Des moteurs plus légers pour un avenir plus propre
Les constructeurs automobiles européens doivent mettre en œuvre de nouvelles technologies capables, à long terme, de réduire les émissions de gaz à effet de serre d’ici 2030. Actuellement, les groupes motopropulseurs hybrides sont la technologie pionnière qui permet de réduire ces émissions tout en augmentant l’efficacité du moteur. Le projet EAGLE, financé par l’UE, avait pour objectif d’améliorer l’efficacité énergétique des véhicules à moteur en Europe en développant un moteur à essence hautement efficace adapté aux futurs groupes motopropulseurs électrifiés. Les chercheurs ont entrepris de concevoir un moteur avec un rendement supérieur à 45 %, une amélioration par rapport aux 40 % actuels des moteurs à combustion.
Concevoir un meilleur moteur
Les chercheurs ont commencé par définir les plans d’un groupe motopropulseur hybride et les cas d’utilisation qui reproduiraient au mieux les conditions de conduite réelles. L’équipe a ensuite mis au point un ensemble de nouvelles technologies destinées à fabriquer un groupe motopropulseur à haut rendement énergétique et à faibles émissions de polluants. «Il a été décidé de faire fonctionner le moteur thermique dans des conditions ultra-allégées, essentiellement avec un excès d’air important, ce qui nécessiterait le soutien de technologies de pointe», explique Jean-Marc Zaccardi, coordinateur du projet. L’équipe a créé un moteur multicylindres de démonstration qui intègre un système de suralimentation électrifié à deux étages pour optimiser la synergie entre le moteur à combustion interne et le groupe motopropulseur hybride. Les chercheurs du projet ont conçu un système d’allumage à préchambre pour soutenir la combustion dans des conditions extrêmement allégées. Ils ont également développé un protocole de contrôle de la combustion en boucle fermée pour réguler la quantité d’hydrogène injectée dans la chambre et la quantité d’essence injectée dans la préchambre car le contrôle de la stabilité de la combustion est essentiel. L’équipe a ensuite conçu un catalyseur de stockage d’oxyde d’azote (NOx), qui convertit les gaz NOx nocifs en diazote (N2), un gaz inoffensif. Les chercheurs ont analysé différents matériaux et configurations et les ont testés sur le démonstrateur du moteur, une étape de post-traitement cruciale pour réduire les émissions de NOx. «Le moteur multicylindres de démonstration a prouvé que l’étalonnage de la trajectoire de l’air est la clé pour maximiser l’efficacité et minimiser les émissions polluantes des moteurs allégés», a affirmé Jean-Marc Zaccardi. EAGLE prévoit de telles solutions combinées à des carburants électroniques contribuant à une mobilité climatiquement neutre. «Une partie importante de l’énergie du carburant étant généralement perdue sous forme de chaleur, des technologies d’isolation innovantes ont également été évaluées pour réduire les transferts de chaleur à l’intérieur de la chambre de combustion et à l’échappement du moteur», déclare Jean-Marc Zaccardi. Les chercheurs ont mis au point un revêtement robuste par projection thermique pour améliorer l’efficacité thermique sans affecter les autres paramètres de combustion.
Se préparer aux plans commerciaux
EAGLE a démontré que l’utilisation de l’hydrogène comme carburant supplémentaire améliorait le rendement du moteur et réduisait les émissions de polluants. Ils ont également prouvé la viabilité de l’utilisation de la combustion d’hydrogène dans les moteurs à combustion interne des véhicules. Les chercheurs continueront optimiser le système d’allumage à préchambre pour les moteurs à combustion interne dans toutes les conditions d’utilisation et à améliorer encore les moteurs à hydrogène. Maintenant que le concept de moteur de base a été défini, les chercheurs d’EAGLE travaillent à l’optimiser encore pour une utilisation dans les futurs véhicules connectés hybrides en conditions de conduite réelles.
Mots‑clés
EAGLE, moteur à combustion, hydrogène, groupe motopropulseur hybride, carburant, allégé, catalyseur de stockage de NOx
