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Comment une injection d’eau peut-elle améliorer l’efficacité d’un moteur?

Pour les chercheurs, diluer le mélange de combustion avec de l’eau ou davantage d’air ne sont que deux options parmi d’autres pour augmenter l’efficacité des automobiles.

Transports et Mobilité

Faire fonctionner un moteur avec de l’eau peut sembler inhabituel, mais il ne s’agit que d’une des innovations en cours de développement pour la nouvelle génération de véhicules routiers. Dans les villes, il est de plus en plus courant de voir des véhicules électriques, ce qui aide à traiter le problème du changement climatique. Malgré cela, la plupart des gens dépendent encore des automobiles à essence pour les trajets plus longs à travers le pays. Le projet PaREGEn entend s’attaquer à ce problème en optimisant encore davantage l’efficacité des moteurs à combustion interne traditionnels. Deux prototypes de moteurs ont été testés dans le cadre du projet, l’un fonctionnant dans une Jaguar XE et l’autre dans une Mercedes Classe E, explique Simon Edwards, le coordinateur de PaREGEn basé au sein de la société de conseil en ingénierie Ricardo. Un consortium de 17 organismes de recherche et industriels a collaboré sur le projet en mettant au point des techniques de modélisation et des composants afin de développer une nouvelle génération de moteurs à injection de carburant hautement efficaces.

Plus propres et plus verts

Les partenaires du projet sont parvenus à réduire les émissions de dioxyde de carbone de 15 % sans perte de performance, ainsi qu’à réduire le nombre de particules comprises entre 10 et 23 nm dans le système d’échappement du véhicule, ce qui correspond aux prochaines normes Euro 6 RDE. Pour y parvenir, le moteur Jaguar Land Rover a été ajusté pour tourner de manière très économique, avec de grandes quantités d’air dans le mélange de combustion, un processus nommé dilution sèche. Toutefois, une solution totalement différente a été employée pour le moteur Mercedes. «Nous l’avons fait fonctionner avec des injections d’eau, en diluant la charge qui entre dans le moteur pour la combustion», explique Simon Edwards. «L’eau nous a permis d’augmenter l’efficacité du moteur.» Actuellement, l’injection d’eau est encore rare en dehors des automobiles hautes performances, mais Simon Edwards affirme que la technologie développée par PaREGEn peut s’appliquer aux véhicules circulant aujourd’hui. En plus de ces innovations, le consortium a mis au point un grand nombre de nouveaux composants, surtout liés au contrôle des émissions d’échappement, et utilisant de nouvelles technologies de catalyseur et de filtration. «À l’extérieur, les automobiles n’ont pas changé, bien que les systèmes de contrôle soient différents, et les composants du moteur, les pressions d’injection, la suralimentation et le post-traitement ont tous été modifiés», ajoute Simon Edwards.

Un moteur virtuel

La plus grande surprise, remarque-t-il, est venue du développement d’un modèle informatique validé capable de prévoir l’effet de modifications dans la conception du moteur sur les émissions de particules, une première mondiale dans le domaine. Il en a résulté la création d’un capteur virtuel de particules d’essence innovant qui est désormais disponible à l’utilisation pour d’autres acteurs du secteur. Le projet a été financé via le programme Transports Horizon 2020 de l’UE. «Ce soutien a encouragé tous les partenaires à se rassembler, à partager et à se motiver mutuellement au profit de l’industrie et de la société dans son ensemble», déclare Simon Edwards. Les prototypes de moteurs du projet PaREGEn ont dû répondre au niveau 7 de maturité technologique, ce qui signifie que leur fonctionnement dans un véhicule, en situation réelle, a été démontré. Simon Edwards met l’accent sur le fait que ces innovations pourraient parfaitement entrer sur le marché grand public d’ici 2030. Si les innovations du projet étaient adoptées dans l’ensemble des véhicules légers à essence de l’UE en 2030, il a été estimé que le nombre de particules dans les émissions chuterait de 10 % par rapport à 2015, et les émissions de dioxyde de carbone de 10 millions de tonnes chaque année.

Mots‑clés

PaREGEn, moteur, air, automobile, eau, efficacité, véhicule, climat, dioxyde de carbone

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