Un moteur unique obtient l’appui du département de l’Énergie américain

C’est en 2011 que nous avons pris conscience du concept de moteur «à piston opposé» pour la première fois. Le design n’était pas nouveau – le concept existe en fait depuis une décennie – mais il a le potentiel d’alimenter des camions, ce qui n’avait pas été exploré dans le passé.  

Nous avons d’abord connu le moteur à piston opposé/cylindre opposé «OPOC» de l’entreprise EcoMotors International, établie à Troy au Michigan. À l’époque, Navistar venait de conclure un accord de développement avec ce petit fabricant pour faciliter la commercialisation du moteur, mais les démarches n’ont abouti à rien.             

Ensuite, l’entreprise Achates Power de San Diego a présenté un autre moteur à piston opposé, cette fois appelé «Achates». Il s’agissait d’un moteur diesel deux temps à allumage par compression destiné au marché des poids lourds, mais il semble également avoir disparu de nos écrans radars. Jusqu’à tout récemment.    

Achates Power vient en fait de se voir attribuer neuf millions de dollars US par le département de l’Énergie des États-Unis afin de développer un nouveau moteur à combustion interne innovateur, en partenariat avec Argonne National Laboratory et Delphi Automotive.  

Cette fois il ne fonctionna pas au diesel mais à l’essence, mais il s’agit toujours d’une conception à piston opposé. Qui plus est, il fonctionne à allumage par compression et procurerait «une efficacité et une réduction des émissions sans précédent», démontrant la capacité de répondre aux objectifs de 2025 en matière de GES et de consommation de carburant.   

Financé par l’Advanced Research Projects Agency du département de l’Énergie, Achates indique que le moteur améliorera la consommation de carburant de plus de 50 pour cent en comparaison avec un moteur à essence à injection directe, turbocompressé et de plus petite cylindrée, tout en réduisant le coût global du système de groupe motopropulseur.      

Achates, Argonne et Delphi s’attendent à investir un total de 13 millions de dollars dans le programme. Ça ne représente vraiment pas beaucoup d’argent dans un contexte de recherche et développement, alors espérons que d’autres ressources de financement viendront s’ajouter. 

«Argonne et Delphi ont déjà démontré, sur des moteurs quatre temps conventionnels, que le potentiel de l’allumage par compression de l’essence (ACE) est important», a dit David Johnson, président et chef de la direction d’Achates. «L’ACE offre une efficacité comparable au diesel dans un moteur à essence, sans les coûts de pénalités typiques des moteurs diesel et du post-traitement. Nos moteurs à piston opposé ont démontré une efficacité et une propreté supérieures lorsqu’utilisés avec du carburant diesel. La combinaison de notre… moteur avec les technologies d’ACE changera pour toujours le marché des moteurs à combustion interne.»      

«Notre moteur à piston opposé à allumage par compression de l’essence va réduire considérablement la consommation de pétrole et les émissions de CO2, tout en répondant aux normes d’émissions actuelles et futures, dans des produits rentables et à haut volume que les utilisateurs aimeront conduire», de poursuivre M. Johnson.        

D’une durée de trois ans, le projet permettra la création d’un moteur trois cylindres de trois litres, destiné aux grands véhicules de transport de personnes, aux camionnettes, aux VUS et aux mini-fourgonnettes. En raison de l’architecture de son moteur, Achates indique que cette technologie est déjà adaptable aux moteurs deux et quatre cylindres pouvant être utilisés dans les petits VUS, les multi-segments et les voitures de taille moyenne, de même que dans le marché des camionnettes de service intense.        

Sans surprise, rien n’a été dit sur des moteurs à essence à piston opposé pour les véhicules de poids moyen et lourd, mais le concept au diesel est toujours en vie. En fait, cet automne, Achates a fait une présentation lors d’une audience publique sur la phase 2 du règlement sur les émissions de GES.    

«En adoptant le moteur [diesel] Achates, les fabricants d’équipement pourront atteindre les objectifs de 2027 avec une solution moins coûteuse que le moteur d’aujourd’hui», a affirmé l’entreprise à des membres du comité de la National Highway Traffic Safety Administration et de l’Environmental Protection Agency.   

De retour à l’essence…

«La combinaison de deux technologies très propres, très efficaces et rentables pourrait bien entraîner un nouveau paradigme dans la conception des moteurs et aider à relever les défis de la mobilité terrestre pendant des décennies», a pour sa part affirmé Dan Hancock, président de DMH Strategic Consulting et vice-président à la retraite, ingénierie globale chez GM Powertrain, et ancien président de SAE International.       

L’allumage par compression de l’essence fait appel à des hautes températures et pressions de cylindres, afin de brûler spontanément l’essence sans avoir recours à des bougies. Achates indique que son moteur à piston opposé s’appuie sur une conception à deux temps pour développer une capacité flexible de traitement et de récupération de l’air, qui fournit la haute température nécessaire à la combustion stable, même à de faibles charges.

De plus, toujours selon Achates, la conception du système de combustion fait appel à deux injecteurs diamétralement opposés afin de permettre un contrôle supérieur de la pénétration du carburant et de la stratification du mélange, pour un allumage robuste et un dégagement contrôlé de chaleur dans le cylindre.             

Argonne National Laboratory travaille au développement de la compression de l’essence dans une série de moteurs de développement classiques depuis près de 10 ans. Son expertise en compression de l’essence, en dynamique des fluides computationnelle ainsi qu’en modélisation et en simulation du moteur sera l’une des clés du succès de ce projet.