gascon Abellan, patron de l'ingénierie chez Renault. "Aucun moteur Diesel ne saurait plus se passer de ce système dit EGR, pour Exhaust Gas Recirculation. A lui seul, il réduit à la source 85 % des NOx." Pour traiter les 15 % restants et ramener le taux de NOx en deçà du seuil autorisé par la loi, les motoristes ont le choix entre accumuler ces molécules pour les catalyser plus tard, par intermittence, ou bien les traiter de manière continue. Deux approches distinctes qui font toute la différence entre ce qu'il est convenu d'appeler un piège à NOx (ou NOx trap, en anglais) et le catalyseur à réduction sélective, abrégé SCR, pour Selective Catalytic Reduction.
Le piège à NOx agit tel un filtre. Il dispose par définition d'une capacité finie, qui le contraint à se purger périodiquement des oxydes d'azote qu'il accumule au fil des kilomètres. Le calculateur électronique détermine le moment opportun pour entamer une phase de régénération qui voit les oxydes d'azote ramenés en des molécules inoffensives d'azote et d'oxygène. Cette réaction chimique (ou catalyse) exige un surcroît de chaleur, obtenu par l'injection d'une quantité de gazole qui augmente fortement la température des gaz d'échappement. Où l'on voit que purger le filtre du piège à NOx induit une surconsommation de carburant.
Un EGR bridé sollicite davantage le piège à NOx
L'efficacité du piège à NOx dépend principalement de deux variables : la quantité de NOx et de dioxyde de soufre (SO2) contenue dans les gaz d'échappement. La première dépend de l'efficacité du système de recirculation des gaz (EGR) dont Renault nous apprend qu'elle varie en fonction de la température de l'air ambiant ; la seconde, du taux de soufre contenu dans le gazole et, surtout, de l'efficacité de la désulfuration du filtre. Cette procédure périodique est déclenchée par le calculateur, à une température encore plus élevée que celle exigée par la purge des NOx accumulés évoquée plus haut.
C'est là que le moteur 4-cylindres 1.5 dCi du Renault Captur fut pris en défaut par les tests sur bancs réalisés par l'UTAC pour le compte de la Commission Royal. Ainsi que le reconnaît Gaspar Gascon Abellan devant les députés, "l'exemplaire du Renault Captur soumis au cycle de tests d'homologation reproduits par l'UTAC n'était pas conforme à la réglementation." Le directeur de l'ingénierie souligne toutefois qu'il s'agit de cas isolés et qu'une campagne de rappel visant à modifier le logiciel de gestion du système de dépollution des modèles concernés avait démarré dès le mois de juillet 2015, avant que n'éclate le scandale Volkswagen et bien avant que ne démarrent les tests de l'UTAC.
"C'est une erreur interne à Renault", explique Gaspar Gascon Abellan aux députés en rappelant que jamais Renault n'a eu la volonté de tricher ou de contrevenir à la réglementation en vigueur. "L'exemplaire du Captur testé par l'UTAC fait partie de ceux qui n'ont pas été corrigés en usine. Son logiciel était mal paramétré : il y avait une erreur dans la consigne de température à laquelle le piège à NOx doit faire le cycle de désulfuration." Renault a tardé à détecter ce mauvais paramétrage en usine pour une raison très simple : "Les audits fréquents que nous réalisons portent sur des véhicules neufs. Or, il faut parcourir plusieurs dizaines kilomètres avant de voir le soufre s'accumuler dans le piège à NOx."
De l'aveu du patron de l'ingénierie, certains exemplaires du Renault Captur sont passés entre les mailles du filet et n'ont pas bénéficié du logiciel recalibré. Mais au final, le nombre de Captur concerné par le rappel engagé dès le mois de juillet 2016 (septembre pour le Renault Kadjar équipé du même moteur) est demeuré faible (115.000 exemplaires), "car très peu avaient été déjà vendus et livrés, les autres étant stockés sur parcs."
Piège à NOx moins cher mais moins efficace que le SCR
De manière plus fondamentale, le Diesel selon Renault souffre d'un handicap face à son concurrent de chez Peugeot et Citroën. Parce qu'il fait confiance au piège à NOx plutôt qu'à la catalyse par réduction sélective (SCR). Laquelle coûte quelques centaines d'euros de plus.
Gaspar Gascon Abellan rappelle ce que ses services expliquaient déjà au mois de janvier, suite à la parution des premiers résultats de la commission Royal. "La vanne EGR ne fonctionne bien que sur une certaine plage de températures d'air ambiant. Lorsque nous avons adopté ce système de recirculation des gaz d'échappement dit à basse pression au milieu des années 2000, il constituait le nec plus ultra. Mais nous avons très vite vu ses limitations : lorsque l'air ambiant est trop froid ou trop chaud ou trop humide, on constate un phénomène de vernissage des dépôts de suie qui colmatent et bloquent la vanne EGR. Avec parfois de lourdes conséquences sur la longévité du moteur. Pour les éviter, nous avons paramétré le logiciel de pilotage de sorte à limiter le taux de recirculation des gaz d'échappement lorsque l'air est hors de la plage de températures définies (entre 17°C et 35°C)."
De la sorte, s'il moins chaud que 17°C ou plus chaud que 35°C à la hauteur de la prise d'air frais du moteur, le calculateur diminue fortement le taux de gaz d'échappement réinjectés dans les chambres de combustion. Or, une moindre recirculation signifie une hausse de la température des gaz d'échappement, donc une hausse du taux de NOx. Ce taux peut dépasser parfois la quantité de NOx que le piège peut traiter.
Progressivement cependant, Renault a élargi la plage de fonctionnemnet de son système. "A partir de 2010-11, notre expérience nous a permis d'élargir la durée de fonctionnement de l'EGR, mais aussi d'augmenter la fréquences des purges du piège à NOx. Cela nous permet aujourd'hui de réduire les émissions de NOx en dehors des conditions d'homologation." Et pas seulement lorsque le véhicule est mesuré sur bancs, donc.
Avec le piège à NOx, l'écart en conduite réelle est plus marqué
Car c'est bien là que perdure la confusion. Les tests de l'UTAC ont certes mis en lumière des émissions décevantes lorsque le véhicule est évalué en conditions de circulation réelles mais ils montrent aussi que le Diesel Renault est conforme à la réglementation lorsqu'il est soumis au cycle normalisé de tests d'homologation sur bancs. Hormis le cas précis de l'exemplaire non conforme du Captur testé par l'UTAC.
Si le Diesel de Peugeot et de Citroën émet moins de NOx en conditions réelles de conduite, c'est parce qu'il fait appel à une catalyse continue, et pas seulement périodique. Or, puisque le SCR est capable de traiter un volume supérieur de gaz d'échappement, il s'avère moins sensible que le piège à NOx à la baisse du taux de recirculation des gaz. La vanne EGR n'est pas plus endurante chez Peugeot que chez Renault : elle aussi diminue sa charge de travail lorsque la température de l'air ambiant dépasse une plage prédéterminée. Mais l'augmentation du taux de NOx dans les gaz d'échappement qui en résulte ne suffit pas à dépasser les capacités du système SCR.
Renault a-t-il fait le mauvais choix voici dix ans ? Avec le recul du temps, il est facile de le croire. Mais le constructeur au Losange rappelle que le piège à NOx suffit à passer les tests d'homologation en vigueur. Gaspar Gascon Abellan confirme toutefois que la prochaine génération de moteurs Diesel de Renault bénéficiera du SCR. "Il n'existe pas d'autre solution opérationnelle aussi efficace. Le SCR présente l'avantage fondamental d'élargir la plage de températures de fonctionnement du système de recirculation des gaz d'échappement. Aucun motoriste ne pourra faire l'impasse sur le SCR s'il veut se conformer à la future norme Euro 6d de septembre 2017."
Visiblement, le patron de l'ingénierie de Renault ne croit pas en la viabilité de la technique mise au point par le Japonais Mazda, qui consiste à descendre le taux de compression à un niveau proche de celui de l'essence. Moins chaud car moins comprimé, le mélange air-gazole produit naturellement moins d'oxydes d'azote. Mais pas très grand froid, le Diesel Mazda à faible taux de compression est parfois difficile à démarrer.
