Peugeot 208 HYbrid FE : Présentation officielle

Peugeot lève le voile sur le concept Peugeot 208 HYbrid FE, démonstrateur technologique conçu par Peugeot Sport et Total, dont la version finale sera présentée au public au Salon de Francfort dans deux semaines. Un défi ambitieux et très technique, que nous vous invitons à découvrir en détails !

Dévoilé en avant-première sur Féline trois mois avant sa présentation, avec notre reportage exclusif sur sa conception au sein des locaux de Peugeot Sport à Vélizy, le démonstrateur Peugeot 208 HYbrid FE est un full hybrid essence (non plug-in) aux caractéristiques exceptionnelles, qui fera sa première mondiale officielle au Salon de Francfort en septembre 2013. Peugeot dévoile aujourd’hui toutes les spécificités techniques de ce projet ambitieux.

Les équipes de R&D des deux partenaires, Peugeot et Total, ont brillamment relevé le défi proposé en concrétisant, sur une base de 208 de série, un niveau de performances remarquable : 8 secondes pour effectuer le 0 à 100 km/h, et des rejets de 49 g CO2/km en cycle mixte (cycle européen NEDC).

De multiples innovations sont appliquées dans plusieurs domaines :

• Aérodynamique: gain de 25% sur le SCx,
• Masse : allègement de 20%,
• Groupe motopropulseur : gain de 10% en consommation,
• Hybridation: récupération de 25% d’énergie sur un cycle.

Le projet Peugeot 208 HYbrid FE associe des notions jusqu’alors antagonistes – Fuel Economy et Fun&Efficent, raison et plaisir – préfigurant les véhicules de demain.

« Le projet 208 HYbrid FE est essentiel car il explore des solutions pour atteindre la barre des 2l/100km. Il met également en lumière nos travaux de R&D avec notre partenaire historique Total. Ensemble, nous développons des véhicules plus économes, nous remportons des victoires dans le monde entier. Ensemble, nous progressons. »
Maxime Picat, Directeur général de Peugeot

« Avec 208 HYbrid FE, Peugeot et Total conjuguent leurs expertises pour proposer les solutions techniques de demain. L’efficacité énergétique est un axe stratégique pour notre Groupe parce qu’elle est au coeur des attentes de nos clients, qui souhaitent consommer mieux et moins. C’est aussi une réponse aux enjeux environnementaux contemporains et le moyen de préserver les précieuses ressources que sont les énergies fossiles. »
Philippe Boisseau, membre du Comité exécutif de Total, Directeur général Marketing & Services et Energies Nouvelles

Depuis 1995, Peugeot et Total oeuvrent en commun à la réduction significative de la consommation de carburant, des émissions de CO2 et du TCO (coût Total d’utilisation) des véhicules. Pour Peugeot, c’est une politique environnementale historique. Avec cet engagement, la Marque réduit encore en 2013 les émissions moyennes pondérées de CO2 de ses gammes européennes : à fin mai, elles s’établissaient à 116,3 g/km, contre 121,5 g/km en 2012.

Les chercheurs de Total travaillent à l’élaboration des futurs carburants et lubrifiants automobiles. Le Groupe fournit à Peugeot et à ses réseaux au niveau mondial des lubrifiants FE (Fuel Economy) : en réduisant les frottements dans le moteur, ces derniers ont contribué à une réduction de 5% des émissions de CO2 en dix ans sur les motorisations de Peugeot. Les carburants haut de gamme Total Excellium contribuent également à une réduction de la consommation de carburant.

L’objectif de Peugeot 208 HYbrid FE est d’associer un véritable plaisir de conduite à de faibles émissions de CO2. Plus précisément, il s’agit de diviser par deux les émissions de CO2 de la plus vertueuse des 208, équipée du 1.0 VTi 68, et de la doter d’accélérations dignes de la 208 GTi. Une véritable gageure!

Le défi est d’autant plus grand pour les équipes du projet Peugeot 208 HYbrid FE que la Peugeot 208 de série est déjà réputée pour sa grande légèreté et ses moteurs de dernière génération, qui lui permettent de proposer une expérience de haut niveau.

Pour relever ce défi, Total et Peugeot ont donc uni leurs capacités d’innovation dans tous les domaines en capitalisant sur le cercle vertueux initié par la berline.

« L’objectif de 49g et 8s est aussi difficile à atteindre qu’une victoire à l’autre bout du monde. La petite équipe composée des meilleurs experts dans chacun des domaines a apporté sa créativité et sa passion. On l’a fait ! »
Bruno Famin, responsable de Peugeot Sport

Peugeot 208 HYbrid FE, composante de la stratégie hybride de Peugeot

L’objectif politique en termes de CO2 est ambitieux. Il s’agit d’atteindre 95 g/km par kilomètre en moyenne pondérée des véhicules neufs vendus en Europe en 2020. Pour y répondre sans sacrifier au plaisir de conduite, Peugeot investit sur plusieurs technologies qui équipent dès aujourd’hui ses véhicules et permettent des progrès substantiels : amélioration continue du rendement des moteurs thermiques, stratégie de down-sizing, diffusion du Stop&Start, propulsion électrique…

HYbrid4, l’hybridation Diesel-électrique s’inscrit dans cette démarche. Lancée en première mondiale par Peugeot sur le crossover 3008, elle a par la suite été étendue au 508 RXH et à la 508. Les 28000 clients de la technologie HYbrid4 ont découvert un plaisir de conduite inédit qui conjugue performances, simplicité d’usage, silence et respect de l’environnement avec des émissions de CO2 à partir de 88g/km.

Avec 2008 HYbrid Air, Peugeot innove à nouveau au profit de l’environnement et de ses clients sur tous ses marchés. En effet, cette technologie en rupture associe essence et air comprimé pour répondre aux attentes des clients et aux enjeux automobiles.

Sur la génération actuelle de véhicules du segment B, HYbrid Air réduit considérablement la consommation et les émissions de CO2. En effet, à l’issue du test de cycle d’homologation, les chiffres s’établissent à seulement 2,9l/100 km et 69g/km. Cette technologie est une étape clé vers l’objectif de réduction de la consommation à seulement 2,0l/100km.

Peugeot 208 HYbrid FE réunit des innovations qui permettront d’atteindre ce chiffre record.

Peugeot 208 HYbrid FE : le style Peugeot, naturellement efficient

La fluidité fait partie du patrimoine stylistique de la Marque, de son ADN. Sur Peugeot 208 HYbrid FE, les aérodynamiciens mènent l’exercice jusqu’à l’extrême. Le Cx progresse ainsi de 25%, soit une valeur légèrement inférieure à 0,25. Une prouesse sur un véhicule dont l’habitabilité et le coffre sont préservés !

Pour cela, l’air est fendu par la calandre flottante au dessin revu pour une perméabilité réduite de 40%, à seulement 5 dm². En effet, la motorisation ayant évolué, son besoin en refroidissement est inférieur.

Sur les flancs de la carrosserie, la suppression des éléments perturbateurs facilite la progression du flux. Les pneumatiques, spécialement développés par Michelin, sont de type Tall&Narrow, c’est-àdire de grand diamètre et faible largeur. Ils chaussent des jantes de 19’’ en aluminium sur lesquelles des volets aérodynamiques en carbone comblent l’espace entre chaque rayon.

Des caméras assurent la rétrovision, l’image étant restituée à bord sur le rétroviseur intérieur. Il ne reste ainsi qu’un support, qui évoque les disciplines sportives telles que l’endurance. La voie arrière contribue à cette efficacité par un resserrement de 40 mm afin de réduire le Cx. Enfin, le dessin du toit se prolonge en un mouvement quasiment horizontal et donne naissance au béquet du hayon.

La partie arrière, en pan coupé, comporte dans sa partie basse un extracteur d’air. Il évacue le flux qui se propage sous la voiture sans entrave grâce au fond plat. Enfin, pour réduire au maximum l’empreinte dans son environnement, les feux à LED de Peugeot 208 HYbrid FE reçoivent de fines dérives verticales, inspirées du concept car Peugeot Onyx. Ces appendices reconstituent les flux d’air au plus loin de la carrosserie et, ainsi, minimisent les turbulences.

Peugeot 208 HYbrid FE : un gain en masse considérable de 20%

Lors de sa présentation, la Peugeot 208 a bousculé l’offre du segment, notamment par son poids à partir de seulement 975 kg en niveau Access. Cette performance est remarquable mais à l’avenir les véhicules devront être encore plus légers tout en assurant confort et sécurité.

« L’allègement a été l’un de nos principaux chantiers de réflexion. Pour parvenir à diminuer de 20% la masse de la voiture, nous avons mené une étude pièce par pièce et doté la 208 HYbrid FE des matériaux les plus novateurs en provenance de Hutchinson, CCP Composites et de l’activité Polymères de Total. C’est une approche d’autant plus vertueuse qu’elle ne sacrifie en rien à la sécurité et au confort d’utilisation du véhicule tout en apportant de vraies innovations. »
Philippe Girard, Délégué Direction Scientifique Total

Des matériaux composites

Peugeot 208 HYbrid FE bénéficie de matériaux à la pointe de l’innovation développés par la Direction Polymères de la branche Raffinage-Chimie de Total, ainsi que par ses deux filiales CCP Composites et Hutchinson.

Prélevée en sortie de ligne de montage, la 208 conserve sa structure métallique. Des éléments composites remplacent les panneaux de carrosserie et le plancher, permettant de faire passer la coque de 295 à 227 kg. La peau extérieure d’un seul tenant (pesant seulement 20 kg), le fond plat (8kg), les panneaux de portière (2* 3 kg) et le bouclier avant sont réalisés à base de fibre de carbone. Le capot (5 kg) et les ailes (2*1 kg) sont en composite VER/Carbone, un matériau divisant le poids des pièces par deux à propriétés mécaniques comparables. Il est obtenu à partir d’un nouveau type de résine pouvant être employée brute mais aussi peinte ou teintée dans la masse.

Enfin, à l’exception des vitres de porte, le vitrage fait appel au polycarbonate pour gagner 5kg. 208HYbrid FE innove dans son utilisation puisque ce matériau était jusqu’à présent réservé aux vitres de projecteurs. Il apporte une réduction de masse de plus de 50% par rapport au verre classique.

Des liaisons au sol inédites

Peugeot 208 HYbrid FE repose sur des trains de type Pseudo McPherson novateurs comportant une lame composite «résine fibre de verre» montée en position transversale. Elle remplace plusieurs pièces : ressorts de suspension, triangles inférieurs et barre anti-roulis. La lame avant présente en plus une souplesse variable sur la longueur. Conçues et produites par Hutchinson, ces deux lames économisent 20 kg.

Par leurs dimensions, les roues de 145/65 R19 réduisent la résistance au roulement de 20%. Elles requièrent également moins d’effort sur le volant pour les orienter, rendant superflu l’assistance de direction: gain d’espace sous capot, de consommation et de poids. Les roues sont montées sur des roulements à bas frottement secondés par une graisse Total spécifique.

Les jantes abritent des disques de frein de grandes dimensions : 380mm de diamètre pour une épaisseur de 9,6mm. Ils sont gréés d’étriers à deux pistons, de 44,5mm à l’avant et de 31,8mm à l’arrière.

Au freinage, l’effort réduit sur la pédale et l’intervention du moteur électrique permettent de supprimer l’assistance de freinage.

Un habitacle pour 5 personnes

Peugeot 208 HYbrid FE devait conserver les prestations intérieures du modèle de série. Le résultat le prouve: une voiture très sobre peut accueillir confortablement 5 personnes et leurs bagages. Seule la climatisation est supprimée en raison de son impact majeur sur la consommation.

Les panneaux de porte en composite sont développés par la direction Polymères de Total selon une formulation Polypropylène renforcé de fibres naturelles. Ses excellentes propriétés mécaniques, rigidité et absorption de choc, s’accompagnent d’une baisse de poids jusqu’à 15% et de l’empreinte carbone de ces pièces.

La console centrale et les enjoliveurs d’aérateur sont en résine VER (CCP Composites) laissée à l’état brut pour proposer un aspect jamais vu. En effet, leur teinte miel légèrement ambrée dévoile les fibres naturelles par transparence.

L’allègement concerne également le moteur essence et la boîte de vitesses.

Peugeot 208 HYbrid FE : un groupe motopropulseur efficient et performant

Peugeot 208 HYbrid FE est propulsée par une motorisation hybride essence-électrique. Elle associe une évolution du 3-cylindres de dernière génération à une batterie et un moteur électrique en provenance du programme Endurance de Peugeot Sport. Un contrôle moteur et un superviseur spécifiques pilotent l’ensemble de la chaîne de traction.
Au global, le rendement du groupe moto-propulseur progresse de 10%, remarquable.

« L’enjeu de ce projet a consisté à associer des optimisations organiques (équipage mobile, culasse…) et des optimisations de flux énergétiques entre le moteur thermique et la machine électrique. Toutes les solutions utilisées sont potentiellement transposables à la série. »
Julien Lidsky, responsable Groupe Moto-Propulseur 208 HYbrid FE, Peugeot Sport

Moteur essence 1.2 VTi-FE à haut rendement

Le moteur 3-cylindres connaît plusieurs évolutions : optimisation du cycle, réduction des pertes par frottement, gestion de la thermique… Toutes ces avancées aboutissent à une consommation réduite de 10% pour une puissance maintenue à 68ch (50kW).

Le cycle Miller est accentué et le taux de compression porté de 11:1 à 16:1 pour augmenter le rendement thermodynamique. Il peut en découler l’auto-allumage du mélange (ou cliquetis) potentiellement destructeur. Pour l’éviter, plusieurs axes sont suivis.

Ainsi, le taux d’imbrûlés dans la chambre de combustion est réduit par des soupapes au diamètre augmenté, des conduits d’échappement redessinés, un collecteur revu, une loi de levée des soupapes adaptée. D’autre part, les échanges thermiques sont optimisés dans le carter cylindres grâce à des passages d’eau aménagés entre les cylindres. L’eau traverse désormais la culasse sur toute sa longueur pour récupérer des calories autour de chaque source de chaleur : chambres de combustion, entre injecteurs et bougies.

Le moteur adopte l’injection directe qui, par un phasage très précis avec la fermeture du cylindre, maximise l’utilisation de chaque molécule de carburant. Le calage variable à l’admission et à l’échappement étend la plage de rendement optimum à l’intégralité de la plage de régime, aussi bien à pleine charge qu’à charge partielle.

Ces diverses évolutions ne sont cependant pas toutes favorables à la puissance à haut régime. La cylindrée est donc portée à 1233 cm3 par augmentation de l’alésage et de la course (75mm*93mm) pour conserver les 68ch (50kW). Cette progression est par contre bénéfique au couple maxi qui augmente de 25%.

L’ensemble des pièces mobiles est spécifique à Peugeot 208 HYbrid FE. Le vilebrequin en acier nitruré, les bielles en titane et les pistons en alliage d’aluminium-cuivre sont taillés dans la masse. Leur masse est ainsi réduite malgré l’augmentation de cylindrée, celles des bielles et axes de piston l’étant de moitié.

Les pertes par frottement sont un enjeu car elles représentent environ 1/5ème de la puissance consommée par un moteur. Sur Peugeot 208 HYbrid FE, elles sont réduites d’environ 40% notamment par le vilebrequin, les pistons et leur axe, les segments, les linguets. Ces pièces reçoivent un revêtement Diamond Like Carbon et sont optimisées géométriquement.

La culasse, taillée dans la masse, est allégée de moitié grâce aux faibles épaisseurs permises par son dessin et les caractéristiques de l’aluminium retenu. Le circuit d’eau et la ligne d’admission sont réalisés en prototypage rapide de résines chargées de fibres de verre ou de carbone. Pour ce faire, le faisceau laser d’une imprimante 3D fusionne des couches successives de poudre d’aluminium. On obtient ainsi une pièce fonctionnelle rapidement et pour un coût moindre dans le cadre d’une réalisation unitaire.

Réalisés par le même procédé, les gicleurs de dessous de piston servent ici autant à les refroidir en utilisation chargée qu’à réchauffer l’huile le plus rapidement possible au démarrage.

Ce cercle vertueux impacte tous les domaines explorés par ce démonstrateur technologique. La taille du radiateur est ainsi amoindrie, ce qui est bénéfique pour l’aérodynamique. L’alternateur, le démarreur et le pignon de marche arrière sont supprimés, à l’avantage de la masse, des pertes mécaniques mais aussi de l’encombrement.

Transmission pilotée

La base de la boîte mécanique pilotée de série est conservée pour son rendement élevé et ses actionneurs intégrés. Les carters taillés dans la masse abritent une cascade de pignons pour relier le moteur électrique à la couronne du différentiel. Pour réduire les pertes par frottements, les dentures de pignons reçoivent un revêtement de Carbure de Tungstène – Chrome.

Le graissage est revu pour réduire le volume de lubrifiant et éviter le barbotage des pignons, consommateur d’énergie. Désormais, le lubrifiant est déplacé en point haut par la couronne de pont avant de circuler par gravité sur l’ensemble du mécanisme. L’huile de boîte de vitesses prototype est développée par Total Lubrifiants à base d’huiles bio-sourcées, de grade 75W à très haut indice de viscosité (supérieur à 250). Offrant un gain de consommation de 3%, elle préfigure les lubrifiants du futur

En provenance directe de la compétition, une graisse fluide à faible masse volumique réduit la quantité utilisée. Sa longévité est assurée par un fonctionnement à température inférieure grâce à une réduction de la friction. Enfin, les roulements de moyeux adoptent une graisse spéciale fluide, adhérente mais limitant les pertes par frottement.

Carburant et lubrifiant

Peugeot 208 HYbrid FE passe le cycle d’émission de CO2 avec un carburant Super 95 de référence. Les additifs de performance du type Excellium, développés par Total Additifs et Carburants Spéciaux, permettraient à eux seuls de réduire les émissions de CO2 de ce moteur de plus d’un gramme supplémentaire par kilomètre.

« 208 HYbrid FE offre un concentré d’innovations issues des laboratoires Total. Aujourd’hui, les chercheurs du groupe développent des biocarburants, des lubrifiants économiseurs d’énergie (lubrifiants Fuel-Eco), des additifs spécifiques contribuant à une réduction de la consommation. En France, ce sont près de 250 chercheurs qui travaillent à l’élaboration des produits de demain. »
Philippe Montantême, Directeur Stratégie Marketing Recherche de la branche Marketing & Services de Total

Une huile moteur spécifique à viscosité extrêmement faible a été élaborée par Total Lubrifiants à partir d’huiles de bases ultra-fluides et par l’adjonction de réducteurs de frottement au molybdène. De grade 0W12, cette huile développe ses propriétés très rapidement avec un temps réduit de montée en température. Optimisée en frottement, elle conserve à chaud comme à froid un avantage par rapport aux meilleures références du marché. Réduisant ainsi la consommation, quelques grammes sont là encore gagnés !

Peugeot 208 HYbrid FE : une hybridation issue de l’endurance

Peugeot Sport a fait bénéficier le projet de son expérience acquise en endurance. Ainsi, le moteur électrique et la batterie sont ceux développés pour la 908 HYbrid4.

« L’hybridation développée pour la 908 HYbrid4 constitue l’état de l’art en la matière. Le travail a consisté à l’intégrer à la chaîne cinématique de 208 pour récupérer le maximum d’énergie au freinage et utiliser tout son potentiel en accélération. »
Pierre Lebrene, responsable Hybridation 208 HYbrid FE, Peugeot Sport

Une architecture spécifique

La machine électrique allie puissance et légèreté puisque, pour seulement 7kg, elle développe 30kW en moteur et 100kW en frein. Dans les deux modes, son couple atteint au maximum 30Nm. Proportionnel à la vitesse du véhicule, son régime maximum est de 40000 tr/min.

Cette machine électrique assure les fonctions de marche arrière, par inversion du sens de rotation, et de démarreur. Elle donne également accès à du roulage ZEV, c’est-à-dire en électrique pur.

La batterie Lithium-ion, d’une capacité de 2 MJ utiles ou 0,56 kWh, est composée de 90 cellules de 3,5V chacune. Elles sont disposées par groupes, ce qui permet en cas de problème d’isoler les éléments défectueux et d’assurer la mobilité du véhicule. Pour garantir le bon refroidissement de cet organe stratégique, Total a développé une huile spécifique circulant dans le radiateur dédié.

Pesant 25kg, elle est installée, avec le réservoir d’essence de 20 litres, sur un berceau qui vient se visser sous la voiture à l’aplomb de la banquette arrière. Ici, l’expérience sportive parle avec un meilleur centrage des masses.

L’onduleur et le calculateur sont quant à eux disposés sous le capot dans l’espace libéré par l’assistance de freinage. L’hybridation n’a ainsi aucun impact à l’intérieur de la voiture, l’habitabilité est préservée.

Le principe de fonctionnement

Lors des phases de ralentissement, que ce soit au lever de pied ou au freinage, le véhicule est décéléré en priorité par le moteur électrique. Le circuit hydraulique n’intervient qu’à la fin du freinage lors de l’accostage.

Durant cette phase, le moteur électrique fonctionne en récepteur pour récupérer l’énergie et recharger la batterie. Sur un cycle d’homologation, cette récupération se chiffre à 25%. Puis, lors des accélérations, cette énergie est restituée et assiste le moteur essence en fonction de différents paramètres : enfoncement de la pédale d’accélérateur, rapport engagé.

Peugeot 208 HYbrid FE : Fun&Efficient et Fuel Efficiency

Les équipes de Peugeot et Total, qui travaillent depuis des mois à la réalisation de ce démonstrateur technologique, peuvent être fières.
Jusqu’à présent, il existait des véhicules à faible consommation, d’autres à hautes performances.
Pour la première fois, ces deux qualités sont réunies sur une même voiture.

Les émissions de C02 s’établissent à seulement 49g/km. Les différents axes se répartissent le gain de 50g/km de la manière suivante:

• allègement, aérodynamique et pneumatiques : 40% soit 20g,
• hybridation: 40% soit 20g,
• moteur et boîte: 20% soit 10g.

Au chapitre des performances, qui évoluent de 14 à 8 secondes sur l’exercice du 0 à 100 km/h, ils participent ainsi :

• allègement, aérodynamique et pneumatiques : 4 secondes,
• hybridation: 2 secondes.

Peugeot 208 HYbrid FE s’éprouve au-delà des chiffres. Grâce au cercle vertueux dans lequel se sont engagés les deux partenaires, le conducteur vit au volant de ce démonstrateur technologique une expérience nouvelle : des accélérations dignes d’une GTi avec une consommation mixte de 2,1 l/100km.
Sans perdre en confort et en facilité d’usage, il retrouvera un lien direct avec la route grâce à la suppression des assistances.

« Au démarrage du projet, l’objectif semblait très ambitieux, de haut niveau. Il l’était ! Les deux partenaires, Total et Peugeot, l’ont atteint en associant leurs compétences technologiques. Peugeot Sport a apporté son savoir-faire au projet et a identifié de nouveaux axes de développement. La série et la compétition avancent ensemble. »
Christophe Mary, responsable technique du projet 208 HYbrid FE, Peugeot Sport

Peugeot 208 HYbrid FE prouve que la dimension émotionnelle sera toujours présente dans une automobile Peugeot, même dans un contexte énergétique et environnemental de plus en plus contraint. Peugeot et Total sont les acteurs majeurs d’une vision moderne de l’automobile.

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Sources, photos et vidéos : Peugeot, Féline