Subaru Forester PZEV Véhicule à essence perfectionné à émissions quasi nulles

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1 Subaru Forester PZEV Véhicule à essence perfectionné à émissions quasi nulles Compte rendu des résultats d essai Juillet

2 Avis de non-responsabilité Le programme écotechnologie pour véhicules («étv») de Transports Canada évalue la performance de technologies automobiles émergentes, conformément aux normes canadiennes existantes relatives aux véhicules automobiles. Le plan d'essais présenté sous-pli ne constitue aucunement une détermination officielle de la part de Transports Canada quant à la consommation de carburant ou la conformité aux normes de sécurité et d'émissions d'un véhicule donné ou de ces composants. Transports Canada ne certifie, n'approuve, et n'endosse en aucun temps une marque de véhicule ou un composant de celui-ci. Les technologies sélectionnées et évaluées ainsi que les résultats des essais ne visent aucunement à transmettre une politique ou une recommandation de la part de Transports Canada ou du Gouvernement du Canada. Transports Canada, et de façon plus générale le Gouvernement du Canada, ne présente aucune observation et n'offre aucune garantie, soit exprès ou tacite, quant aux technologies mises à l'essai par étv ou à leur aptitude à être utilisées à des fins spécifiques. Transports Canada, et de façon plus générale le Gouvernement du Canada, n'accepte et n'assure aucune responsabilité pour l'utilisation faites des informations et des résultats d'essais présentés sous-pli. Transports Canada, et de façon plus générale le Gouvernement du Canada, n'accepte et n'assure aucune responsabilité pour les informations fournies par un tiers parti et inclues dans ce rapport. Pour tout commentaire au sujet du contenu, veuillez communiquer avec Transports Canada Initiatives environnementales (AHEC) écotechnologie pour véhicules (étv) 330, rue Sparks Place de Ville, Tour C Ottawa (Ontario) K1A 0N5 Ottawa (Ontario) K1A 0N5 Courriel : etv@tc.gc.ca Sa Majesté la Reine du chef du Canada, représentée par le ministre des Transports,

3 Table des matières RÉSUMÉ ANALYTIQUE OBJET PROGRAMME D ESSAI LIEUX DES ESSAIS DESCRIPTION DU VÉHICULE PHASE I ESSAIS EN LABORATOIRE DE LA CONSOMMATION DE CARBURANT ET DES GAZ D ÉVAPORATION ET D ÉCHAPPEMENT RÉSULTATS Résultats de la consommation de carburant obtenus par la méthode à deux cycles Résultats de la consommation de carburant obtenus par la méthode à cinq cycles Résultats des essais d émissions Essais sur l émissions de gaz d évaporation PHASE II - ESSAIS DE RENDEMENT DYNAMIQUE ÉVALUATION DE L'ACCÉLÉRATION VITESSE MAXIMALE EN PRISE TENUE DE ROUTE Aire de dérapage latérale Changement de voie d'urgence ESSAI D ÉMISSIONS DE BRUIT FREINAGE SOMMAIRE DES ESSAIS DYNAMIQUES PHASE III - ESSAIS SUR ROUTE FONCTIONNEMENT ET RENDEMENT CONFORT ET COMMANDES PERFORMANCE VÉQN CONCLUSION

4 RÉSUMÉ La Subaru Forester PZEV est un véhicule à émissions quasi nulles (VéQN) et donc l un des véhicules les moins polluants du parc de véhicules légers canadiens. «VéQN» est une appellation utilisée dans les règlements de la phase deux des véhicules produisant peu d émissions (VPE II) de la California Air Resources Board (CARB). Selon les règlements de la CARB, l appellation VéQN désigne un véhicule qui : Satisfait aux exigences en matière d émissions les plus strictes relatives aux véhicules à combustion interne; Possède un système d alimentation en carburant qui produit des gaz d évaporation presque nuls (d où le nom «véhicule à émissions quasi nulles»); et Possède une garantie de 15 ans ou milles ( km) qui garantit que la norme relative aux émissions VéQN est respectée pour cette durée ou ce kilométrage. Au Canada, les règlements en matière d émissions sont différents de ceux du CARB et ils n exigent pas de garantie de 15 ans. Toutefois, toutes les autres exigences VéQN sont maintenues pour la Subaru PZEV. La catégorie d émission VéQN est presque équivalente à la deuxième catégorie la plus propre (Niveau 2, catégorie 2) du Règlement sur les émissions des véhicules routiers et de leurs moteurs, lequel fait partie de la Loi canadienne sur la protection de l environnement (LCPE) de La seule autre catégorie d émissions plus propre est celle des émissions nulles. La Subaru produit environ 90 % moins d émissions que les limites actuelles fixées par les exigences canadiennes en matière d émissions. L appellation VéQN vise aussi les gaz d évaporation presque nuls. On entend par «gaz d évaporation» les hydrocarbures relâchés dans l atmosphère par un véhicule, autres que les gaz d échappement et les émissions du carter. Ces émissions peuvent s échapper même si le moteur ne tourne pas. Les véhicules VéQN émettent des taux de gaz d évaporation beaucoup moins importants que ceux permis au Canada. Le programme étv a choisi de faire l essai et l évaluation de la Subaru Forester PZEV en raison de son appellation VéQN. Les gaz d évaporation ne réduisent pas seulement la qualité de l air, mais ils constituent un danger pour la santé des humains en milieux urbains denses et ont une incidence sur la quantité de gaz à effet de serre (GES) émis par les véhicules en déversant directement dans l atmosphère du carburant non utilisé. Le potentiel de réchauffement du globe (PRG) de l essence (hydrocarbure autre que le méthane) comparativement au CO 2 est de 12. Cela signifie que pour chaque gramme d essence qui s évapore dans l atmosphère, il faut 12 grammes de CO 2 pour obtenir le même effet de réchauffement. Les systèmes VéQN sont relativement rares sur le marché canadien. Il n existe pas d exigences réglementaires pour ces systèmes. Par ailleurs, il n existe pas de méthode approuvée par le gouvernement pour reconnaître ces véhicules peu polluants au Canada, par opposition à la Californie où l emblème VéQN indique que le véhicule est conforme 4

5 à des normes d émissions plus sévères. La Subaru Forester PZEV a été jugée un véhicule adéquat pour le programme étv. Par l acquisition de la Subaru Forester PZEV, le programme étv voulait quantifier les réductions de gaz à effet de serre (GES) et de pollution de l air obtenues grâce aux émissions de gaz d échappement et de gaz d évaporation plus propres d un tel véhicule, de même qu il voulait évaluer la performance du véhicule dans diverses conditions météorologiques au Canada, tout particulièrement avec la conduite de ville par temps froid. Le véhicule a été mis à l'essai et évalué en trois phases : la consommation de carburant en laboratoire et les gaz d évaporation et d'échappement, les essais dynamiques sur piste et les essais sur route. Voici un récapitulatif des résultats obtenus au cours de ces évaluations. Critère Consommation de carburant Émissions de CO 2 Résultats L essai sur deux cycles, la méthode utilisée pour déterminer la consommation de carburant conformément aux règlements canadiens, se base sur deux circuits de conduite simulés ou «cycles», lesquels représentent la conduite en ville et la conduite sur la route. Les valeurs de consommation de carburant obtenues par l essai étv sont : o 11,0 L/100 km en ville o 7,5 L/100 km sur la route Les valeurs de consommation de carburant publiées dans le Guide de consommation de carburant de Ressources naturelles Canada sont : o 10,4 L/100 km en ville o 7,7 L/100 km sur la route Il n est pas rare que des essais obtiennent des résultats qui diffèrent de jusqu à 1,0 L/100 km lorsque le même essai est mené par un laboratoire différent avec le même modèle de véhicule. Ainsi, les résultats des essais sur deux cycles, bien qu ils ne soient pas exactement les mêmes que ceux publiés, ne contredisent pas les valeurs publiées. L essai à cinq cycles, la méthode utilisée par la United States Environmental Protection Agency (EPA) pour déterminer la consommation de carburant, utilise des cycles qui simulent la conduite en ville, la conduite sur route, la conduite agressive, la conduite en ville par temps froid (-7 ºC) et la conduite avec charge électrique en raison de l utilisation de l air climatisé. Cette méthode d essai permet généralement d obtenir des valeurs de consommation de carburant qui sont de 10 à 20 % plus élevées que celles de la méthode d essai à deux cycles. Les résultats de l étv obtenus avec cette méthode sont : o 13,0 L/100 km en ville o 9,4 L/100 km sur la route Aux essais combinés ville/route, la Subaru PZEV a obtenu une valeur ajustée de 217 g/km, laquelle est plus basse que la moyenne nationale pondérée des émissions de CO 2 de 236 g/km pour tous les véhicules à traction intégrale et les véhicules spécialisés 4 x 4 au Canada pour l année modèle Les émissions de CO 2 de la Subaru Forester PZEV présentent une amélioration de 8 % comparativement à la moyenne donnée. 5

6 Émissions d échappement En ce qui concerne les émissions d échappement autres que le CO 2, la Subaru PZEV 2010 se situe au-dessus des normes d émissions de niveau 2, catégorie 5, de l EPA auxquelles les émissions moyennes d oxydes d azote du parc du constructeur doivent se conformer. Ainsi, les normes maximales permises d émissions de niveau 2, catégorie 8, sont largement satisfaites. Les essais de l étv ont démontré que la Subaru dépasse tous les critères d émissions, à l exception d un, pour obtenir l appellation SULEV/VéQN. Résultats/Limites Subaru Forester PZEV CO Gaz organique autre que le méthane Formaldéhyde (HCHO) Oxydes d azote CO 2 0,16 0,023 0,001 0, Norme CARB VéQN 1,0 0,010 0,008 0,02 - Norme Niv. 2, cat. 5 3,4 0,075 0,015 0,05 - Résultats des gaz d évaporation Rendement dynamique Évaluations du conducteur En ce qui concerne la norme relative au VéQN de la CARB à laquelle la Subaru Forester PZEV doit se conformer, les résultats indiquent des émissions relativement faibles de CO, d oxydes d azote et de formaldéhyde mais des émissions de gaz organiques autre que le méthane plus élevées. Il est possible qu un nouvel essai du véhicule permette d obtenir des taux d émissions de gaz organique autre que le méthane qui respecteraient la norme CARB 1. La Subaru PZEV répond aux normes d essais en matière de gaz d évaporation CARB de 0,35 grammes par essai pour les deux essais de gaz d évaporation sur deux jours et a obtenu une valeur de 0,20 grammes par essai. Il s agit d une diminution d émissions de 0,40 grammes comparativement aux véhicules classiques autres que les VéQN qui, eux, émettent 0,60 grammes par essai. En général, la tenue de route et la performance étaient acceptables pour la catégorie de véhicules spécialisés. La Subaru PZEV a atteint une vitesse maximale moyenne de 144,2 km/h en 40 secondes. L'accélération latérale maximale est égale à 0,64 G (6,3 m/s 2 ) dans un cercle de virage de 200 pi (61 m). Les niveaux de bruit externe et interne étaient bien inférieurs aux limites définies dans le NSVAC. Le freinage est conforme en tous points à la norme NSVAC 135. Des 15 évaluations effectuées avec la Subaru Forester PZEV, 100 % des répondants n ont pas remarqué de différence en matière de performance entre le VéQN et une voiture à essence ordinaire. Ces résultats démontrent comment cette 1 Les essais ont été effectués sur un dynamomètre à traction intégrale pendant l élaboration du système de commande dynamomètre. On en était à l étape du peaufinage et de la mise à jour des composants de la cellule d essai et on n avait pas encore utilisé le programme de corrélation pour vérifier la précision des résultats des essais. 6

7 technologie peut être incorporée à des véhicules sans qu il n y ait d incidence sur l expérience du consommateur. Il faut également noter que 67 % des répondants ne savaient pas que les VéQN doivent respecter une norme plus sévère en matière d émissions. La communication des avantages de la technologie VéQN aux consommateurs potentiels constitue une partie importante de l introduction d une telle technologie sur le marché. Obstacles à l'introduction de la technologie VéQN sur le marché canadien Les sondages semblent indiquer que les gaz d échappement ne constituent traditionnellement pas une question d importance pour le consommateur canadien lors de l achat d un nouveau véhicule 2. L'un des principaux obstacles à l introduction des véhicules à essence perfectionnés, comme les VéQN, est le désir des consommateurs de réduire au minimum le prix d'achat initial (prix étiquette choc) d'un nouveau véhicule. Comparativement aux économies de carburant, des émissions plus faibles ne présentent pas une possibilité d économiser pour le consommateur. Ces véhicules sont uniquement moins polluants pour l environnement. Le genre d essais menés par l étv sur la technologie VéQN offre des renseignements qui permettent d évaluer les avantages de cette technologie pour le Canada. Il n existe actuellement pas de norme régulatrice spécifique qui nécessite ou offre des incitatifs pour l adoption de cette technologie au Canada, mais il existe des avantages évidents en matière de réduction de la pollution attribuables à la technologie VéQN. 2 Pollution Probe. Barriers to Consumer Purchasing of More, Highly Fuel Efficient Vehicles: A Background Paper,

8 1 OBJET Il existe dans les règlements sur les émissions de la California Air Resources Board (CARB) portant sur les véhicules produisant peu d émissions, Phase 2 (VPE II), une catégorie intitulée véhicule à émissions quasi nulles (VéQN). L appellation VéQN désigne un véhicule qui satisfait aux normes d émission les plus sévères pour les véhicules à moteur à combustion interne, qui émet des taux de gaz d évaporation quasi nuls et qui est couvert par une garantie de 15 ans ou miles ( km) assurant le respect de la norme en matière d émissions. Au Canada, les règlements en matière d émissions sont différents que celui du CARB et ne nécessitent pas de garantie de 15 ans. Cependant, la Subaru PZEV canadienne respecte toutes les autres exigences en matière de performance. Un VéQN est environ 90 % plus propre qu un véhicule neuf respectant les limites canadiennes en matière d émissions d échappement. Les taux de gaz d évaporation des véhicules VéQN CARB sont limités à 0,35 gramme par jour (selon les essais normalisés). Les normes canadiennes actuelles en matière de gaz d évaporation permettent jusqu à 0,50 gramme par jour. Toutefois les constructeurs ne doivent obtenir qu une moyenne par parc alors que les véhicules d appellation VéQN doivent respecter la limite de 0,35 gramme. Les normes CARB en matière d émissions ont toujours été plus sévères que les normes canadiennes et les normes américaines de l Environmental Protection Agency (EPA) et ont souvent servi de moteur pour la réduction des émissions en Amérique du Nord. À la fin de 2009, Subaru a mis sur le marché les modèles PZEV (Legacy PZEV, Forester PZEV et Outback PZEV) au Canada comme année modèle À l heure actuelle, les modèles Subaru sont vendus au Canada et aux États-Unis sous les appellations VéQN et véhicules autres que les VéQN. La Forester est disponible sous le modèle VéQN dans toutes les provinces canadiennes, de même que dans les 50 états américains. De façon générale, les constructeurs offrent uniquement des véhicules VéQN dans les états qui adoptent les exigences en matière d émissions de la CARB. De concert avec Subaru, le programme étv a choisi de faire l essai de la Subaru Forester PZEV, car elle respecte les normes CARB. Les gaz d évaporation réduisent la qualité de l air et mettent en danger la santé des humains (particulièrement en milieu urbain dense), mais ils ont aussi une incidence sur la quantité de gaz à effet de serre (GES) émis par les véhicules en déversant directement du carburant non utilisé dans l atmosphère. Le potentiel de réchauffement du globe (PRG) de l essence (essentiellement les hydrocarbures autres que le méthane) comparativement au CO 2 est de 12. Cela signifie que pour chaque gramme d essence qui s évapore dans l atmosphère, il faut 12 grammes de CO 2 pour obtenir le même effet de réchauffement global. 8

9 La technologie VéQN réduit, nommément, les contaminants atmosphériques suivants : - composés organiques autres que le méthane, y compris les hydrocarbures; - oxydes d azote (NO x ); - matières particulaires (PM); - monoxyde de carbone (CO); - formaldéhyde (HCHO) Dans la Subaru Forester PZEV, les injecteurs, l entrée d air, le convertisseur catalytique et le module de gestion de moteur ont été modifiés afin d obtenir l appellation VéQN CARB. Tout véhicule possédant l appellation VéQN émet beaucoup moins de gaz d échappement et de gaz d évaporation qu un véhicule classique autre qu un VéQN. Pour le parc canadien, les nouveaux véhicules VéQN vendus pendant une année, pourraient réduire de litres les émissions de gaz d évaporation au Canada. En termes d effet de serre, il s agit de l équivalent d un demi-million de kilogrammes de CO 2 de potentiel de réchauffement. 2 PROGRAMME D ESSAI Le programme d essai a été conçu pour offrir une évaluation juste de la technologie VéQN utilisée sur la Subaru Forester PZEV, en termes de consommation de carburant, d émissions de gaz d échappement et de gaz d évaporation et de tenue de route générale. Les essais suggérés se basent sur les pratiques utilisées pour la calcul de la consommation moyenne de carburant des entreprises (CMCE), par l agence américaine Environmental Protection Agency, le département des transports américain, l Organisation internationale de normalisation (ISO) et la Society of Automotive Engineers (consulter le plan d essai de la Subaru Forester PZEV pour plus de détails). La Subaru Forester PZEV a été évaluée au cours de trois phases distinctes : Phase I Essais en laboratoire de la consommation de carburant, des gaz d évaporation et des gaz d échappement; Phase II Essais de rendement dynamique; et Phase III Essais sur route. Toutes ces phases combinées ont été conçues pour évaluer de manière réaliste la performance générale de la Subaru PZEV dans des conditions météorologiques canadiennes. 3 LIEUX DES ESSAIS La phase I des essais a été menée au laboratoire de la Division de la recherche et de la mesure des émissions (DRME) d Environnement Canada situé à Ottawa, Ontario. On a 9

10 effectué les essais de consommation de carburant et d émissions de gaz d échappement à l aide d un dynamomètre à châssis, dans des conditions de laboratoire contrôlées. Ces conditions garantissent une température constante, à ± 1 degré Celsius de la température requise, durant toute la durée des essais. Par ailleurs, le véhicule a fait l objet d essais sur différents cycles de conduite, à une vitesse maintenue à ± 1,5 km/h de la vitesse requise. La deuxième phase des essais s'est déroulée au centre d'essais de Transports Canada, à Blainville (Québec). L environnement contrôlé était nécessaire pour s assurer que les essais étaient effectués sur un gradient de ±1 %. Doté de plus de 25 kilomètres de routes, dont un circuit pour rouler à haute vitesse et un autre pour rouler à basse vitesse, le centre d'essais a permis de réaliser toute une série de tests. Les essais de la deuxième phase ont été effectués entre le 15 septembre et le 13 octobre Les essais ont eu lieu dans des conditions météorologiques favorables à l évaluation et conformes aux normes d essais. La phase III des essais sur le véhicule a été effectuée par le personnel de Transports Canada. Au total, 15 évaluations ont été menées durant lesquelles les participants ont essayé le véhicule sur les voies publiques pour ensuite remplir un questionnaire. 4 DESCRIPTION DU VÉHICULE La Subaru PZEV est classée véhicule spécialisé. L appellation VéQN, ou Véhicule à émissions quasi nulles, a été créée par la California Air Resources Board (CARB) à titre d exigence pour leurs normes relatives au véhicule produisant peu d émissions (VPE II). Bien que les véhicules VéQN doivent être vendus en Californie et dans d autres états ayant adopté la norme CARB VPE2, Subaru a rendu les véhicules VéQN disponibles partout aux États-Unis et au Canada. Au moment des essais, Subaru était le principal constructeur de véhicules vendant des VéQN au Canada. Le Tableau 1 énumère les spécifications du véhicule mis à l essai. 10

11 Tableau 1 : Spécifications de la Subaru PZEV Poids kg Entraînement Traction intégrale symétrique Longueur 4,56 m Moteur 2,5 L SACT, 16 soupapes, 4 cylindres opposés horizontalement Largeur 1,78 m Boîte de vitesses Automatique à 4 vitesses Hauteur 1,70 m Couple 230 Nm / tr/min N bre de places 5 Puissance 127 kw / tr/min Type de carburant Essence (ordinaire sans plomb) Consommation de carburant Ville Route 10,4 L/100 km 7,7 L/100 km Cylindrée cm 3 Capacité du réservoir 64 L Accélération km/h en 10 secondes Autonomie 700 km Émissions de CO g/km Freins (av./arr.) À disque ventilé /à disque plein Pointage de l'epa relatif à la pollution atmosphérique 9,5 / 10 Coefficient de traînée 0,36 *Valeur sur l étiquette canadienne, publiée dans le Guide de consommation de carburant 2010 de Ressources naturelles Canada Les modifications technologiques suivantes constituent les facteurs qui permettent à Subaru d obtenir l appellation VéQN pour la Forester : Injecteurs : Les injecteurs de carburant sur la Subaru PZEV ferment plus hermétiquement que les injecteurs classiques, ce qui réduit les fuites et la quantité de gaz d évaporation dans la tuyauterie d admission. Convertisseur catalytique et module de gestion du moteur : Le convertisseur catalytique de la Subaru Forester est un grand (plus grande surface) convertisseur qui contient davantage de métaux précieux et qui peut donc diminuer les émissions comparativement aux convertisseurs catalytiques de taille normale. De plus, le module de gestion du moteur retarde la synchronisation de l allumage lors du démarrage à froid afin d augmenter les températures d échappement et de réchauffer le convertisseur catalytique plus rapidement. Cela permet au convertisseur de réduire les émissions plus rapidement que pour les véhicules qui n utilisent pas cette technologie. Entrée d air à filtre double : Dans la majorité des véhicules classiques, les fumées d essence non brûlée peuvent s échapper vers le filtre et le collecteur d admission d air. Sur une Subaru PZEV, le système d admission d air comprend un réservoir à charbon actif qui capte ces émissions avant qu elles ne s échappent dans l atmosphère. 11

12 Figure 1 : Subaru Forester PZEV 5 PHASE I ESSAIS EN LABORATOIRE DE LA CONSOMMATION DE CARBURANT ET DES GAZ D ÉVAPORATION ET D ÉCHAPPEMENT Il a fallu accumuler plus de kilomètres d'utilisation du véhicule et du moteur au compteur de la Subaru Forester PZEV, conformément au Règlement sur les émissions des véhicules routiers et de leurs moteurs de la Loi canadienne sur la protection de l environnement (LCPE), La procédure précise le type de route que doit parcourir le véhicule, alimenté par de l essence disponible sur le marché dont l indice d octane est de 91 ou plus. Une fois ce kilométrage accumulé, et avant chaque essai, le véhicule est conditionne 3 à la température ambiante du laboratoire pendant au moins huit heures. Cette procédure permet de s assurer que la température d essai du véhicule est contrôlée afin de comparer le véhicule à d'autres véhicules d'essai ayant subi les mêmes évaluations d'émissions et de consommation de carburant. Les essais sur les émissions et sur la consommation de carburant ont été effectués conformément aux procédures du règlement. Les évaluations ont porté sur les six cycles d utilisation indiqués dans le tableau 2. De plus, l analyse des gaz d évaporation a été effectuée à partir d essais sur véhicule à l arrêt, moteur chaud, et d essais sur deux jours. Tableau 2 : Programme d essais sur dynamomètre à châssis Paramètre d essai Norme d essai Nombre d essais (température de la Lieu cellule) Conduite en ville U.S. PIP-75 ISP 41 (25 C) DRME (Ottawa, ON) Essai à froid U.S. PIP-72 2 (7 C) DRME (Ottawa, ON) 3 Conditionner à la température du laboratoire signifie placer le véhicule, moteur éteint, dans une enceinte d essai pour permettre aux éléments, et notamment au moteur, aux fluides, à la boîte de vitesses et à la transmission, d atteindre la température de la chambre d essai. 12

13 Conduite agressive US06 (SPIP) 2 (25 C) DRME (Ottawa, ON) Conduite sur route U.S. HWFET ISP 41 (25 C) DRME (Ottawa, ON) Charge électrique US SC03 2 (25 C DRME (Ottawa, ON) Conduite avec arrêts fréquents US NYCC ISP 41 (25 C) DRME (Ottawa, ON) Le véhicule a été placé sur un dynamomètre à châssis, lequel permet aux roues motrices du véhicule de tourner librement même si le véhicule est stationnaire. Le châssis offre une résistante équivalente à celle que rencontrerait le véhicule sur les routes actuelles (il s agit d un type de tapis roulant conçu pour les automobiles). DRME a recueilli et analysé les émissions de gaz d échappement pour chacun des cycles d utilisation mentionnés au tableau 2. L analyse visait à vérifier la présence des polluants suivants : - composés organiques autres que le méthane, y compris les hydrocarbures; - oxydes d azote (NO x ); - monoxyde de carbone (CO); - formaldéhyde (HCHO). 5.1 Résultats Voici les deux méthodes utilisées pour estimer la consommation de carburant de la Subaru Forester PZEV : La méthode à deux cycles, laquelle utilise des cycles de conduite simulés représentant la conduite en ville et sur la route, est la méthode utilisée pour déterminer les valeurs de consommation de carburant publiées par Ressources naturelles Canada. La méthode à cinq cycles, laquelle utilise des cycles qui simulent la conduite en ville, la conduite sur la route, la conduite agressive, la conduite en ville par temps froid (-7 ºC) et la conduite avec charge électrique pour l air climatisé. L EPA américaine utilise cette méthode pour déterminer la consommation de carburant. Les cycles d'essais ont été élaborés à partir d'une grande quantité de données réelles sur les modes de conduite, la longueur des trajets, la fréquence des arrêts et bien d'autres facteurs. Les calculs de la méthode à deux cycles sont les résultats du cycle de conduite en ville (U.S. FTP-75) et du cycle de conduite sur la route (U.S. HWFET). On obtient la consommation de carburant indiquée, telle que publiée par Ressources naturelles Canada dans le Guide de consommation de carburant du Canada, en corrigeant à la hausse la consommation de carburant pour les cycles de conduite en ville et sur la route de 10 % et de 15 % respectivement. Cela permet de tenir compte des différences entre les conditions de conduite «réelles» sur la route et les essais en cycles contrôlés sur piste ou en laboratoire. On obtient la consommation de carburant combinée ville-route en utilisant le rapport 55 % (ville) et 45 % (route). 13

14 La méthode à cinq cycles complète la méthode d essai à deux cycles canadienne en prenant en considération des facteurs supplémentaires qui ont une incidence sur la consommation de carburant, mais qui ne font pas partie de la norme canadienne visant la méthode à deux cycles. L EPA américaine utilise la méthode à cinq cycles depuis 2006 et publie les résultats de ses essais de consommation de carburant des véhicules en fonction de cette méthode depuis l année modèle La méthode d évaluation à cinq cycles permet de tester un plus grand nombre d'habitudes de conduite et de faire des essais dans des conditions de température plus variées que celles prévues par la norme actuelle. Par exemple, dans les conditions réelles, les véhicules sont souvent conduits plus agressivement, à plus hautes vitesses et avec des accélérations plus grandes. Ces conditions exigent davantage du moteur que ce qu exigent les cycles d essais ville et route. Le cycle de conduite agressive US06 prend ce phénomène en considération. En outre, les conducteurs utilisent souvent un système de climatisation quand il fait chaud ou humide, un facteur exclu d'office de la méthode à deux cycles. Les calculs propres à la méthode à deux cycles ne tiennent pas compte de ce facteur, car les essais ne prévoient pas l activation de la climatisation. Le cycle d'essai US SC03 tient compte du carburant supplémentaire que requiert la climatisation. Dans un même ordre d'idée, les véhicules types soumis au climat canadien doivent souvent rouler à des températures inférieures à 0 C. Les essais actuels à deux cycles sont menés à des températures entre 20 C et 30 C. Le cycle d essais par temps froid U.S. FTP-72, mené à 20 F (-7 C), est utilisé pour refléter les effets sur la consommation de carburant lorsqu on démarre et fait rouler un moteur à des températures plus basses. Les résultats de consommation de carburant provenant des méthodes à deux cycles ou à cinq cycles sont valides lorsqu ils sont utilisés pour comparer la consommation de carburant d un véhicule à celle d un autre. Cependant, ces comparaisons sont seulement valides lorsque la méthode pour obtenir les résultats est constante. Par exemple, les résultats obtenus avec la méthode d essais à deux cycles ne peuvent être comparés qu à ceux obtenus avec la méthode à deux cycles. La méthode à cinq cycles, parce qu elle prend en considération d autres facteurs qui augmentent la consommation de carburant, obtient habituellement des résultats de consommation entre 10 et 20 % plus élevés que ceux publiés pour la méthode à deux cycles pour un véhicule de même marque et même modèle. En général, la méthode à cinq cycles représente mieux la consommation de carburant à laquelle on peut s attendre pour une conduite dans des conditions réelles, mais une prévision précise de la consommation de carburant est impossible en pratique étant donnée tous les facteurs imprévisibles qui ont une incidence sur l efficacité de la conduite. La Figure 2 illustre le processus utilisé pour déterminer les valeurs de consommation de carburant publiées ou obtenues par les méthodes d essais à deux cycles et à cinq cycles. 14

15 VALEURS D ESSAI À 2 CYCLES VALEURS SUPPLÉMENTAIRES D ESSAI À CYCLES UDDS ville HWFET route Cold CO ville froid US06 aggressif SC03 A/C load Convertir à L/100 km x 1.10 Convertir à L/100 km x 1.15 Calculs selon le US EPA 40CFR ville route ville route x 0.55 x 0.45 combinée x 0.55 x 0.45 combinée VALEURS DE VIGNETTE «CANADIENNE» CORRIGÉE À 2 CYCLE VALEURS DE VIGNETTE DE L EPA DES É.-U. (EN VIGUEUR DE 2011) À 5 CYCLES Figure 2 : Schéma du processus de calcul de la consommation de carburant à l aide de la méthode à deux cycles et à cinq cycles Résultats de la consommation de carburant obtenus par la méthode à deux cycles La Subaru Forester PZEV a été mise à l essai à l aide du cycle ville FTP-75 et du cycle route HWFET, conformément aux normes canadiennes actuelles en matière de consommation de carburant. Les résultats déterminés par étv pour la consommation de carburant mesurée et la consommation publiée, de même que la valeur de consommation canadienne publiée, sont présentées dans le Tableau 3. Tableau 3 : Résultats de la consommation de carburant obtenus par la méthode à deux cycles Consommation de carburant pour les essais à deux cycles (L/100 km) Ville Route Combinées Consommation de carburant mesurée par étv 10,0 6,5 8,4 Consommation de carburant publiée calculée par étv 11,0 7,5 9,4 Consommation de carburant réelle publiée* 10,4 7,7 9,2 * Telle que publiée par le Guide de consommation de carburant publié par Ressources naturelles Canada en

16 Il n est pas rare d obtenir des résultats d essais variant de jusqu à 1,0 L/100 km lorsque des laboratoires différents mènent le même essai sur un véhicule de la même année modèle. La consommation de carburant combinée mesurée à l aide de l essai à deux cycles de 8,4 L/100 km est légèrement plus basse que la valeur estimée moyenne de 8,6 L/100 km par parc pour un véhicule de l année modèle 2010 et est de 15 % inférieure à la norme de consommation moyenne de carburant des entreprises (CMCE), qui est de 10,0 L/100 km. À l heure actuelle, les cibles CMCE sont respectées par les constructeurs, mais Environnement Canada désire s aligner sur les programmes américains qui visent à réglementer les émissions de GES et la consommation de carburant. Le règlement canadien proposé en matière d émissions de GES est le Règlement sur les émissions de gaz à effet de serre des automobiles à passagers et des camions légers, publié dans la Partie II de la Gazette du Canada le 13 octobre Résultats de la consommation de carburant obtenus par la méthode à cinq cycles Le Tableau 4 illustre les valeurs de consommation de carburant obtenues par étv à l aide de la méthode à cinq cycles, comparativement aux valeurs obtenues et publiées par l EPA américain. Tableau 4 : Valeurs de consommation de carburant obtenues par la méthode à cinq cycles Consommation de carburant pour les essais à cinq cycles (L/100 km) Ville Route Combinées Résultats des essais étv 13,0 9,4 11,4 Valeurs publiée par l EPA américain 11,8 9,0 10,7 Différence 10 % 5 % 7 % Bien qu ils soient plus élevés que ceux obtenus par la méthode à deux cycles, ces résultats correspondent sans doute plus à la consommation de carburant à laquelle l'utilisateur peut s'attendre dans des conditions réelles. Lorsqu on compare les résultats de la méthode à cinq cycles avec les résultats de la méthode à deux cycles publiés par étv pour la ville et la route, les résultats de consommation obtenus par étv avec la méthode à cinq cycles sont 18 % et 25 % plus élevés respectivement. Les résultats obtenus pour la méthode à cinq cycles d étv sont de 10 %, 5 % et 7 % plus élevés que ceux obtenus et publiés avec la méthode américaine à cinq cycles. Il est important de noter qu il n est pas rare que des résultats d essai pour un véhicule soient jusqu à 10 % plus élevés que ceux obtenus par l EPA ou déclarés par les constructeurs à l EPA. 16

17 5.1.3 Résultats des essais d émissions D'après les résultats des cycles d'essais réalisés en ville et sur route, le véhicule affiche un taux d'émissions de CO 2 combiné de 217 g/km (349 g/mille). Lorsqu on compare la moyenne nationale pondérée des émissions de CO 2 de 236 g/km (380 g/mile) pour tous les véhicules à traction intégrale et les véhicule spécialisés 4x4 au Canada (année modèle 2010), la Subaru Forester PZEV présente une amélioration de 8 %. Ainsi, pour les consommateurs qui désirent un véhicule de cette catégorie, la Subaru possède un taux d émissions de GES moyen et un taux d émission de contaminants atmosphériques moins élevés, tel qu indiqué par l appellation VéQN. Le Tableau 5 résume la norme d émissions EPA actuelle relative aux émissions autres que le CO 2, aussi connue sous le nom de norme de catégorie 2 et norme d émissions CARB, niveau II. Les règlements canadiens en matière d émissions adoptent les normes en matière d émissions de l EPA, lesquelles classent les limites d émissions en catégories (entre 1 et 11). Les véhicules légers doivent satisfaire aux exigences de la catégorie 8 ou d une catégorie inférieure. La Subaru Forester PZEV est conçue comme un véhicule spécialisé en vertu des règlements canadiens, ce qui fait d elle une camionnette légères aux termes des règlements sur les émissions et doit donc respecter les exigences de la catégorie 9 ou d une catégorie inférieure. Le pointage relatif à la pollution atmosphérique dans la colonne d extrême droite est utilisé par l EPA pour désigner le rendement en matière d émissions des véhicules de manière pratique et intelligible en attribuant une «note» chiffrée sur 10 (10/10 étant la note idéale). 17

18 Tableau 5 : Résumé des normes en matière d émissions de l EPA et de la CARB 4 Normes en matière d émissions et pointage relatif à la pollution atmosphérique US EPA Federal Tier 2 Emission Standard Bins and California and Northeast States LEV II Emission Standards Normes Intervalle 1 Véhicules Véhicules légers, Camionnettes légères, Camionnettes lourdes, Véhicules moyens à passagers Limites en matière d émissions pour la durée totale de vie utile ( milles) Nombre maximal de grammes par mille Oxydes d azote GONM CO GP Formaldéhyde Pointage relatif à la pollution atmosphérique VEZ Véhicules légers, LDT VéQN Véhicules légers, LDT SULEV II Véhicules légers, LDT Véhicules légers, Camionnettes Intervalle 2 légères, Camionnettes lourdes, Véhicules moyens à passagers Véhicules légers, Camionnettes Intervalle 3 légères, Camionnettes lourdes, Véhicules moyens à passagers ULEV II Véhicules légers, LDT Intervalle 4 Véhicules légers, Camionnettes légères, Camionnettes lourdes, Véhicules moyens à passagers Véhicules légers, Camionnettes Intervalle 5 légères, Camionnettes lourdes, Véhicules moyens à passagers VPE II Véhicules légers, LDT Véhicules légers, Camionnettes Intervalle 6 légères, Camionnettes lourdes, Véhicules moyens à passagers VPE II option 1 Véhicules légers, LDT SULEV II MDV Véhicules légers, Camionnettes Intervalle 7 légères, Camionnettes lourdes, Véhicules moyens à passagers SULEV II MDV Intervalle 8a Véhicules légers, Camionnettes légères, Camionnettes lourdes, ULEV II Véhicules moyens à passagers MDV Intervalle 8b Camionnettes lourdes,véhicules moyens à passagers VPE II MDV Intervalle 9a Véhicules légers, Camionnettes légères Intervalle 9b LDT Intervalle 9c Camionnettes lourdes, Véhicules moyens à passagers ULEV II MDV Intervalle 10a Véhicules légers, Camionnettes légères VPE II MDV Intervalle 11 Véhicules moyens à passagers Source : (obtenue , traduit de l anglais) 18

19 En ce qui a trait aux émissions d échappement autres que le CO 2, la Subaru PZEV 2010 dépasse la catégorie 2 d émissions, niveau 5, à laquelle le parc du constructeur doit se conformer pour les émissions moyenne d oxydes d azote. L exigence maximale permise en matière d émissions devant être respectée par les véhicules légers au Canada, catégorie 2, niveau 8, est facilement satisfaite. Les essais ont démontré que la Subaru a surpassé tous les critères à l exception d un pour obtenir l appellation SULEV/VéQN. Le Tableau 6 illustre les émissions d échappement mesurées et les limites en matière d émission des normes. Tableau 6 : Émissions d échappement mesurées comparativement aux normes (g/mille) Résultats/Limites CO Gaz organique autre que le méthane Formaldéhyde (HCHO) Oxydes d azote Subaru Forester PZEV 0,16 0,023 0,001 0, Norme catégorie 2, niveau 5 3,4 0,075 0,015 0,05 - CARB VéQN norme 1,0 0,010 0,008 0,02 - CO 2 En ce qui a trait à la norme VéQN de la CARB à laquelle la Subaru Forester PZEV doit se conformer, les résultats indiquent des taux d émissions relativement bas de CO, d oxydes d azote et de formaldéhyde, mais des taux d émissions plus élevés pour le gaz organique autre que le méthane. Il est possible qu une nouvelle série d essais avec le véhicule permette d obtenir des taux d émissions de gaz organique autre que le méthane plus bas qui respecteraient la norme CARB Essais sur les émissions de gaz d évaporation Les gaz d évaporation sont produits lorsque le carburant s évapore d un véhicule. Ce phénomène s accroît au fur et à mesure que le système de carburant se réchauffe, soit par l utilisation du véhicule, soit parce que les températures extérieures augmentent. Les règlements en matière de gaz d évaporation établissent une limite pour la quantité totale de carburant qui peut s évaporer d un véhicule sur une période donnée. Tous les essais sur les gaz d évaporation suivent les mêmes principes de base : 1- Préparation d un réservoir à charbon actif conçu pour emmagasiner les émissions afin de les analyser ultérieurement; 2- Ajout du carburant d essai au véhicule d essai; 3- Préparation du véhicule sur un cycle d essai; 4- Conditionnement du véhicule; 5- Exécution des essais diurnes sur des véhicules à l arrêt, moteur chaud. 5 Les essais ont été menés sur un dynamomètre à traction intégrale pendant la phase d élaboration du système de commande dynamomètre. La cellule d essai a utilisé un programme de corrélation pour vérifier la précision des résultats obtenus lors des essais. 19

20 L essai est connu sous le nom d essai «SHED» (logements scellés pour déterminer les gaz d évaporation). Cet essai permet de simuler des températures semblables à celles auxquelles serait exposé un véhicule stationné par une journée d été. L essai comportait la préparation et la mise à l essai de la Subaru PZEV conformément à la sous-partie M de la section 86 du titre 40 US CFR 6. L essai «SHED» mesure la quantité totale de carburant non brûlé qui s évapore du véhicule pendant l essai. La limite d essai canadienne «deux jours + véhicule conditionné à température élevée» est de 0,65 gramme par essai. La limite d essai CARB «deux jours + véhicule conditionné à température élevée» est de 0,35 gramme par essai. Le Tableau 7 illustre les résultats des taux de gaz d évaporation pour la Subaru Forester. Tableau 7 : Résultats et limites des taux d émissions des gaz d évaporation (grammes/essai) Deux jours + conditionné à Température Deux jours Totaux température élevée élevée Subaru Forester 0,02 0,18 0,20 Limite canadienne en matière d émissions - - 0,65 Limite CARB VéQN - - 0,35 La Subaru Forester émet 0,45 gramme de gaz d évaporation de moins par essai que la limite prescrite par la norme canadienne actuelle (0,65 gramme par essai). Par conséquent, on peut estimer le nombre de litres de carburant économisés grâce aux technologies avancées en matière de gaz d évaporation de la façon suivante : 0,40 gramme pour 2 jours (jours d été) Plus ou moins 125 jours/nuits chaudes par année Environ 1,5 million de nouvelles voitures vendues par années au Canada Calculs des économies de carburant annuelles totales : 0,40 gramme/2 jours x 125 jours x 1,5 million = kilogrammes ou litres En imaginant le meilleur scenario possible, où toutes les nouvelles voitures qui entrent sur le marché canadien pour une année donnée respectent la norme en matière de gaz d évaporation VéQN, environ litres d essence de moins s évaporeraient dans l atmosphère chaque année (il faudrait d autres études pour valider cette théorie). Pour l ensemble du parc canadien, les nouveaux véhicules VéQN vendus pendant une seule année pourraient réduire les émissions de gaz d évaporation au Canada de plus de litres. Du point de vue économique, la quantité de carburant économisé est négligeable, mais du point de vue des gaz à effet de serre, il s agit de l équivalent 6 L EPA et le CARB mènent des essais sur les émissions des gaz d évaporation à des températures différentes. La Subaru Forester PZEV a été mise à l essai conformément à l essai des gaz d évaporation au Canada, lequel est le même que celui de l EPA énuméré dans la sous-partie M de la section 86 du titre 40 du CFR. 20

21 d environ un demi-million de kilogrammes de CO 2 contribuant au réchauffement potentiel. Par ailleurs, les émissions d hydrocarbures sont toxiques pour la santé humaine et cela permettrait de réduire la pollution de l air. 6 PHASE II - ESSAIS DE RENDEMENT DYNAMIQUE Les essais dynamiques et de rendement de la Subaru Forester PZEV ont été réalisés aux mois de septembre et d'octobre La plupart des aspects des essais effectués ont servi à l évaluation dynamique générale et non à mesurer la conformité du véhicule avec les Normes de sécurité des véhicules automobiles du Canada (NSVAC). Les questions relatives aux véhicules à haut rendement énergétique ne se limitent pas toujours aux émissions de gaz d'échappement et à la réduction des gaz à effet de serre. Les essais dynamiques généraux ont été menés parce que le programme étv désirait évaluer comment fonctionne les véhicules éconergétiques dans diverses conditions de route afin d'identifier tout problème. Tel que mentionné plus tôt, les essais dynamiques ont été effectués au centre d essais de Transports Canada, à Blainville (Québec). La Figure 3 montre une vue aérienne de la piste d essai. Figure 3 : Aperçu de la piste d essais dynamiques 6.1 Évaluation de l'accélération Pour déterminer l'accélération maximale, le véhicule doit entamer sa course à partir d'un départ arrêté, selon la procédure suivante : 1. accélération à la vitesse maximale atteignable sur un quart de mille (402,3 m). 2. accélération à la vitesse maximale atteignable sur un kilomètre (1 000 m). 21

22 La Subaru Forester mise à l essai était munie d une boîte de vitesses Sportshift à 4 rapports. Les changements de vitesse ont été effectués manuellement et étaient déterminés par le conducteur selon ce qu il estimait être le point de changement de vitesse optimal. Afin de tenir compte du vent, les essais ont été effectués dans les deux directions du circuit et on a fait la moyenne des résultats obtenus. Tableau 8 : Moyenne des résultats sur la distance indiquée À distance Vitesse (km/h) 0,25 mille (402,3 m) m 163 En outre, comme le couple et l'accélération se comparent favorablement aux résultats typiques de la catégorie des véhicules spécialisés, ce véhicule se comportera conformément aux attentes de la plupart des Canadiens au moment de s'insérer dans le trafic routier et de dépasser. 6.2 Vitesse maximale en prise L essai consiste à mesurer et à consigner la vitesse maximale atteignable pour chaque rapport de vitesse. Le conducteur démarre le véhicule à partir d un départ arrêté pour le premier rapport seulement. Il accélère et change de rapport uniquement dès que le moteur a atteint son régime maximal (tr/min) depuis au moins 3 secondes. Pour chaque rapport, on note la vitesse maximale et le nombre de tours par minute. Comme le vent a une incidence sur la vitesse du véhicule, cet essai a été effectué dans les deux directions et on a fait la moyenne des résultats. Les essais ont eu lieu le 21 octobre 2009, alors qu'on enregistrait un vent de 14 km/h. Le tableau 9 illustre les vitesses maximales moyennes obtenues lors de deux essais distincts dans chaque direction, pour chaque rapport. Tableau 9 : Vitesse maximale moyenne sur chaque rapport Vitesse maximale Rapport de vitesse (km/h) A. Rapport n o 1 59,1 B. Rapport n o 2 111,2 C. Rapport n o 3 169,9 D. Rapport n o 4 174,4 Durant les essais, la Subaru PZEV a atteint une vitesse maximale de 174 km/h en plus ou moins 40 secondes, en 4 e rapport. On peut en conclure que la Subaru PZEV a la capacité d atteindre et de dépasser toutes les exigences minimales en matière de vitesse sur les voies publiques du Canada. 22

23 La figure 4 illustre la vitesse maximale et la vitesse atteinte pour chaque rapport dans une seule direction, avant le calcul de la moyenne. Figure 4 : Vitesse maximale pour chaque rapport, une seule direction 6.3 Tenue de route Aire de dérapage latérale L essai sur l aire de dérapage a été utilisé pour évaluer la capacité du véhicule à maintenir une tenue de route stable et une stabilité latérale. Les essais dans l'aire de dérapage latéral servent à déterminer la vitesse maximale que peut atteindre la Subaru Forester PZEV dans une situation de prise de virage. Le véhicule doit suivre un cercle de 200 pieds (61 mètres) de diamètre tracé sur l'asphalte et délimité par des cônes. Le véhicule doit atteindre la vitesse maximale en suivant le tracé intérieur du périmètre du cercle, et il ne doit pas sortir du cercle ni heurter des cônes. Lorsqu'il atteint sa limite de prise de virage, les roues du véhicule perdent de leur adhérence dans la courbe. Le véhicule doit suivre un cercle de 200 pieds (61 mètres) tout en maintenant sa vitesse maximale. On a noté l'accélération latérale maximale au moment où le véhicule avait presque perdu toute adhérence. 23

24 Pour pouvoir mesurer la cylindrée, la vitesse et l'accélération latérale du véhicule, on a muni la Subaru PZEV d'un système de collecte de données basé sur un GPS et un accéléromètre. Toutes les mesures ont été prises au centre de gravité du véhicule. Pour réchauffer les pneus et les mettre en état, le conducteur a effectué un trajet en virages successifs en variant l'angle du volant selon un profil sinusoïdal d'une fréquence de 1 Hz avec une amplitude maximale correspondant à une accélération latérale maximale du véhicule de 0,5 à 0,6 G, à une vitesse de 56 km/h. Le véhicule a ainsi parcouru la piste à quatre reprises, effectuant 10 cycles sinusoïdaux à chaque passage. L'essai s'est déroulé dans les conditions suivantes : le véhicule était muni de pneus neufs; les pneus étaient gonflés à la pression recommandée par le fabricant; le poids du véhicule a été corrigé pour tenir compte de sa charge légère; l'aire de dérapage avait un diamètre de 61 m. La Figure 5 montre le véhicule parcourant l'aire de dérapage dans le sens antihoraire. Figure 5 : Véhicule d'essai parcourant l'aire de dérapage dans le sens antihoraire Les résultats présentés au tableau 11 montrent que la vitesse limite du véhicule en situation de prise de virage de 61 m est de 58 km/h. Tableau 10 : Résultats des essais de dérapage latéral Sens horaire Sens antihoraire Vitesse (km/h) Véhicule demeure dans la voie? (Oui/Non) Vitesse (km/h) Véhicule demeure dans la voie? (Oui/Non) 50 Oui 50 Oui 55 Oui 55 Oui 58 Non 55 Oui 56 Oui 58 Oui 58 Oui 60 Non La vitesse maximale que peut atteindre un véhicule en situation de prise de virage est de 58 km/h. Dans le présent cas, l accélération latérale maximale mesurée est de 0,81 G (7,9 m/s 2 ). 24