Le Super Truck II de Daimler explore de nouvelles avenues d’efficacité

Le surnom de « SuperTruck » peut être lourd à porter. Surtout la deuxième fois. Ça n’a toutefois pas intimidé Daimler Truck North America, qui a récemment dévoilé sa plus récente contribution à un programme du département américain de l’Énergie conçu pour stimuler les innovations en matière d’efficacité de transport de marchandises.

Son SuperTruck II présente tout un éventail de perfectionnements, de l’aérodynamique améliorée du tracteur à des pneus à faible résistance au roulement, en passant par l’optimisation du groupe motopropulseur et des systèmes innovateurs de gestion de l’énergie. Le résultat final est le camion le plus aérodynamique qui ait jamais porté l’emblème Freightliner.

Ce tout nouveau camion offre deux fois l’efficacité de transport que le Freightliner Cascadia 2009, véhicule utilisé à titre d’étalon comparatif et qui, avec son moteur DD15, a atteint 6 milles au gallon (39,2 l/100 km). Il  fait même mieux qu’un précédent prototype connu sous le nom de SuperTruck I.

Les raffinements apportés à la forme du SuperTruck II ont contribué à élaborer le camion le plus aérodynamique de Freightliner. (Photo : Daimler Truck North America)

«Regroupées ensemble, les innovations élaborées pour le SuperTruck II de Freightliner nous ont donné l’occasion d’explorer les technologies nécessaires pour atteindre les exigences de réduction d’émissions de gaz à effet de serre plus sévères qui sont à venir dans les prochaines années», déclare Rainer Muller-Finkeldei, vice-président principal de l’ingénierie et de la technologie.

Améliorations aérodynamiques

La forme du véhicule à elle seule représente un virage significatif.

«Dès qu’une personne le regarde, elle peut en constater l’efficacité », déclare le designer en chef Jeff Cotner, parlant des lignes sculptées du camion. La calandre est en retrait plutôt que d’être placée complètement à l’avant, le pare-chocs se loge sous la prise d’air, et le bas des portières et des carénages de châssis forment une surface uniformisée.

Mis ensemble, ces changements améliorent la traînée aérodynamique de 12 % par rapport au SuperTruck I.

«Nous avons là quelque chose qui est vraiment génial d’un point de vue aérodynamique, mais je cois également que ça en fait un très beau camion.»

Les ingénieurs ont rehaussé encore davantage la forme du véhicule en y incorporant des rallonges latérales actives et un système de déflecteur de toit qui raccourcissent automatiquement l’écart entre le tracteur et la remorque à quatre pouces à peine à vitesse autoroutière. Par ailleurs, un contrôle dynamique de la hauteur rabaisse le bas de l’ensemble tracteur-remorque à quelques pouces seulement de la chaussée.

Ce sont en quelque sorte des approches de type Nascar, mais appliquées à un ensemble tracteur-remorque.

Le SuperTruck II surpasse l’efficacité de transport du SuperTruck I de plus de 12 %, en bonne partie grâce au remodelage de la forme d’un Freightliner Cascadia. (Photo : Daimler Truck North America)

D’autres gains sont réalisés en retirant les rétroviseurs de type West Coast pour les remplacer par un système de caméras sans rétroviseur, permis en vertu d’une exemption de la National Highway Traffic Safety Administration des États-Unis. Cette technologie s’est par ailleurs révélée prometteuse pour rehausser la visibilité en général et Daimler Truck estime que cela plaide en faveur de changements réglementaires qui en permettraient l’adoption à grande échelle.

Groupes motopropulseurs et EcoSailing

Sous le capot, on trouve un prototype de moteur Detroit de 13 litres, couplé à une transmission surmultipliée à 13 rapports, plutôt que le moteur de 10,7 litres et la transmission DT12 qui animaient le SuperTruck I.

Cette mécanique est combinée à diverses améliorations apportées au groupe motopropulseur, comme la fonction EcoSail qui éteint le moteur et laisse le camion rouler sur son erre d’aller dans certaines conditions; un système de refroidissement divisé en deux circuits de refroidissement à haute et basse température; ainsi qu’un circuit de lubrification intelligent du moteur qui, ensemble, permettent de réduire la consommation de carburant de 5,7 % par rapport au prototype précédent.

«Notre intention est de réellement optimiser la haute puissance et la haute efficacité du moteur», déclare le directeur des systèmes véhiculaires avancés Darek Villeneuve en parlant du rapport de pont de 1,75 de l’essieu arrière du SuperTruck II. Les vitesses routières faisant généralement tourner un moteur à 1 100 tr/min sont maintenant atteintes à 950 tr/min.

«Nous avons réussi à améliorer sensiblement l’efficacité de la combustion et du système de gestion de l’air», ajoute-t-il, notant que les charges parasitaires sont minimisées par des caractéristiques telles que les systèmes de climatisation et de direction assistée électriques.

Aussi, le système de refroidissement divisé rehausse la turbocompression à deux niveaux, ainsi que le refroidissement de la recirculation des gaz d’échappement, permettant d’importantes baisses de régime moteur. D’autre part, un nouveau circuit de lubrification minimise les pertes de pompage en divisant les débits vers les composants les plus critiques.

Essieux et pneus adaptatifs

À l’arrière du tracteur, les essieux tandems adaptatifs passent d’une configuration 6×4 à une disposition plus économe en carburant de 6×2 à vitesse de croisière.

Les pneus directeurs du prototype, ainsi que les jumelés qui chaussent l’essieu moteur et l’essieu traîné, ont été élaborés en partenariat avec Michelin et ils contribuent à réduire la résistance au roulement du tracteur, davantage que les pneus à bande large du SuperTruck I. De plus, le déplacement de charge dynamique fait automatiquement passer les charges de l’essieu moteur à l’essieu traîné afin de maximiser la faible résistance au roulement de ses pneus.

Ensemble, ils réduisent la résistance au roulement du tracteur de 12 %.

Les rétroviseurs du SuperTruck II sont remplacés par des caméras à des fins aérodynamiques, mais Daimler Truck North America dit qu’elles procurent également une meilleure visibilité, ce qui plaiderait pour des changements réglementaires. (Photo : Daimler Truck North America)

« Ce jeu de pneus est conçu pour un contexte autoroutier 6×2, où tout le couple est dirigé vers l’essieu moteur », ajoute M. Villeneuve. « Nous n’avons pas seulement réduit la résistance au roulement de l’essieu moteur, nous avons également amélioré de 20 % la résistance à l’usure de ses pneus. »

Système électrique 48 volts

Bien qu’il ne s’agisse pas d’un camion électrique à batterie, le SuperTruck II est doté d’un système électrique de 48 volts et de batteries lithium-ion. Elles alimentent le système de direction qui ajuste l’assistance en fonction de la vitesse, un climatiseur électrique qui fonctionne de lui-même lorsque le moteur est éteint et que le camion roule en mode EcoSail, en plus de fournir le courant 12 volts nécessaire à des fonctions plus conventionnelles comme l’éclairage et l’illumination du tableau de bord en cabine.

Les systèmes de direction assistée conventionnels sont conçus pour les basses vitesses et requièrent une grande puissance, faisant en sorte que leurs composants sont surdimensionnés pour les vitesses autoroutières.

«Avec ce système, nous sommes capables de le contrôler de manière à le faire fonctionner à un haut régime de pompage et obtenir une direction incroyablement facile à basse vitesse. Et lorsque vous êtes sur l’autoroute, vous n’avez pas besoin de beaucoup d’assistance alors nous retournons toute cette puissance, et vous ne consommez pas d’énergie en trop dont vous n’avez pas besoin de toute façon », indique M. Villeneuve pour illustrer les multiples avantages.

Naviguer sur son erre d’aller

L’une des caractéristiques les plus époustouflantes du véhicule est le mode EcoSail qui met à profit la puissance de l’erre d’aller.

«Imaginez que vous conduisez un camion, vous descendez une côte et alors le moteur s’éteint. Alors vous “vous naviguez” et c’est extrêmement silencieux», a expliqué M. Villeneuve. «Il y a des moments sur certains itinéraires où vous naviguez sur votre erre d’aller pendant des périodes assez prolongées. Et le véhicule comprend que, si vous descendez une côte et que vous devez utiliser le frein moteur, celui-ci doit être redémarré. Ou encore si vous commencez à rouler trop lentement, il redémarre automatiquement pour maintenir votre vitesse.»

Bien que certaines des caractéristiques soient sans contredit futuristes, plusieurs des innovations du premier SuperTruck ont fait leur chemin jusqu’au Freightliner Cascadia, des perfectionnements aérodynamiques à l’amélioration de l’efficacité thermique du moteur, en passant par le pare-brise, la réduction du régime moteur et les contrôles prédictifs du groupe motopropulseur.

D’autres caractéristiques du SuperTruck I ont été mises de côté pour des raisons spécifiques, par exemple le prototype de système de récupération de chaleur gaspillée.

«Ça s’est révélé être un système de très grande taille, lourd et coûteux, qui n’arrivait pas réellement à capter autant d’énergie que nous l’aurions espéré», indique Derek Rotz, directeur de l’ingénierie avancée. « Ça marchait bien dans un environnement de laboratoire mais, dans le monde réel où le régime de votre moteur grimpe et s’abaisse en alternance, le système ne fonctionnait pas si bien.»

Ce système a également limité l’optimisation de la forme du capot et de la configuration du compartiment moteur du SuperTruck I. Son élimination a donné plus de flexibilité aux ingénieurs alors qu’ils travaillaient sur le SuperTruck II.

Le SuperTruck II propose une meilleure aérodynamique du tracteur, des pneus à faible résistance au roulement, des améliorations au groupe motopropulseur et une gestion de l’énergie mise à jour – et c’est le camion le plus aérodynamique qui ait jamais porté l’emblème Freightliner. (Photo : Daimler Truck North America)

Les systèmes hybrides à haut voltage du SuperTruck I ont également été abandonnés, avec leurs coûteux matériaux de fibre de carbone et les dynamiques extrêmes de remorques qui avaient un impact sur la charge utile.

Cette fois, le travail accompli représente un plus petit pas vers des applications du monde réel.

Au-delà du diesel

D’autre part, les caractéristiques du SuperTruck II contribueront à l’amélioration de véhicules qui fonctionnent sans diesel. Les perfectionnements aérodynamiques et la plus faible résistance au roulement des pneus s’appliquent également aux véhicules électriques à pile à combustible, note M. Rotz.

Ces systèmes faisant appel à l’hydrogène jouent un rôle central dans le projet de SuperTruck III qui est en marche depuis un an. Ce projet dispose d’un financement de 25,79 millions $ U.S. pour créer, d’ici 2027, un duo de camions de classe 8 ayant un rayon d’action de 965 km, une durabilité de 25 000 heures et une charge utile équivalente à un camion motorisé au diesel.

«Les piles à combustibles, ce sont des véhicules fondamentalement différents et, en fait, nous apprenons beaucoup», dit M. Rotz au sujet du travail accompli jusqu’à maintenant.

Cela s’intègre dans un programme plus vaste de 199 millions $ U.S., dans le cadre duquel différents fabricants d’équipement d’origine vont élaborer 25 projets de camions alimentés par des batteries et des piles à combustible, ainsi que l’infrastructure de recharge connexe.

Les diverses technologies qui émergent de ce périple vers les véhicules zéro émission n’arriveront pas toutes à maturité en même temps, observe M. Rotz. «Nous allons introduire ces technologies au bon rythme… et le faire aussi pour les bonnes raisons.»

Et bien que Daimler Truck ait pris l’engagement de la carboneutralité d’ici 2039, beaucoup de travail reste à faire avant que cet objectif soit atteint, ajoute-t-il.

«Pendant encore quelques années, le diesel fera toujours partie de notre portfolio», souligne M. Rotz.  Des projets comme le SuperTruck II nous permettent de faire progresser ces technologies plus rapidement.»

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