Un nouveau moteur à hydrogène turbocompressé testé aux États-Unis

Les spécialistes du Southwest Research Institute (SwRI) aux États-Unis ont développé et testé un moteur à combustion interne innovant utilisant de l’hydrogène à la place de l’essence ou du diesel traditionnels. Selon ixbt.com, ce dispositif est principalement destiné aux véhicules utilitaires de tonnage moyen et devrait constituer une étape importante vers des technologies plus propres. Ixbt.com rapporte cette information.

Contrairement aux véhicules actuels équipés de piles à combustible, ce moteur ne convertit pas l’hydrogène en électricité : celui-ci brûle directement dans les cylindres et entraîne les pistons. Il s’agit en réalité d’un moteur à combustion interne classique, dans lequel l’hydrogène remplace simplement l’essence. Le moteur est équipé d’un système d’allumage commandé, comme les moteurs à essence traditionnels.

Un moteur à hydrogène aux caractéristiques diesel

Les ingénieurs ont cherché à doter ce nouvel ensemble d’une caractéristique essentielle des moteurs diesel : fournir un couple élevé dès les bas régimes. Cette performance est particulièrement nécessaire aux véhicules utilitaires. Dans un premier temps, les spécialistes du SwRI ont testé la technologie sur un moteur expérimental monocylindre afin d’étudier les propriétés de combustion de l’hydrogène et différentes stratégies d’injection. Ce n’est qu’ensuite que les solutions ont été transférées à un moteur multicylindre complet.

Au cours du développement, les spécialistes ont dû résoudre plusieurs problèmes complexes, notamment le pré-allumage, la combustion irrégulière et la synchronisation de tous les systèmes. Pour obtenir la puissance nécessaire à bas régime, le moteur a été équipé d’un turbocompresseur. Celui-ci augmente la quantité d’air entrant dans les cylindres, permettant de brûler davantage d’hydrogène et d’accroître le couple.

Innovations techniques et aspects environnementaux

L’hydrogène brûlant beaucoup plus rapidement que l’essence, les ingénieurs ont profondément modifié le système d’admission. La géométrie habituelle des moteurs à essence n’étant pas adaptée, le SwRI a conçu des conduits d’admission spécifiques et des soupapes agrandies. Ces éléments garantissent un débit d’air suffisant et contribuent à former plus efficacement le mélange air-carburant. Le fonctionnement du moteur est contrôlé en temps réel par un logiciel spécialisé.

En raison de la forte inflammabilité de l’hydrogène, l’une des tâches les plus difficiles a consisté à empêcher son auto-inflammation au contact de pièces chaudes ou de gaz résiduels, avant l’étincelle de la bougie. De tels incidents peuvent provoquer un fonctionnement irrégulier du moteur, une perte de puissance, voire sa destruction. Une part importante des essais a donc été consacrée à la prévention de ces dysfonctionnements.

Sur le plan environnemental, l’hydrogène ne contenant pas de carbone, sa combustion ne produit presque pas directement de CO₂ et son principal produit de réaction est l’eau. Il ne peut toutefois pas être considéré comme totalement propre, car les températures élevées peuvent entraîner la formation d’oxydes d’azote (NOx) à partir de l’azote et de l’oxygène de l’air. Un contrôle précis du processus et un système de traitement des émissions restent donc nécessaires.

Selon les conclusions du SwRI, le principal avantage de cette technologie est de permettre la préservation de l’infrastructure automobile existante. Les constructeurs ne seraient pas obligés d’abandonner complètement les moteurs traditionnels, les transmissions, les équipements et les procédures de maintenance pour passer aux systèmes de propulsion à batteries ou aux piles à combustible.