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par Canadian Fuels Association

Le moteur à combustion interne a encore de beaux jours devant lui

 |  Association canadienne des carburants, Avenir faible en carbone, Combustibles fossiles, Environnement, Gaz à effet de serre, Raffineries

Ceci est le troisième d’une série d’articles explorant les mythes courants sur les carburants de raffinage et de transport. Dans cette entrée, abordons quelques idées fausses sur la performance environnementale du moteur à combustion interne.

Mythe : Le moteur à combustion interne (MCI) est doté d’une technologie dépassée et n’a plus rien à offrir en matière d’efforts de réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) liées au transport.
En réalité: Le MCI est porteur d’un immense potentiel pour aider à réduire davantage ces émissions.

Les récents progrès en matière de rendement énergétique automobile sont à l’origine de quelques-unes des contributions les plus considérables sur le plan de la réduction des émissions, alors même que la demande de transport, et la consommation de carburant, ont augmenté. On doit principalement ces avancées aux améliorations du moteur à combustion interne (MCI). Des scientifiques et ingénieurs du monde entier estiment qu’ils existent des occasions importantes d’améliorer le rendement énergétique des véhicules à moteur à combustion interne. Des experts considèrent également que les améliorations des technologies de MCI traditionnelles annoncent les réductions à court terme les plus importantes en matière de consommation de carburant et d’émissions de GES. Dans son éditorial de septembre 2019, le International Journal of Engine Research (IJER) a expliqué que « même à l’heure actuelle, les MCI font l’objet d’améliorations continues. Grâce à ces avancées, il est plus compliqué que jamais pour les technologies concurrentes de prendre le dessus sur les MCI. »1

Comme c’est souvent le cas pour le progrès, le perfectionnement du MCI est le fruit de petites étapes successives importantes et non pas d’une percée unique. Voyons quelques exemples.

Une avancée progressive
Des chercheurs de l’Université de Waterloo ont mis au point un système de soupapes totalement variable et économique qui pourrait améliorer le rendement énergétique du MCI de plus de 10 %. Cette technologie « remplace les cames par des cylindres hydrauliques et des soupapes rotatives hydrauliques qui permettent une distribution totalement variable lorsque la vitesse et le couple d’un moteur varient. »2

Le moteur VC-Turbo de Nissan, présenté en 2019, est le premier moteur à taux de compression variables prêt pour la production au monde. Le moteur utilise un mécanisme à bras multiples novateur qui s’adapte automatiquement pour fournir le taux de compression optimal. Un taux de compression élevé permet de réaliser un meilleur rendement, alors qu’un taux de compression faible augmente la puissance et le couple. Nissan affirme que cette variabilité permet au moteur de fournir une amélioration de 35 % en termes de rendement énergétique par rapport à la version V6 précédente.

Le moteur Dynamic Force quatre cylindres de 2,5 litres de Toyota fournit une efficacité thermique d’environ 40 %, d’où une diminution de 10 % de la perte d’énergie calorifique. Ses créateurs ont fait appel à une série d’améliorations, y compris une course plus longue, un taux de compression élevé, des injecteurs de carburant à orifices multiples, une distribution variable intelligente et une injection directe. Autre avantage : une amélioration de 26 % en matière d’économie de carburant par rapport au modèle de moteur précédent.

Combiner les meilleures technologies des moteurs diesel et à essence
La maîtrise du moteur à allumage par compression d’un mélange homogène (HCCI) a échappé pendant des années aux fabricants automobiles parce que la technologie a tendance à livrer tous ses avantages à faibles charges, par exemple, lorsque le moteur tourne au ralenti ou à vitesse de croisière. Le moteur SKYACTIV-X de Mazda est une véritable percée grâce à ce que l’entreprise appelle Spark Controlled Compression Ignition (SPCCI) ou « allumage par compression contrôlé par bougies ». La technologie combine les avantages des moteurs diesel et à essence pour fournir d’impressionnantes améliorations des performances.

En utilisant de l’essence ordinaire, l’allumage SPCCI met sous pression un mélange air/carburant pauvre à un taux de compression beaucoup plus élevé. L’étincelle n’enflamme qu’une faible quantité du mélange air/carburant dans le cylindre. Cela entraîne une hausse de la température qui enflamme le reste du mélange air/carburant sous pression (comme un diesel) qui brûle plus vite et plus complètement que dans les moteurs classiques. Le résultat : le moteur SKYACTIV-X fournit jusqu’à 30 % plus de couple, 10 % plus de puissance et une amélioration de l’économie de carburant jusqu’à 30 % par rapport à son prédécesseur.

Adopter un éventail de solutions
Les innovations technologiques des MCI font partie de la diversité des solutions qui, ensemble, permettront au Canada d’atteindre son objectif de réduction durable des émissions de GES liées au transport. Pour atteindre cet objectif, il n’existe pas de solution unique, et nous croyons qu’il faut à tout prix éviter d’identifier prématurément des solutions gagnantes. Comme l’a expliqué le IJER dans son éditorial de septembre 2019 : « Une meilleure approche consiste à utiliser des données du monde réel pour permettre aux technologies concurrentes de se développer; si elles permettent des améliorations en termes de rendement et de réduction d’émissions, alors elles doivent être mises en œuvre dès que possible. »

1 https://journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/1468087419877990
2 https://engineerthefuture.ca/new-system-revs-efficiency-internal-combustion-engines/

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