Valeo: le compresseur électrique bientôt de série

Valeo: le compresseur électrique bientôt de série

Guillaume Darding - 20 avril 2015

Si les turbocompresseurs se sont largement améliorés ces dernières années et tendent à se généraliser dans la production automobile actuelle, il n'en reste pas moins que leur apport reste faible à bas régime. Le compresseur électrique pourrait bien pallier à ce défaut.

Le turbocompresseur est entraîné par les gaz d'échappement. Or, à faible régime, le débit de ces derniers est trop faible pour pouvoir entraîner efficacement la turbine de manière à accroître le couple à bas régime. Pour atténuer ce phénomène, les constructeurs peuvent utiliser plusieurs techniques:

  • Compresseur mécanique en remplacement du turbo: une turbine entraînée par le vilebrequin comprime les gaz à l'admission. Actuellement, il est plutôt utilisé sur des moteurs de plus de 4 cylindres (Jaguar XE V6 par exemple). Le compresseur mécanique est efficace dès les plus bas régime. Néanmoins, il diminue sensiblement le rendement moteur, surtout à haut régime s'il n'est pas débrayable.

Compresseur mécanique Eaton

  • Turbo à double entrée (twin-scroll), présent sur la BMW 328i par exemple. Ce type de turbo permet d'optimiser la réponse du turbo à bas régime en appairant les sorties des gaz d'échappement: le débit des gaz au niveau du turbo est plus uniforme au niveau du turbo permettant une mise en action plus rapide de ce dernier.

turbo twin scroll BMW

  • turbo à géométrie variable (VGT): utilisé dans un grand nombre de moteurs diesel.

Turbo à géométrie variable TGV VGT Volvo

  • suralimentation à double étage: elle peut-être réalisée à l'aide d'un gros turbo (puissance à haut régime) et d'un petit turbo plus réactif, c'est le cas du Renault 1.6l dCi Twin Turbo par exemple. Le petit turbo est parfois remplacé par un compresseur mécanique (Volvo XC90 T8).

twin turbo - turbos séquentiel - Borgwarner

Les véhicules hybrides (Audi A3 Sportback e-tron, BMW i8,...) peuvent apporter un réel gain de confort à bas régime, que ce soit en démarrant uniquement avec son moteur électrique (un moteur électrique dispose de la quasi-totalité de son couple dès les plus bas régimes) ou en couplant les deux moteurs. Le poids ne plaide cependant pas en leur faveur (ils emportent deux moteurs, voire plus, et les batteries) à l'exception des supercars, capables de hautes performances (Ferrari LaFerrari, McLaren P1, Porsche 918): ce niveau de technologie n'est toutefois pas (encore) accessibles au grand public.

L'alterno-démarreur, lui aussi proposé par Valeo (i-StARS) sur certains véhicules du groupe PSA notamment, offre un apport à bas régime (il fournit une puissance de l'ordre d'une dizaine de chevaux et d'une cinquantaine de newton-mètres), bien que son système ne soit efficace que sur une plage trop restreinte du fonctionnement du moteur thermique (juste au-delà du régime de ralenti).

Alterno-démarreur Valeo i-StARS

Ainsi, le compresseur électrique pourrait être une bonne alternative car il permet à la fois d'optimiser la courbe de couple à bas régime, sans être pénalisant à haut régime et sans grever le poids. Ces avantages sont contrebalancés par le coût de la technologie (ce qui implique que le compresseur électrique ne sera disponible, à court terme, que sur des modèles haut de gamme) et la consommation électrique.

Concernant ce dernier défaut, les nombreux progrès en matière de récupération d'énergie (notamment au freinage) permettent de minimiser l'impact en matière de consommation électrique. Une batterie Li-ion fonctionnant en 48V (contre 12V pour une batterie standard) de faible capacité alimente le compresseur (les batteries d'un véhicule électrique dépassant les 400V).

En rachetant la technologie en 2011 à CPT (après 3 années de collaboration), une jeune entreprise britannique (qui s'était elle-même portée acquéreur des travaux en cours de développement auprès de Visteon), Valeo devrait être en mesure de proposer le compresseur électrique en première mondiale dès l'année prochaine (vraisemblablement sur le nouveau Q7). Néanmoins, les concurrents devraient vite rejoindre l'équipementier français dès 2017.

Valeo - compresseur électrique

Audi travaille de longue date avec Valeo au développement du compresseur électrique. Le constructeur allemand a déjà présenté deux concepts  équipés de cette technologie: l'A6 TDI concept et le RS5 TDI concept, sans oublier la R18 e-tron (prototype LMP1 utilisé aux 24h du Mans et dans le championnat d'endurance WEC).

Source: Automotive News Europe
Crédits photos: Eaton (compresseur mécanique), BMW (turbo twin-scroll), Volvo (turbo VGT), Borgwarner (suralimentation à double étage), Valeo (alterno-démarreur, compresseur électrique), Audi (Audi RS5 TDI concept)

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Commentaires
Guillaume Darding à propos de l'article «Normes Euro 6 : vue d'ensemble»

Hier

Bonjour Chevallier, votre commentaire à propos de l'efficacité des systèmes SCR repose sur des données qui sont obsolètes car elles reposent sur les normes Euro 6b. Les SCR ont largement évolué depuis : plus proches du moteur et injecteurs plus performants en particulier. D'autre part, je rappelle que les SCR existent depuis de nombreuses années sur les poids lourds, donc les constructeurs n'ont pas attendus de les implanter dans les lignes d'échappement des automobiles pour découvrir subitement des problèmes de températures, "niant" tous les problèmes comme vous l'affirmez ! Concernant Amminex, si la technologie est prometteuse, elle est identique, dans son concept à de l'Adblue !!! Le SCR consiste à faire réagir du NH3 avec le NOx. La différence dans le cas d'Amminex (ou Faurecia ASDS, c'est selon), c'est que le NH3 est stocké directement à l'état gazeux tandis que dans le cas de l'Adblue, il faut convertir le liquide en gaz puis l'urée en NH3. Soit, mais le NH3 gazeux, il faut le stocker, ne pas le relâcher dans la nature (c'est un gaz toxique) et contrôler le débit dans les gaz d'échappement. Donc, la solution Amminex a aussi ses défauts, mais surtout, comment concevez-vous le changement de cartouche une fois celle-ci vide ? D'ailleurs, il faut un minimum de 2 cartouches (le temps de pouvoir changer la cartouche vide, la réduction des NOx doit impérativement être opérationnelle - donc question encombrement, c'est franchement discutable) et il y a un grand risque d'avoir un nombre incalculable de références de cartouche. Et qui va les changer ? Pensez-vous que tous les constructeurs vont s'entendre sur une seule référence de cartouche ? La manipulation de cartouche NH3 ne peut pas être faite pas n'importe qui (notamment, il est impensable de se retrouver avec des cartouches dans la nature). La technologie Amminex a fait ses preuves sur des flottes de bus, mais vous la survendez allègrement. En l'état, elle ne peut pas être déployée sur des véhicules particuliers : en raison de ses contraintes, probablement de son coût, mais surtout, les systèmes SCR avec AdBlue sont largement compétitifs en terme d'efficacité.

Guillaume Darding à propos de l'article «Présentation moteur : Mazda Skyactiv-X»

Hier

Bonjour David, le Skyactiv-X est effectivement équipé d'un système EGR et d'un filtre à particules (voir le paragraphe au sujet de l'échappement). Concernant la fréquence plus élevée du changement des bougies pour le Skyactiv-X, elle est surtout due à la présence de l'EGR refroidi par eau (même phénomène pour le Skyactiv-G 2.5 turbo, non commercialisé en Europe) et non au mode de combustion du moteur.

Chevallier à propos de l'article «Normes Euro 6 : vue d'ensemble»

Hier

Normes Euros 6, entre la poire et le fromage. ….s’agissant des moteurs diesel, dont la critique des systèmes Adblue (injection d’urée dans un catalyseur de réduction des Nox SCR) reste à faire. Les constructeurs automobiles ont mis une chape de plomb sur le manque patent d’efficience et de fiabilité des systèmes d’injection d’Adblue (solution aqueuse (32,5% d’Urée + 67, 5% d’eau distillée) qu’ils ont développés …de l’aveu même des sous-traitants comme Faurecia que le fabrique pour PSA, ne parvenant qu’à réduire seulement 32% des Nox d’un moteur diesel, violant délibérément la norme Euro 6b. Des réservoirs d’Adblue, curieusement sans évent d’arrivée air atmosphérique, ceux de 2015 de 1ère génération, des constructeurs ayant oublié leurs classiques (ce vase d’Eme Mariotte, des années 1660, qui l’avait…) avec des pompes immergées très vite défaillantes, des causes de surcharges, mal identifiées, conduisant aussi à des injecteurs obturés par une Urée assez corrosive, au même titre que la soude caustique, corrodant les aiguilles… Des définitions de composants mal calibrées eu égard à l’endurance qu’en attendaient les automobilistes diésélistes, un plancher de 160 000 Km, sans ennui… Des constructeurs qui ont sous-estimé la stabilité dans le temps de cet Adblue, niant sa décomposition avec la température entre 30-41°C, niant l’évaporation de l’eau de la solution, liée à l’agitation du roulage, faisant croitre dans le temps la viscosité cinématique de cette solution (coagulation partielle des molécules d’Urée)… de même que la cristallisation de celles-ci sous température négative de -11°C, obligeant à installer un réchauffeur dans le réservoir. Des automobilistes abusés, dans la p’urée au regard de cette norme Euro-6b, en vigueur depuis septembre 2015, qui croyaient ne pas polluer l’environnement (Nox) brutalement contraints, sous OBD inquisiteur, aux remplacements forcés de leur Kit Adblue défaillant, souvent à leurs frais, remplacés par de flambants Kits réservoirs-pompes, qui, sans améliorer le petit 32% d’efficience de dépollution, sont en évolution masquée par des constructeurs voulant en améliorer l’endurance, sans se mouiller, sans en informer les propriétaires des véhicules, y ayant fait intégrer, à la hussarde, un mécanisme d’auto-nettoyage qui se manifeste par une nette émission de décibels durant 5 à 6 secondes, à chaque mise à l’arrêt du véhicule... des automobilistes cobayes, alimentant les comptes d’exploitation des Faurecia-Plastic-Omnium & consorts. …Quantité de ceux-là, échaudés, qui, s’ils avaient eu vent de cette galère, auraient reporté leurs achats sur des véhicules à essence, dès 2015. Un Diesegate à l’intérieur de l’autre… que l’on ne veut pas voir ? D’autant plus que cette technologie de l’Adblue est clairement dans l’obsolescence, depuis la prise de contrôle de la startup danoise, Amminex, à 91,5 % par l’équipementier Faurecia au mois de décembre 2016, 5 années déjà... Une startup qui a développé, dans les années 2012, une solution innovante, économique et très performante, venant à bout des 99 % d’émissions d’oxyde d’azote d’un moteur diesel, un procédé de stockage de l’ammoniac sous forme solide, par l’utilisation de sels métalliques de chlorure de Strontium, agissant comme une éponge, stockant de grande quantité d’ammoniac, sous un très faible volume, aisément utilisable à travers un classique catalyseur SCR, pour réduire ces Nox en Azote gazeux et en vapeur d’eau, des gaz inoffensifs pour l’environnement. Un système ASDS (Ammonia Storage and Delivery System), dont on attend fébrilement les Kits de remplacement pour les installer sans difficulté, en lieux et place, puisque beaucoup moins encombrant que leurs aïeux "Kits Adblue" défaillants et obsolètes, l’atmosphère des villes n’en pouvant plus d’attendre… On peut se poser la question si ces 5 années n’ont pas plutôt, chez Faurecia, servi à développer cette catalyse, sans poison, de l’Ammoniac ou l’Hydrazine pour en tirer l’Hydrogène nécessaire à la pile à combustible des futurs véhicules de tourisme, électrifiés... ? Un moyen danois pour d’abord permettre à ces automobilistes, d’amortir l’investissement de leur véhicule diesel sur plus longue période de roulage, sans interdiction d’utilisation… Donner du temps au temps pour qu’ils puissent économiquement passer à l’électrique ensuite…

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