Le moteur à deux temps, repensé

EcoMotors International, une startup basée à Troy, Michigan, a une nouvelle approche d'une vieille idée - le moteur à deux temps - qui, selon elle, est jusqu'à 50 % plus efficace que la plupart des moteurs de véhicules et pollue beaucoup moins qu'un moteur à deux temps conventionnel. moteur.

Tester, tester : EcoMotors a construit et testé cinq générations de son moteur OPOC et prévoit de commencer à en tester une sixième ce mois-ci.

La société a récemment reçu un investissement combiné de 23,5 millions de dollars de Bill Gates et Khosla Ventures. Cet argent ira au développement du moteur à pistons opposés et cylindres opposés (OPOC) d'EcoMotors. Le moteur utilise deux mouvements de piston par cycle, au lieu de quatre, et chaque cylindre contient deux pistons opposés, au lieu d'un. Un seul vilebrequin se trouve entre les paires de cylindres. La conception repose sur un contrôle informatisé précis de tous les composants.

Un moteur de voiture conventionnel nécessite quatre mouvements de piston, ou courses, pour passer par l'admission, la compression, la combustion et l'échappement. Dans un cycle à deux temps, ces étapes sont complétées avec seulement deux mouvements de piston, fournissant deux fois plus de courses de puissance par tour et nécessitant moins de pièces. Mais les moteurs à deux temps ont tendance à cracher plus de carburant non brûlé dans l'échappement, c'est pourquoi la conception à quatre temps est devenue plus courante.

Mettre deux pistons à l'intérieur de chaque cylindre signifie également que chaque piston ne parcourt que la moitié de ce qu'il ferait normalement dans un moteur à deux temps, ce qui permet au moteur de tourner plus vite. Le fait d'avoir deux fois moins de pièces qu'un moteur conventionnel (l'OPOC n'a pas de composants de culasse ou de commande de soupapes, et il a moins de roulements) aide à réduire les frottements et les pertes de chaleur. Ces facteurs, combinés à une longue liste d'améliorations de 1 et 2 % dans d'autres domaines, explique le PDG d'Ecomotors, Don Runkle, représentent une amélioration de l'efficacité de 15 %.

Runkle dit que plusieurs technologies ont contribué à réduire les émissions du moteur à deux temps. Premièrement, un turbocompresseur électrique permet un taux de compression variable, grâce auquel la pression d'admission introduite dans les cylindres du moteur est modifiée pour maximiser l'efficacité. Deuxièmement, une approche appelée synchronisation asymétrique des orifices (ouverture des orifices d'admission et d'échappement à des moments différents) contribue à améliorer l'efficacité des échanges gazeux. Et troisièmement, l'injection à haute pression et le contrôle informatisé de l'injection améliorent l'efficacité globale du cycle. Bien qu'elle ne soit pas inhabituelle dans d'autres moteurs aujourd'hui, dit Runkle, cette technologie est maintenant bien meilleure que ce qui existait lorsque beaucoup d'entre nous ont essayé de faire fonctionner les deux temps dans les années passées.

Le moteur OPOC de base se compose de deux cylindres de chaque côté d'un vilebrequin. Plusieurs moteurs, ou modules, peuvent être utilisés ensemble pour augmenter le rendement énergétique d'un véhicule jusqu'à 45 %. En plus des gains d'efficacité du moteur lui-même, des modules supplémentaires peuvent être désactivés lorsqu'ils ne sont pas nécessaires. La clé de la conception est un embrayage à commande électrique, qui désengage un module si nécessaire. Certains moteurs V8 modernes sont dotés d'une désactivation des cylindres, mais les pistons continuent de tourner en raison de leur connexion au vilebrequin, ce qui entraîne ce que l'on appelle une perte parasite.

Panne: Chaque module de moteur a une paire de cylindres opposés et un seul vilebrequin entre eux. Deux pistons dans chaque cylindre se déplacent dans des directions opposées.

Giorgio Rizzoni, directeur du Center for Automotive Research de l'Ohio State University, explique que le moteur OPOC ressemble à une combinaison d'idées différentes, dont aucune n'est absolument révolutionnaire. Les moteurs à pistons opposés ont été utilisés dans les avions et les motos, note-t-il, tandis que les turbocompresseurs électriques existent depuis des années pour améliorer les performances des moteurs turbo. Ce qui frappe Rizzoni comme différent, c'est la synthèse du nouveau moteur d'idées anciennes combinée à un arrangement à double piston.

EcoMotors, qui a obtenu un accord de développement de 18 millions de dollars avec le fournisseur automobile chinois Zhongding en mai, est l'une des nombreuses jeunes entreprises qui s'efforcent de mettre à jour le moteur à combustion interne avant des normes d'économie de carburant plus strictes. Un certain nombre d'entre eux, dont celui de San Diego Achates Puissance , se concentrent sur les architectures à deux temps. Au milieu des années 90, les gens pensaient que les moteurs à deux temps ne pouvaient vraiment pas respecter les normes d'émissions, a déclaré David Johnson, PDG d'Achates.

Dave Hurst , analyste principal chez Pike Research, qui se spécialise dans les technologies énergétiques, affirme que le plus grand défi pour toute startup de moteurs souhaitant octroyer des licences d'innovation à de grands constructeurs automobiles est que ces clients potentiels considèrent les moteurs comme leur technologie de base et sont donc plus susceptibles de concevoir eux-mêmes de nouveaux moteurs.

À ce stade, dit Runkle, EcoMotors s'efforce d'affiner le processus de combustion du moteur et de déterminer les émissions, l'efficacité et la puissance dans toutes les circonstances possibles. La plupart des constructeurs automobiles, a-t-il expliqué, voudront voir ces données avant de franchir le pas pour mettre en œuvre la technologie d'EcoMotors.

Bien qu'EcoMotors vise à conclure des accords de licence et de codéveloppement, la société espère également fabriquer elle-même au moins une partie de la fabrication. EcoMotors a a demandé 208 millions de dollars de prêts au département américain de l'Énergie pour soutenir cet effort, et selon Runkle, la société prévoit de se lancer dans la fabrication au cours des deux ou trois prochaines années.

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