Un système d’allumage innovant, l’utilisation de l’hydrogène comme combustible supplémentaire, un revêtement isolant et de nouveaux matériaux pour les dispositifs de post-traitement sont réunis pour développer un nouveau modèle d’essence qui pourrait atteindre un rendement maximum de 50%.
Projet européen Eagle
Il s’agit du projet européen Eagle (Efficient Additivated Gasoline Lean Engine) pour le développement d’un moteur à essence à haut rendement, mené par les sociétés Renault, Ifpen, FEV, Continental et Saint-Gobain en collaboration avec les universités polytechniques de Naples (Italie), Aachen (Allemagne) et Valencia.
Ce système de combustion très efficace intègre des technologies de pointe telles qu’un système d’allumage innovant, l’utilisation de l’hydrogène comme combustible supplémentaire pour maintenir une combustion ultra pauvre, ainsi qu’un revêtement isolant pour réduire les pertes de chaleur et de nouveaux matériaux pour les dispositifs de post-traitement.
Objectif principal
L’objectif principal du projet mené par le centre de recherche de l’Ifpen, qui coordonne également la participation de huit partenaires allemands, français, italiens et espagnols, est de réaliser un moteur à essence jusqu’à 20% plus efficace que les moteurs actuels.
Le projet évalue différentes technologies avancées afin de développer un moteur innovant capable de faire passer son efficacité maximale de 40% à 50% et ainsi atteindre la cible des 50g de CO2 émises/kilomètre.
A cette fin, des travaux sont en cours sur trois types différents de technologies : l’isolation thermique dans certaines parties du moteur pour réduire les pertes de chaleur, l’injection d’hydrogène et le développement d’un système d’allumage très efficace dans les mélanges ultra pauvres pour améliorer la combustion, ainsi que l’utilisation de nouveaux matériaux pour les dispositifs de traitement ultérieur des NOx (oxyde d’azote).
L’architecture du véhicule hybride a été définie, ainsi que les cycles de conduite à utiliser, un modèle adapté d’architectures hybrides a été développé pour simuler les conditions de conduite les plus extrêmes en termes d’émissions de CO2 et il a été conclu qu’un véhicule hybride plug-in avec un moteur à combustion interne hautement efficace pourrait atteindre la cible de réduction de CO2.
Un système intelligent d’isolation thermique
Grâce à un système intelligent d’isolation thermique dans différentes parties du moteur, il est possible de réduire la différence de température entre le gaz dans la chambre de combustion et les parois du moteur pendant un cycle moteur complet, ce qui minimise les pertes de chaleur.
Des études paramétriques ont été réalisées au Centre des Moteurs de l’Université Polytechnique de Valence (UPV) afin de définir les principales caractéristiques du revêtement nécessaire et d’évaluer le gain possible en perte de chaleur.
A partir des résultats obtenus, le centre Saint-Gobain a développé un nouveau type de revêtement avec un matériau renforcé et une structure basée sur la technique de l’injection plasma.
La pertinence et l’efficacité de ce revêtement sont en cours d’évaluation dans un moteur de recherche de l’Ifpen, utilisant les techniques les plus récentes pour mesurer la température de surface de la chambre de combustion.
Les effets du mélange
Les effets du mélange de petites quantités d’hydrogène avec le débit d’admission d’air et les mesures expérimentales dans un moteur monocylindre ont été étudiés pour définir son efficacité et ses émissions et une petite préchambre a été conçue intégrée dans la culasse dans laquelle une petite quantité d’un mélange air-carburant est allumée et le front turbulent de flamme est injecté dans la chambre principale par de petits orifices.
Compte tenu du défi posé par ce nouveau système de combustion, un nouveau catalyseur de stockage de NOx est mis au point, en commençant par une étude expérimentale de divers matériaux de base.
L’idée est d’optimiser la performance de la réduction des NOx dans les phases de régénération et aussi de réduire la capacité de stockage d’oxygène, réduisant ainsi la production de CO2 supplémentaire.
Le projet Eagle a passé avec succès son évaluation à mi-parcours et il est prévu que cette année 2019 une unité de démonstration sera préparée et testée avec le moteur de démonstration multicylindre final fabriqué par Renault.
