26/08/2021
Mahle adapte son allumage en préchambre à l’hydrogène
Depuis un an, plusieurs constructeurs, équipementiers et centres de recherche disposent d’un projet de moteur à combustion d’hydrogène. L’intérêt de ce type de moteur thermique est présenté dans notre dossier « Et si on reconsidérait le moteur thermique à hydrogène ? » publié en janvier dernier. Mahle a révélé travailler sur cette solution en y apportant les avantages de son système d’allumage commandé en préchambre.
Comparé à la pile à combustible, le moteur à combustion d'hydrogène présente plusieurs intérêts qui répondent à l’enjeu de baisse des émissions de gaz à effet de serre, notamment pour l'industrie du poids lourd : disponibilité, durabilité et coût.
Si la vitesse élevée du front de flamme de l'hydrogène est un avantage, sa combustion est cependant intrinsèquement instable et particulièrement sensible au cliquetis et au pré-allumage en cas de points chauds ou de résidus dans la chambre. Une baisse du taux de compression est une solution possible, mais elle diminue le rendement.
La dilution du mélange, c’est-à-dire pauvre et éventuellement combiné à des gaz recirculés, permet de réduire la température de combustion et repousse les limites du cliquetis sans avoir à baisser le rapport volumétrique. Cependant, un allumage à haute énergie est alors requis afin d’assurer un bon fonctionnement.
L’équipementier Mahle a ici repéré une bonne adéquation entre les contraintes du moteur à hydrogène et de son système d’allumage commandé en préchambre active. Le MJI (Mahle Jet Ignition) minimise les risques de combustion anormale et élargit la plage de dilution stable.
Mahle annonce qu’un diesel délivrant 200 kW, n’en fournit plus que 156 kW après transformation pour l’hydrogène, mais l’implémentation du MJI permet de remonter la puissance à 175 kW et des optimisations telles qu’un développement de la stratégie d’injection donne l’opportunité de monter à 190 kW. Quant aux émissions de CO2 sur le cycle « du puits à la roue », elles passent de 0,82 sur le diesel d’origine à 0,38 kg CO2 eq./kWh, soit un niveau comparable à celui d’une pile à combustible PEM (hypothèse : CO2 équivalent avec un hydrogène « gris » sur une moyenne CARB aux USA).
Yvonnick Gazeau
Comparé à la pile à combustible, le moteur à combustion d'hydrogène présente plusieurs intérêts qui répondent à l’enjeu de baisse des émissions de gaz à effet de serre, notamment pour l'industrie du poids lourd : disponibilité, durabilité et coût.
Si la vitesse élevée du front de flamme de l'hydrogène est un avantage, sa combustion est cependant intrinsèquement instable et particulièrement sensible au cliquetis et au pré-allumage en cas de points chauds ou de résidus dans la chambre. Une baisse du taux de compression est une solution possible, mais elle diminue le rendement.
La dilution du mélange, c’est-à-dire pauvre et éventuellement combiné à des gaz recirculés, permet de réduire la température de combustion et repousse les limites du cliquetis sans avoir à baisser le rapport volumétrique. Cependant, un allumage à haute énergie est alors requis afin d’assurer un bon fonctionnement.
L’équipementier Mahle a ici repéré une bonne adéquation entre les contraintes du moteur à hydrogène et de son système d’allumage commandé en préchambre active. Le MJI (Mahle Jet Ignition) minimise les risques de combustion anormale et élargit la plage de dilution stable.
Mahle annonce qu’un diesel délivrant 200 kW, n’en fournit plus que 156 kW après transformation pour l’hydrogène, mais l’implémentation du MJI permet de remonter la puissance à 175 kW et des optimisations telles qu’un développement de la stratégie d’injection donne l’opportunité de monter à 190 kW. Quant aux émissions de CO2 sur le cycle « du puits à la roue », elles passent de 0,82 sur le diesel d’origine à 0,38 kg CO2 eq./kWh, soit un niveau comparable à celui d’une pile à combustible PEM (hypothèse : CO2 équivalent avec un hydrogène « gris » sur une moyenne CARB aux USA).
Yvonnick Gazeau
