20 février 2018

Des projets surprises à la conférence internationale sur de nouveaux moteurs 2-temps à injection directe

On connaissait les projets avancés de moteurs à pistons opposés d’Achates Power, mais d’autres programmes ont également montré un potentiel intéressant pour l’automobile.

La 2ème conférence internationale sur les nouveaux moteurs 2-temps à injection directe s’est tenue le 15 février dernier à l’IFP School, après la première édition organisée à Londres par l'Université Brunel fin 2015. Près de 120 spécialistes venus de 14 pays ont ainsi pu assister aux présentations ou exposer leurs réalisations. L’objectif du séminaire était de faire connaître les dernières avancées sur ce type de moteur qui se veut simple, léger et compact, générant par ailleurs peu de pertes par frottement et par pompage.

La présentation qui a probablement le plus intéressé le monde automobile a été celle d’Achates Power qui développe des moteurs à pistons opposés. Après avoir rappelé les avantages du concept (voir aussi notre brève tech d’octobre 2016, dont un rendement d'au moins 45 % sur une large plage sur la version diesel), son vice-président, Fabien Redon, a annoncé le développement d’un moteur de poids lourd de 10,6 litres délivrant 330 kW (450 ch) et 2400 Nm en collaboration notamment avec Peterbilt Motors. Son avantage serait de réduire les émissions de CO2 de 15 % et celles de NOx de 90%. Fabien Redon a également révélé quelques informations sur leur prototype à essence OPGCI (Opposed Pistons Gasoline Compression Ignition), donc à auto-inflammation commandé : « Ce moteur offre un rendement indiqué de 52 % sous une PME de 10,9 bars à 1400 tr/min. » Cette innovation dévoilée au dernier salon de Détroit sera détaillée dans nos « brèves tech » à venir.

L’Université Brunel a présenté son projet BUSDIG (Boosted Uniflow Scavenged Direct Injection Gasoline), un 2-temps à balayage unidirectionnel et soupapes d’échappement, injection directe, rapport volumétrique de 16 :1, injection d’eau et, comme celui d’Achates Power, capable de fonctionner en auto-allumage commandé (CAI). Ce bicylindre a un rendement thermique de 40 % à partir de 180 Nm sur toute la plage de régime et une pointe à 44 % à 220 Nm/1600 tr/min, mais ces résultats obtenus au banc d’essai n’ont pas été retrouvés pour le moment sur un prototype roulant en raison des phases transitoires. Le moteur délivre 100 kW (137 ch) à 3200 tr/min et 350 Nm à 3200 tr/min.

Plusieurs projets de développement pourraient présenter un intérêt en tant que prolongateurs d'autonomie pour véhicules électriques. L’IFP School a étudié l’adaptation du bicylindre Rotax 600 HO actuellement utilisé par les motoneiges sur le prototype électrique Segula Hagora. L’objectif est de proposer une solution de prolongateur pouvant répondre à la norme Euro 6d sans ajouter de post-traitement des NOx et avec peu d’investissement. La durée d’ouverture des lumières a été réduite pour augmenter le couple à bas régime et l’ajout d’un volet à l’échappement permet le contrôle de la combustion en mode CAI. L'homologation de ce véhicule doté d'une autonomie électrique de 100 km intégrerait un fonctionnement du prolongateur sur 25 km. Les émissions de CO2 du démonstrateur seraient alors de 23,5 g/km sur le cycle WLTC et, si une puissance supérieure jusqu’à 15 kW est demandée, ce qui correspond à un test RDE, le mélange est enrichi pour réduire les émissions de NOx et les émissions de CO2 monteraient de 32 g/km. Pierre Duret, directeur des groupes motopropulseurs et de la mobilité durable à l’IFP School, précise : « Le moteur fonctionne en permanence car il est utilisé de préférence à faible charge pour éviter la formation de NOx. »

General Motors/Unimore et l'université de Florence ont également présenté leurs travaux pour des prolongateurs d'autonomie. Le projet ULCGE de Renault était également exposé. Ce bicylindre de 600 cm³ à balayage unidirectionnel fonctionne également en CAI contrôlé notamment par le déphasage de l’arbre à cames d'échappement. Le projet était prévu pour le marché indien Euro 5 mais il est arrivé trop tard à maturité. Une adaptation en Euro 6b serait possible mais cela nécessiterait l’ajout d’un post-traitement SCR passif.

Une étude comparative réalisée par Renault est peu optimiste sur les possibilités d’implémentation d’un 2-temps en tant que propulseur principal d’une voiture. La comparaison met en face d’un 4-temps de 85 kW (115 ch) un 2-temps à pistons opposés et un 3 cylindres à balayage unidirectionnel du projet REWARD délivrant 90 kW (122 ch). Celui à pistons opposés souffrirait de frottements trop importants alors que le second verrait son rendement amoindri par l’entraînement du système de suralimentation.

Le moteur 2-temps est toujours le concept idéal pour des applications demandant surtout une densité de puissance et d’énergie élevée, par exemple pour des outils portatifs, cyclomoteurs, motoneiges, chars d’assaut, avions ou bateaux. Il pourrait réapparaitre dans les voitures en tant que prolongateur d’autonomie pour les mêmes avantages, mais il est aussi en concurrence avec d’autres solutions telles qu’un 4-temps conventionnel, un Wankel ou une pile à combustible. Le concept d’Achates Power est peut-être aujourd’hui la seule possibilité de revoir un 2-temps en tant que propulseur principal. Sur tous les projets en version essence cités en conclusion, la clé de la réussite est l’application d’une combustion CAI plus facile à implémenter sur ce type de moteur.


  Yvonnick Gazeau

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