17 décembre 2014

Bilan d’un projet moteur Diesel deux temps à basse consommation

Le projet de développement d’un moteur Diesel deux temps à faible consommation s’est achevé en décembre 2013. En tant que leader de ce projet regroupant 18 partenaires industriels et scientifiques, Renault en a présenté le bilan lors de sa journée Innovations@renault dédiée à la presse.

Ce moteur, que nous présentions en détail dans notre brève tech en février 2013, était intégré dans le programme européen POWERFUL (Powertrain for future light-duty vehicles). Ce moteur doit répondre à la question : comment équiper une petite voiture d'un moteur Diesel qui réponde à la fois à la norme Euro 6 tout en restant à un coût abordable ? Ce concept Diesel deux temps a été envisagé car il est plus léger et plus compact puisque les puissances massique et volumique sont environ 1,5 fois supérieures (une combustion par tour et autres avantages détaillés dans notre dossier Les opportunités d’un retour au moteur 2 temps essence dans l’automobile).

Rappelons que le moteur du programme POWERFUL est un bicylindre issu du Renault K9K (1.5 dCi). Une part du gain en consommation devait être apportée par un fonctionnement en HCCI. La course et l’alésage (76 x 80,5 mm) sont conservés et la cylindrée est de 730 cm³. La perméabilité de la chambre de combustion est exclusivement assurée par un système conventionnel à soupapes. Elle passe néanmoins à 4 soupapes par cylindre au lieu de 2, soit 2 d’admission et 2 d’échappement et un second arbre à cames est ajouté. Le moteur est donc sans lumières, ce qui facilite, entre autre, le contrôle de la consommation d’huile. La suralimentation est assurée par un turbocompresseur et un compresseur volumétrique de type Roots en 2ème étage.

Le projet a mis en évidence que le moteur est plus compact et plus léger de 40 kg que le 4 cylindres 1,5 l 4 temps. Il est donc adapté à des petites plateformes véhicule. Il est aussi plus économique à l’achat (réduction du nombre de composants), voire à l’usage (léger avantages en consommation). Le filtre à particules et le catalyseur Nox-Trap sont plus efficaces en raison de la température supérieure.

Cependant, les 3 années de développement n’ont pas été suffisantes pour atteindre les objectifs. Marek Abramczuk, qui a participé à ce projet, explique que plusieurs problèmes n’ont pas pu être résolus dans le temps imparti : « Nous avons mesuré des valeurs de frottements plus élevées que prévus des arbres à cames. Le contrôle de la température des gaz d’échappement est insuffisant pour un bon fonctionnement du catalyseur car la température est supérieure à celle rencontrées sur les 4 temps. Les émissions de NOx sont basses à faible charge mais trop hautes à pleine charge ». En outre, il a été détecté des difficultés de fonctionnement du turbocompresseur et des limites thermiques trop vite atteintes pour le compresseur volumétrique. Le projet prévoyait aussi une combustion en mode HCCI qui n’a pas pu être testée. Monté sur une Twingo, le gain en émissions de CO2 est de quelques grammes seulement en l’état actuel de la recherche.

La puissance maxi est de 35 kW à 3000 tr/min et le couple maxi atteint 112 Nm à partir de 1500 tr/min. Le projet prévoyait 50 kW à 4000 tr/min mais notamment le compresseur volumétrique non débrayable n’a pas permis d’atteindre ce régime.

La principale barrière a donc été le manque d’organes de suralimentation adaptés : ils se sont tous avérés trop gros pour la taille du moteur. Il est encore trop tôt pour savoir si ce projet aura une suite.

  Yvonnick Gazeau

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