Mercedes fait passer le rendement d’un moteur à combustion interne au-dessus de la barre des 50%.

30/09/17

Le constructeur Mercedes a, via son écurie de Formule 1 Mercedes AMG Petronas Motorsport, mis au point le moteur thermique le plus énergétiquement performant du monde.

On définit comme rendement d’un moteur le pourcentage de l’énergie transmise au moteur qui est ensuite récupérée sous forme de travail, ou puissance qui va directement aux roues. Ce rendement est en général relativement faible en ce qui concerne les moteurs thermiques, tournant souvent autour des 30%. En effet, de multiples pertes par frottements ont lieu et l’énergie perdue se dissipe sous forme de chaleur.

L’efficacité énergétique de ce moteur se rapproche donc de celle des moteurs Diesel sur les gros porte conteneurs, qui tourne autour des 60%, mais est encore bien loin du rendement des chaînes de traction électriques, qui flirtent quant à elles avec les 95%.

Pour réaliser cette prouesse, Mercedes AMG Petronas Motorsport s’est concentré sur quatre domaines d’ingénierie :

• Le processus de combustion interne.
En modifiant la géométrie de la chambre de combustion, et en altérant la structure moléculaire de l’essence, les potentiel de l’essence et du moteur en termes d’énergie utile produite ont pu être maximisés.

• Le turbocharger
En s’inspirant de ce qui se faisait dans l’industrie aéronautique et l’industrie poids lourds, le turbocharger, qui récupère la chaleur des gaz d’échappements pour la transformer en électricité, a été séparé en deux parties aux extrémités du moteur : d’un côté le turbo, de l’autre, le compresseur.

• Le stockage de l’énergie électrique
En optimisant l’efficience du pack batterie, la taille de celui-ci a pu être réduite de trois quarts.

• L’électronique de puissance
Permettant de coordonner avec précision le moteur à combustion et les deux récupérateurs d’énergie électrique. Ainsi, sur une distance de course, l’électronique de la chaîne de traction produit 43 billions de calculs.

Dans une chronique pour le site officiel de Mercedes, l’équipe déclare : “Les anciens moteurs atmosphériques ont atteint un pic de 29% d’efficacité énergétique pendant l’ère V8, alors que la dernière fois que nous avions vu ces niveaux de puissance en Formule 1 était en 2005, avec un V10 qui engloutissait du carburant à un niveau énorme de 194 kg/heure. Avoir réduit de moitié le débit d’essence pour la même quantité de puissance, c’est quelque chose.”
“Trois ans et demi après avoir fait ses débuts, l’unité de puissance Mercedes-AMG F1 a désormais atteint un rendement de conversion de plus de 50% pendant des tests sur le banc d’essai à Brixworth.”
“En d’autres termes, il produit désormais plus d’énergie qu’il en perd, une étape remarquable pour tout moteur hybride et surtout de course. Par rapport à 2014, la puissance est de 109 chevaux supérieure tout en utilisant la même quantité de carburant.”

Tout cela aurait été impossible sans les deux principaux composants électriques de ce moteur : le MGU-H et le MGU-K, qui permettent respectivement de récupérer et réutiliser l’énergie produite par la chaleur des gaz d’échappement et l’énergie produite au freinage. Une preuve de plus que la route vers l’efficience énergétique est indissociable de l’électrification du secteur automobile.

N.C.

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