Le nouveau moteur diesel émet des fumées plus propres

Un nouveau moteur conçu en Allemagne réduit les polluants dans les émissions d'échappement diesel à des niveaux à peine mesurables. Le moteur repose sur des pressions d'injection et de combustion extrêmement élevées pour brûler le carburant plus complètement, réduisant ainsi considérablement les émissions de suie et d'oxyde d'azote.

Nettoyer l'appareil : Des chercheurs de l'Université technique de Munich ont utilisé ce moteur d'essai pour démontrer la réduction simultanée des oxydes d'azote et des suies, sans pot catalytique.

Les moteurs diesel utilisent le carburant plus efficacement que les moteurs à essence et émettent moins de dioxyde de carbone, mais le compromis est qu'ils sont généralement plus polluants. Les températures de combustion plus élevées nécessaires pour brûler du diesel entraînent une augmentation des émissions d'oxydes d'azote. Et parce que le diesel est lourd et moins volatil que l'essence, tout le carburant n'est pas brûlé lors de la combustion, ce qui entraîne la formation de particules de suie. Les pires contrevenants sont les autobus et les camions lourds.

Ingénieurs au Université Technique-Munich (TUM) a conçu le nouveau moteur dans le cadre d'un projet de trois ans appelé Moteur diesel de camion à émissions réduites (NEMo), qui se traduit par un moteur de camion diesel à faibles émissions. Georg Wachtmeister, président des moteurs à combustion interne au département de génie mécanique de l'université, a dirigé l'effort. À l'aide d'un moteur de recherche monocylindre, l'équipe de Wachtmeister a trouvé un équilibre entre la recirculation des gaz d'échappement, la pression du turboboost et la configuration des buses d'injecteur de carburant qui leur a permis de minimiser à la fois la formation de suie et d'oxyde d'azote.

Les moteurs diesel modernes réduisent la formation d'oxydes d'azote en refroidissant une partie de leurs gaz d'échappement et en les recirculant dans la chambre de combustion (avec l'air frais utilisé pour brûler le carburant). Dans ce mélange, le dioxyde de carbone et l'eau des gaz d'échappement modèrent le processus de combustion, en contrôlant la température. En conséquence, moins d'oxydes d'azote se forment, mais la production de suie augmente, car la proportion d'oxygène dans le mélange air-échappement est plus faible et le carburant brûle moins complètement.

Les chercheurs du TUM ont conçu leur moteur d'essai de manière à ce que le turbocompresseur comprime le mélange air-échappement à 10 bars, soit environ 10 fois la pression atmosphérique au niveau de la mer, avant de l'introduire dans la chambre de combustion. En revanche, les moteurs de série peuvent comprimer le mélange jusqu'à un maximum d'environ 3,5 bars. Une fois comprimé de cette manière, le mélange air-échappement dans le nouveau moteur contient suffisamment d'oxygène pour que le carburant diesel brûle plus complètement. La pression d'air maximale à l'intérieur de la chambre de combustion est de 300 bars, soit le double de celle utilisée dans la plupart des moteurs de production.

Pour compenser l'augmentation de la production de suie causée par la modification du taux de recirculation des gaz d'échappement, l'équipe NEMo a modifié la buse de l'injecteur de carburant afin qu'elle atomise le carburant diesel à une pression de plus de 3 000 bars, générant un brouillard de carburant de particules microscopiques qui brûle très rapidement. et pratiquement sans suie. Les moteurs de production les plus avancés utilisent aujourd'hui une pression d'injection d'environ 1 800 bars.

Avec la recirculation des gaz d'échappement, la pression de suralimentation et la configuration des buses modifiées, le moteur TUM répond presque aux normes d'émissions européennes qui devraient entrer en vigueur d'ici 2014. Ces normes stipulent qu'un moteur diesel de camion lourd ne peut émettre que cinq milligrammes de particules de suie et 80 milligrammes d'oxydes d'azote par kilomètre. Wachtmeister dit que le moteur d'essai TUM a atteint les limites d'oxyde d'azote sans problème et est très proche des limites de suie.

George Anitescu, chercheur à l'Université de Syracuse, est sceptique quant à la faisabilité du projet. La recherche peut résoudre, dans une certaine mesure, le compromis entre les particules et la formation d'oxydes d'azote inhérente à la combustion du diesel, dit-il. Mais il pense que l'énergie nécessaire pour atteindre les hautes pressions utilisées diminuera l'efficacité du moteur. Une autre préoccupation, dit-il, est de trouver des matériaux, en particulier des matériaux abordables, capables de résister aux pressions extrêmes.

Pour le moment, transformer cette conception en moteur de production n'est pas pratique, admet Wachtmeister. L'atelier des moteurs à combustion interne de TUM a dû produire spécialement 95 des composants pour le moteur d'essai. Cependant, en utilisant ces composants spéciaux, l'équipe a pu appliquer avec succès les modifications à un moteur de camion de production.

Wachtmeister s'attend à ce qu'il faille entre cinq et dix ans pour trouver des solutions qui permettront de produire des moteurs suffisamment fiables pour parcourir des centaines de milliers de kilomètres sans défaillance. Le turbocompresseur et le système d'injection de carburant seront particulièrement difficiles à adapter pour les camions lourds ou les moteurs de voiture.

En attendant, dit-il, la conception pourrait facilement être mise en œuvre aujourd'hui dans certains moteurs industriels tels que les générateurs diesel, le type le plus couramment utilisé dans les systèmes d'alimentation de secours et de secours. Et, dit Wachtmeister, les constructeurs automobiles en Allemagne et au Japon ont exprimé leur intérêt pour la technologie.

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