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Utiliser les technologies du moteur à combustion pour de nouveaux types d’entrainement

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De l'ancien au nouveau

Bien que tout soit OK pour l’électromobilité : à certains endroits, les véhic. à combustion subsisteront encore un certain temps.

Pendant longtemps, le développement de composants automobiles n’était pas fait pour les impatients. Le moteur à combustion interne a pris plus d’un siècle pour évoluer par petites touches. Les grandes avancées étaient plutôt l’exception. L’avènement de l’entraînement électrique à batterie a changé la donne, du moins dans un passé récent. Car actuellement, pour nos experts en ingénierie, les tâches dans le développement de véhicules – et plus particulièrement autour de l’entraînement, des gaz d’échappement et de la gestion thermique – sont particulièrement complexes. D’une part, la société exige une transformation rapide de la mobilité individuelle, ce qui nécessite des technologies adaptées. D’autre part, les bonnes réponses sont loin d’avoir été trouvées dans tous les domaines du secteur de la mobilité, de sorte que les « anciennes » technologies ne disparaîtront pas non plus du jour au lendemain. Lutz Scholten, responsable du secteur d’activités « Emission Reduction Solutions » explique pourquoi il sera utile dans les prochaines années de penser dans plusieurs directions pour générer le maximum de synergies possibles.

C’est avec les tuyaux anciens que l’on fait les véhicules de demain


« De nos jours, on nous demande souvent pourquoi nous continuons à travailler sur le moteur à combustion alors qu’il sera de toute façon bientôt complètement remplacé par l’électrique et d’autres technologies », raconte cet ingénieur de formation. D’une part, ce n’est pas vrai pour tous les secteurs des transports – nous y reviendrons plus tard. D’autre part, cet ingénieur fait son travail depuis plus de 30 ans, il a vécu au plus près au rythme de l’innovation et il croit que le summum du développement n’est pas encore atteint : « Il y a 20 ans, une berline six cylindres était le nec plus ultra en Allemagne, avec un moteur puissant de trois litres et un son tout à fait merveilleux. Des valeurs de consommation évidemment mauvaises du point de vue actuel ».

Aujourd’hui, il est possible de produire quasiment la même puissance avec un hybride à trois cylindres, équipé de turbocompresseurs, d’une boîte de vitesses automatique et d’un système de recyclage des gaz d’échappement – notamment grâce aux tuyaux et aux tubulures qu’il n’a cessé de perfectionner avec son équipe. En effet, il est notoire que les exigences légales sont devenues de plus en plus strictes au fil des années dans le monde entier, en particulier dans le domaine des gaz d’échappement. « Personnellement, je me réjouis à chaque fois que l’UE ou une autre autorité de régulation établit des règles encore plus strictes sur le degré de propreté que doit avoir un véhicule », sourit le Dr. Scholten, « car il y aura alors un nouveau défi à relever, que nous pourrons résoudre en collaboration avec les constructeurs automobiles. Et là, nous avons certainement encore une marge de progression ».

Les oppositions technologiques ne s’excluent pas toujours

Et comment cela s’accorde-t-il avec la transformation vers des concepts de propulsion durables ? « C’est simple », explique le Dr. Scholten, « nous nous concentrons en grande partie sur les technologies qui peuvent être utilisées ailleurs que dans un concept de propulsion ». En effet, près de 70 % des composants du véhicule – y compris les tuyaux et les tubulures, pour la gestion thermique par exemple – peuvent également être utilisés sous une forme identique, similaire ou améliorée dans des véhicules propulsés électriquement par une batterie ou des piles à combustible. « Partout où il y a une réaction électrophysique il est possible de bien transférer nos technologies existantes, et contribuer ainsi à la transition en douceur du moteur à combustion vers d’autres concepts de propulsion ». En effet, il n’est pas possible de basculer simplement l’interrupteur, et de se concentrer uniquement sur un scénario de mobilité, que ce soit sur la route ou dans les bureaux de développement de Continental.

Les jours des camions diesel sont comptés

C’est particulièrement vrai pour le secteur des véhicules utilitaires. « Contrairement aux voitures particulières, pour lesquelles les constructeurs se sont engagés en faveur de l’entraînement électrique à batterie pour les années à venir, ce concept n’est pas encore la panacée pour le secteur de la logistique et du transit », explique le Dr. Lutz Scholten. Pour remplacer la technologie diesel qui équipe encore la plupart des camions dans le monde, il faut une plus grande autonomie, et des temps de ravitaillement plus courts que ce que peut offrir actuellement un entraînement électrique.

Dr. Lutz Scholten, responsable du secteur d’activités « Emission Reduction Solutions » Une solution possible réside dans la technologie des piles à combustible. C’est pourquoi lui et son équipe travaillent par exemple sur les propriétés de perméabilité des tuyaux et des tubulures. Il explique : « Même pour les camions diesel, il est important que les conduites ne rejettent pas de carburant ou ses vapeurs à l’extérieur. C’est encore plus important pour l’hydrogène, dont les molécules sont encore plus petites ». De plus, une pile à combustible a également besoin d’air comprimé pour réagir avec l’hydrogène. « En ce sens, la structure n’est pas si différente de celle d’un moteur à combustion turbocompressé ».

Une autre technologie transférable, aux yeux de Scholten, est celle des tuyaux d’échappement chauffants, développés à l’origine pour les moteurs diesel des voitures. Il est bien connu que ces derniers n’émettent pas seulement du CO2, mais aussi des oxydes d’azote nocifs pour la santé, qui sont rendus inoffensifs par l’injection d’urée. L’urée est toutefois sensible et flocule rapidement lorsque les températures sont trop fraîches. « C’est pourquoi nous avons développé il y a des années des conduites chauffées électriquement afin d’éviter les obstructions dans le système de conduites », explique-t-il.

Les piles à combustible posent un problème similaire, car elles émettent de la vapeur d’eau comme dans le gaz d’échappement, qui se dépose sur les parois des conduites, et se transforme en glace lorsque les températures sont négatives. « Ici, le principe est tellement similaire qu’il nous suffit en fait de concevoir les conduites avec la bonne géométrie et le bon diamètre pour pouvoir les utiliser également dans les véhicules à pile à combustible ».

Par ailleurs, il existe bien sûr des technologies qui présentent une grande continuité. « Les gros camions, par exemple, ont besoin de systèmes hydrauliques à haute pression pour que l’essieu directeur puisse être déplacé à l’arrêt », explique le Dr. Scholten. « Et cela ne fait aucune différence si le véhicule est propulsé par un moteur diesel, un accumulateur électrique ou une pile à combustible ». Néanmoins, ces composants sont eux aussi soumis à un processus continu d’amélioration et de gains en efficacité. « Dans aucun de ces domaines, nous ne pouvons et ne voulons nous reposer sur nos lauriers, car de mon point de vue, le diesel sera encore utilisé très longtemps, en particulier dans les véhicules utilitaires ».

Vers un avenir sans émissions grâce à l’hydrogène ?


Le nouveau Centre de vente et de compétence pour la technologie des conduites à Yokohama au Japon travaille aussi dans cette voie pour y arriver dans un avenir pas trop lointain. « Les Asiatiques ont au moins une longueur d’avance sur nous en matière d’hydrogène », reconnaît le Dr. Lutz Scholten. « C’est donc une étape logique pour nous de renforcer la coopération avec les spécialistes des entraînements des leaders technologiques locaux, directement chez eux ».

Avec sa stratégie adoptée dès 2017 pour devenir une « Société hydrogène », le Japon – un pays entouré d’eau – offre des conditions optimales. Selon les rumeurs, à partir de 2030, jusqu’à 800 000 véhicules à hydrogène devraient y être produits et immatriculés localement – par an. « Et le professeur Wolfgang Reitzle, membre de notre conseil d’administration, a encore récemment souligné que l’hydrogène offrait la possibilité d’une société mondiale vraiment exempte d’émissions, au-delà de la mobilité individuelle », conclut le Dr. Lutz Scholten. Lui et son équipe veulent participer activement à cette transformation – en transférant à leurs successeurs les connaissances accumulées au fil des décennies sur les « anciennes » technologies.