Dans la course mondiale pour développer des technologies de mobilité à l’hydrogène visant la neutralité carbone, une invention inédite en Corée du Sud permettant de faire fonctionner un moteur de voiture de tourisme de 2 litres entièrement à l’hydrogène a été mise au point.
Une équipe de recherche* a développé un « moteur à injection directe d’hydrogène » fonctionnant entièrement à l’hydrogène et a démontré son excellence de classe mondiale grâce à une évaluation des performances.
L’équipe de recherche conjointe de KIMM et de Hyundai-Kia Motor Company (HMC) a injecté de l’hydrogène directement dans la chambre de combustion du moteur d’un véhicule hybride existant, avec une pression supérieure de plus de 30 fois à la pression atmosphérique (soit une pression de plus de 30 bars).En utilisant un turbocompresseur améliorant les performances du moteur, l’équipe de recherche a pu maintenir une haute efficacité thermique dans tous les domaines, de l’allumage du moteur à la limite supérieure de la charge du moteur, permettant ainsi un fonctionnement stable du moteur dans toutes les conditions de fonctionnement.
Comparaison avec les moteurs conventionnels
Dans le cas des « moteurs à injection indirecte » conventionnels, la quantité d’air entrant dans la chambre de combustion diminue en raison de l’espace occupé par le carburant à l’hydrogène à l’état gazeux, ce qui entraîne une baisse de l’efficacité énergétique et une dégradation des performances du moteur en raison du retour de flamme du mélange hydrogène-air.
Le « moteur à injection directe d’hydrogène » nouvellement développé par l’équipe de recherche conjointe a résolu fondamentalement le problème du retour de flamme en injectant directement le carburant à l’hydrogène sous haute pression dans la chambre de combustion.
Parallèlement, le taux de compression élevé, la stratification du carburant et la combustion ultra-maigre contribuent à maximiser l’efficacité thermique et à améliorer les performances de puissance, tout en réduisant la quantité d’émissions nocives.
Impact environnemental
Comparé aux moteurs à essence, le moteur à hydrogène nouvellement développé permet de réduire les émissions de dioxyde de carbone et de particules fines de 99 % et 90 % respectivement, ce qui répond aux exigences de l’Union européenne en matière de véhicules à zéro émission.
De plus, le moteur à hydrogène émet des oxydes d’azote de moins de 15 ppm même sans système de post-traitement purifiant les gaz d’échappement, atteignant une efficacité thermique élevée allant jusqu’à 40 %.En synthèse
La technologie du moteur à injection directe d’hydrogène développée par l’équipe de recherche conjointe KIMM et HMC représente une avancée majeure dans le domaine de la mobilité à l’hydrogène. Ce moteur innovant offre des performances de pointe, une efficacité thermique élevée et une réduction significative des émissions polluantes, contribuant ainsi à la transition vers une mobilité plus durable et respectueuse de l’environnement.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce qu’un moteur à injection directe d’hydrogène ?
Un moteur à injection directe d’hydrogène est un type de moteur à combustion interne qui utilise l’hydrogène comme carburant et injecte directement l’hydrogène sous haute pression dans la chambre de combustion.
Comment fonctionne le moteur à injection directe d’hydrogène ?
Le moteur injecte de l’hydrogène directement dans la chambre de combustion à une pression supérieure à 30 fois la pression atmosphérique, ce qui permet de maintenir une haute efficacité thermique et d’améliorer les performances de puissance.
Quels sont les avantages du moteur à injection directe d’hydrogène ?
Le moteur à injection directe d’hydrogène offre une meilleure efficacité thermique, des performances de puissance améliorées et une réduction significative des émissions polluantes par rapport aux moteurs à injection indirecte conventionnels.
Quel est l’impact environnemental du moteur à injection directe d’hydrogène ?
Le moteur à hydrogène réduit les émissions de CO2 et de particules fines de 99 % et 90 % respectivement, répondant ainsi aux exigences de l’UE en matière de véhicules à zéro émission.
Qui a développé cette technologie de moteur à hydrogène ?
La technologie a été développée par une équipe de recherche conjointe du Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM) et de Hyundai-Kia Motor Company (HMC).
Des chercheurs mettent au point un moteur de 2 litres fonctionnant entièrement à l’hydrogène
À l'heure où le monde s'efforce de passer aux carburants verts pour atteindre la neutralité carbone, les sources d'énergie utilisant l’hydrogène ont la cote. Des chercheurs sud-coréens ont ainsi mis au point une nouvelle technologie permettant à un moteur de deux litres de fonctionner par "injection directe d’hydrogène" dans la chambre de combustion, qui promet de le rendre plus viable pour la production de masse, selon Interesting Engineering.
Il est destiné aux voitures particulières. Ce sont, d’après le site service-public.fr, des véhicules à moteur, construits et conçus pour le transport de personnes, ayant au moins quatre roues, comportant, en plus du siège du conducteur, huit places assises au maximum, et dont le poids total en charge autorisé (PTAC) est inférieur à trois tonnes et demie.
Un moteur fonctionnant entièrement à l'hydrogène
Il s’agit plus précisèrent d’un moteur à hydrogène à injection directe de 2 litres qui fonctionne entièrement à l’hydrogène. Il a été mis au point par des chercheurs de l'Institut coréen des machines et des matériaux (KIMM) et du laboratoire de recherche sur les moteurs à zéro carbone de Hyundai-Kia Motor Company (HMC).
Pour ce faire, ces derniers ont injecté de l’hydrogène directement dans la chambre de combustion du moteur d’un véhicule hybride existant, avec une pression supérieure de plus de 30 fois à la pression atmosphérique (soit une pression de plus de 30 bars).
"Cette méthode utilise un pré-mélange de combustion qui permet une combustion ultra-faible et présente l'avantage de ne pas entraîner de perte de pompage, car le rendement est contrôlé par la quantité de carburant injectée sans étrangler l'air d'admission", indiquent les chercheurs dans leur étude publiée dans Science Direct.
De plus, comme il n'y a pas d'hydrogène gazeux dans le tuyau d'admission, il n'y a pas de retour de flamme, ce qui est fréquent dans les moteurs à hydrogène.
Une réduction drastique des émissions de CO2 et de particules fines
En raison de la baisse de la température de combustion, la combustion ultra-faible produit de faibles émissions de NOx (oxydes d'azote émises par la combustion des carburants fossiles, NDLR) et un bon rendement thermique dans les situations de charge partielle.
En effet, selon l'équipe de recherche, le nouveau moteur à hydrogène permet de réduire les émissions de dioxyde de carbone et de particules fines respectivement de 98 % et 90 % par rapport aux moteurs à essence, ce qui est conforme aux réglementations de l'Union européenne en matière de voitures à zéro émission.
En outre, le moteur à hydrogène atteint un rendement thermique élevé de 40 % tout en émettant des oxydes d'azote inférieurs à 15 ppm, même en l'absence d'un système de post-traitement qui nettoie les gaz d'échappement. Un moteur qui promet d'être plus respectueux de l'environnement tout en faisant preuve d'efficacité. Mais les chercheurs doivent encore tester ce moteur à grande échelle pour vérifier la durabilité de la nouvelle technologie à long terme.