[Les Records Citroën] Citroën C4 Cactus Airflow : le secret du concept à 2 l/100 km

Dans la suite de mes articles sur l'histoire de Citroën, cet été, "Passionnément Citroën" inaugure une nouvelle rubrique pour explorer les défis techniques les plus audacieux et les solutions d'avant-garde qui ont jalonné l'histoire de Citroën. Depuis sa fondation par André Citroën, la marque se distingue par une quête perpétuelle de l'efficience aérodynamique, un véritable marqueur identitaire historiquement mis au service de la réduction de la consommation de carburant et du confort de roulement. Cette maîtrise technologique a été prouvée à maintes reprises à travers des décennies de recherche, notamment matérialisée par des laboratoires roulants d'exception. Parmi ces chefs-d'œuvre d'ingénierie moderne, le concept C4 Cactus Airflow incarne une démonstration magistrale de sobriété énergétique, adaptant des technologies de pointe à une silhouette de crossover compact destiné au grand public.

Énergies alternatives : les coulisses du programme étatique « Véhicule 2l/100 km »

Pour comprendre précisément la genèse de ce projet ambitieux, il convient de se replacer dans le contexte économique et environnemental de la transition automobile du début de la décennie précédente. Bien avant l'essor massif et l'imposition des motorisations électriques à batterie que nous connaissons aujourd'hui, l'industrie automobile mondiale et les pouvoirs publics se mobilisaient activement pour réduire la dépendance globale au pétrole. L'objectif principal consistait à limiter l'empreinte écologique des transports individuels tout en préservant le budget des ménages face à la fluctuation du prix des carburants fossiles.

C'est précisément dans ce cadre de recherche collaborative, sous l'impulsion du programme gouvernemental « Véhicule 2l/100 km » porté par la Plate-Forme Automobile (PFA), qu'est né le projet C4 Cactus Airflow 2L. Les constructeurs français devaient imaginer des solutions industrielles industrialisables à l'horizon d'un moyen terme pour réduire drastiquement les coûts d'utilisation. Répondant immédiatement à cet appel avec la créativité qui la caractérise, Citroën dévoile lors du Salon de Paris 2014 ce véritable manifeste technologique. Développé sur la base du C-Cactus de série tout juste commercialisé, ce concept-car ne se présentait pas comme une simple étude de style futuriste et irréalisable, mais comme une réponse concrète, rationnelle et optimiste aux défis environnementaux de son époque.

L'aérodynamisme actif et passif : une silhouette sculptée par les flux d'air

Pour transfigurer la silhouette originale du modèle de série et maximiser la pénétration dans l'air, les designers et les ingénieurs de la marque ont collaboré étroitement afin de concilier une esthétique forte avec une performance énergétique pure. Le travail minutieux sur l'aérodynamisme s'articule autour de solutions innovantes réparties entre des éléments à géométrie variable et des composants fixes optimisés.

Au niveau des pièces mobiles, le nouveau bouclier avant dispose de trois entrées d'air pilotées qui s'actionnent intelligemment selon l'utilisation du véhicule, garantissant une ouverture idéale pour concilier le refroidissement du bloc thermique et l'écoulement fluide du flux d'air. À cela s'ajoutent des déflecteurs latéraux mobiles installés à l'arrière de la custode pour guider parfaitement les filets d'air autour de la voiture, tandis que les jantes de 19 pouces accueillent des volets mobiles actionnés et fermés par la simple action de la force centrifuge lors de la prise de vitesse.

Du côté des éléments à géométrie fixe, le concept inaugure des pneumatiques de dernière génération baptisés Tall&Narrow. Très étroits et dotés d'un grand diamètre, ces pneumatiques Michelin (155/70/R19) améliorent le rendement énergétique global grâce à leur ultra basse résistance au roulement tout en optimisant le confort de filtration des irrégularités de la chaussée. Un rideau d'air appelé « Air Curtain » est habilement intégré dans le passage de roues avant grâce à de fines fentes verticales qui canalisent le flux le long des flancs. Enfin, le becquet arrière a été rallongé, un extracteur d'air a été intégré au bouclier inférieur, les rétroviseurs classiques ont cédé leur place à des rétro-caméras profilées et le soubassement du véhicule bénéficie d'un carénage intégral. Soulignées par une teinte orange technologique qui contraste avec une carrosserie nacrée, ces modifications permettent d'obtenir un gain aérodynamique global de 20 % par rapport au modèle de série, abaissant le SCx à la valeur remarquable de 0,55 m².

Une cure d'amincissement radicale : la révolution des structures multi-matériaux

L'optimisation des lignes de la carrosserie ne représentant qu'une partie de l'équation, la réduction drastique de la masse constituait le second levier indispensable pour atteindre l'objectif des 2 litres aux 100 kilomètres. La Citroën C4 Cactus de série s'illustrait déjà lors de son lancement par une conception vertueuse et épurée, affichant une économie majeure de 200 kilogrammes par rapport à une Citroën C4 classique de l'époque. Sur cette base déjà particulièrement légère, les ingénieurs de Vélizy ont réussi l'exploit d'économiser 100 kilogrammes supplémentaires, incluant l'intégration des composants de la chaîne de traction hybride.

Cet allègement exceptionnel repose sur l'exploration de nouveaux matériaux structurels et sur la mise au point de techniques d'assemblage totalement inédites dans le secteur automobile. Le soubassement de la caisse bénéficie ainsi d'une approche multi-matériaux combinant l'aluminium pour le tablier supérieur, les longerons intérieurs et le plancher arrière, avec des aciers à très haute limite élastique pour les brancards avant et la planche à talon. Le plancher avant fait quant à lui appel à des matériaux composites avancés.

Au-delà de la structure interne capable d'absorber l'énergie en cas de choc selon les normes les plus sévères, les éléments de carrosserie et les périphériques ont fait l'objet d'une traque méthodique au moindre gramme. Des composites à base de carbone ont été sélectionnés pour fabriquer les ressorts de suspension, le volet de coffre, la banquette arrière, les côtés de caisse, le pavillon complet ainsi que ses traverses, les ailes et les panneaux de portes. Même les célèbres protections latérales Airbump® intègrent des fibres de carbone pour s'alléger tout en préservant leurs propriétés techniques d'amortissement. Enfin, l'adoption d'un toit vitré panoramique en polycarbonate translucide au lieu d'un verre multicouche traditionnel et l'affinement des parois des tubes de la ligne d'échappement permettent de contenir la masse totale à vide du véhicule à seulement 865 kilogrammes.

La rupture technologique de l'Hybrid Air : l'air comprimé comme allié vertueux

Pour propulser ce laboratoire technologique, Citroën a implanté une motorisation de rupture présentée par le Groupe PSA : la technologie Hybrid Air. Alors que le modèle de série affichait déjà des consommations de premier ordre avec ses moteurs PureTech et BlueHDi, ce concept associe un moteur essence trois cylindres à un système de stockage d'énergie sous forme d'air comprimé. Cette architecture mécanique originale associe le bloc thermique de 82 chevaux à deux réservoirs sous pression en composite positionnés à l'arrière, un ensemble composé de deux moteurs-pompes hydrauliques et une transmission automatique utilisant un train épicycloïdal.

Un superviseur électronique gère de manière totalement transparente les demandes du conducteur pour optimiser l'énergie selon trois modes de fonctionnement distincts :

• Un mode Air (zéro émission), où l'air comprimé stocké se détend pour alimenter les moteurs hydrauliques et faire avancer la voiture en milieu urbain sans consommer une goutte d'essence.

• Un mode essence, où seul le moteur thermique PureTech assure la propulsion sur les voies rapides.

• Un mode combiné, qui cumule la puissance du bloc thermique et l'énergie de l'air comprimé lors des fortes accélérations ou des reprises.

Le bloc trois cylindres essence a également reçu des optimisations spécifiques pour maximiser son efficacité. Les pertes par frottement interne ont été réduites de 20 % grâce à l'application d'un revêtement spécifique nommé Diamond Like Carbon (carbone amorphe) sur les pièces en mouvement, à l'allègement des composants mobiles et à l'usage de roulements pour le guidage des pièces en rotation. En y ajoutant des coussinets en polymère et une huile à très basse viscosité, le rendement global du moteur augmente de 5 %.

L'intégration de la technologie Hybrid Air permet à elle seule de réduire la consommation de carburant de 30 %. L'analyse des données de consommation du concept prouve que ce résultat exceptionnel de 2 l/100 km est une réussite systémique : 30 % du gain proviennent de l'hybridation pneumatique, 20 % sont directement liés à l'optimisation du design et de l'aérodynamisme, la diminution de la masse globale de 100 kg apporte une contribution majeure, complétée par la très basse résistance au roulement des enveloppes pneumatiques spécifiques.

En conclusion, Citroën surprenait positivement l’ensemble des observateurs en 2014 en apportant la preuve irréfutable que l'objectif ambitieux fixé par la PFA pouvait être atteint grâce à un travail global et cohérent autour de l’architecture automobile. En soignant simultanément l'aérodynamisme actif, l'allègement de la structure et l'innovation des motorisations, la marque ouvrait une voie royale à une nouvelle génération de véhicules thermiques éco-responsables.

Douze ans après cette présentation historique, force est de reconnaître que le marché de l'automobile a radicalement changé de paradigme sous l'impulsion d'une réglementation européenne imposant une transition vers une électrification massive et forcée. Les choix politiques dictés à l'industrie ont malheureusement eu raison des principes d'ingénierie pragmatiques proposés par la C4 Cactus Airflow et sa technologie Hybrid Air. Pourtant, à l'heure où le poids des voitures électriques et le coût des batteries pénalisent l'accès à la mobilité individuelle, les solutions d'allègement et d'efficience développées sur ce concept auraient sans aucun doute permis de proposer une alternative viable, sous la forme d'une vraie voiture familiale, extrêmement économe en ressources et réellement accessible au grand public.