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Les constructeurs automobiles s'intéressent à une conception de moteur inhabituelle
Une société de développement de moteurs appelée Scuderi Group a récemment annoncé des progrès dans ses efforts pour construire un moteur capable de réduire la consommation de carburant de 25 à 36 % par rapport à une conception conventionnelle. Une telle amélioration serait à peu près égale à une augmentation de 50 pour cent de l'économie de carburant.
Moteur de 50 millions de dollars : Il a fallu au groupe Scuderi la plupart des 65 millions de dollars levés jusqu'à présent pour développer un seul moteur, le prototype présenté ici. Il s'agit d'un moteur à deux cylindres à cycle divisé, dans lequel un cylindre comprime de l'air et l'autre brûle un mélange air-carburant.
Sal Scuderi, président de la Groupe Scuderi , qui a levé 65 millions de dollars depuis sa création en 2002, affirme que neuf grands constructeurs automobiles ont signé des accords de non-divulgation qui leur permettent d'accéder à des données détaillées sur le moteur. Scuderi dit qu'il espère qu'au moins un des constructeurs automobiles signera un accord de licence avant la fin de l'année. Historiquement, les grands constructeurs automobiles ont été réticents à octroyer des licences sur la technologie des moteurs, car ils préfèrent développer les moteurs eux-mêmes en tant que technologie de base de leurs produits. Mais alors que la pression monte pour se conformer aux nouvelles réglementations en matière d'économie de carburant, les constructeurs automobiles se sont davantage intéressés à la technologie extérieure.
Bien que Scuderi ait construit un prototype de moteur pour démontrer la conception de base, les chiffres des économies de carburant ne sont pas basés sur les performances du prototype mais sur des simulations informatiques qui comparent le moteur Scuderi au moteur conventionnel d'une Chevrolet Cavalier 2004, un véhicule pour lequel de nombreux les données de simulation sont accessibles au public, dit Scuderi. Depuis 2004, les constructeurs automobiles ont apporté des améliorations significatives aux moteurs, mais celles-ci améliorent généralement la consommation de carburant de l'ordre de 20 %, par rapport à l'amélioration d'environ 50 % que montrent les simulations Scuderi.
Il y a une grande différence, cependant, entre les résultats de simulation et les données des moteurs dans les véhicules réels, dit Larry Rinek , consultant senior chez Frost and Sullivan, un cabinet d'analystes. Jusqu'à présent, les choses semblent encourageantes, mais répondront-elles vraiment aux nobles revendications ? il dit. Les constructeurs automobiles devraient attendre de voir les données d'un moteur réel installé dans un véhicule avant d'autoriser la technologie, dit-il.
Un moteur conventionnel utilise un cycle à quatre temps : l'air est aspiré dans la chambre, l'air est comprimé, du carburant est ajouté et une étincelle enflamme le mélange, et enfin les gaz de combustion sont expulsés du cylindre. Dans le moteur Scuderi, connu sous le nom de moteur à cycle divisé, ces fonctions sont réparties entre deux cylindres adjacents. Un cylindre aspire l'air et le comprime. L'air comprimé se déplace à travers un tube dans un deuxième cylindre, où le carburant est ajouté et la combustion se produit.
La division de ces fonctions donne aux ingénieurs une flexibilité dans la façon dont ils conçoivent et contrôlent le moteur. Dans le cas du moteur Scuderi, il y a deux changements principaux par rapport à ce qui se passe dans un moteur à combustion interne conventionnel. Le premier est un changement au moment où la combustion se produit lorsque le piston monte et descend dans le cylindre. Le second est l'ajout d'un réservoir de stockage d'air comprimé.
Dans la plupart des moteurs à essence, la combustion se produit lorsque le piston se rapproche du haut du cylindre. Dans le moteur Scuderi, cela se produit après que le piston a recommencé à redescendre. L'avantage est que la position du piston lui donne un meilleur effet de levier sur le vilebrequin, ce qui permet à la voiture d'accélérer plus efficacement à bas régime, économisant ainsi du carburant. Le défi est que, lorsque le piston descend, le volume à l'intérieur de la chambre de combustion augmente rapidement et la pression chute, ce qui rend difficile l'accumulation d'une pression de combustion suffisante pour entraîner le piston et déplacer la voiture.
La conception à cycle divisé, cependant, permet une combustion extrêmement rapide - trois à quatre fois plus rapide que dans les moteurs conventionnels, selon Scuderi - ce qui augmente la pression beaucoup plus rapidement que l'expansion du volume ne la diminue. Il dit que la combustion rapide est permise en créant de l'air à très haute pression dans le cylindre de compression, puis en le libérant dans la chambre de combustion à des vitesses élevées.
Le fait d'avoir un cylindre de compression d'air séparé facilite la déviation de l'air comprimé dans un réservoir de stockage, ce qui peut présenter un certain nombre d'avantages . D'une part, c'est un moyen de résoudre un problème avec les moteurs à essence : ils sont particulièrement inefficaces à faible charge, comme lorsqu'une voiture roule à vitesse modérée sur une route plane. Dans de telles conditions, l'admission d'air dans un moteur conventionnel est partiellement fermée pour limiter la quantité d'air qui entre dans le moteur - c'est comme aspirer de l'air à travers une paille, explique Scuderi, ce qui fait travailler le moteur plus fort.
Dans la nouvelle conception du moteur, plutôt que de couper le flux d'air, l'admission d'air est maintenue grande ouverte, prenant de grandes gorgées d'air, dit-il. L'air qui n'est pas nécessaire à la combustion est stocké dans le réservoir d'air. Une fois le réservoir plein, le piston de compression arrête de comprimer l'air. Il est autorisé à monter et à descendre librement, sans aucune charge importante sur le moteur, ce qui économise du carburant. Le réservoir d'air alimente ensuite en air comprimé la chambre de combustion.
Le réservoir d'air permet également de capter une partie de l'énergie résultant du ralentissement de la voiture. Lorsque la voiture ralentit, les roues entraînent le cylindre de compression, remplissant le réservoir d'air. L'air comprimé est ensuite utilisé pour la combustion selon les besoins.
Il est encore loin d'être clair si la conception peut être un succès commercial. Même si les résultats de la simulation se traduisent par des performances réelles du moteur d'une voiture, le moteur peut ne pas s'avérer facile et abordable à fabriquer, explique Rinek, en particulier avec les équipements des usines existantes. La conception devra également rivaliser avec de nombreuses autres conceptions de moteurs en devenir. Scuderi dit que la première application du moteur n'est peut-être pas dans les voitures, mais plutôt en tant que groupe électrogène, en particulier dans les applications où il peut être utile d'avoir de l'air comprimé à portée de main. Par exemple, les chantiers de construction peuvent nécessiter de l'électricité pour les scies électriques et de l'air comprimé pour les cloueuses.