Le Southwest Research Institute présente un moteur à combustion interne à hydrogène (H2-ICE) capable d’atteindre un couple comparable aux moteurs diesel pour véhicules utilitaires moyens. Conçu avec turbo, conduits d’admission revus et injecteurs spécifiques, le projet vise une intégration pratique dans des châssis de camionnettes et camions moyens.
SwRI atteint un couple proche du diesel grâce au turbocompresseur
SwRI a centré le développement sur la restitution de couple à bas régime, critère clé pour les véhicules utilitaires. L’équipe a intégré un turbocompresseur calibré pour compenser la faible densité énergétique volumétrique de l’hydrogène, ce qui permet de soutenir des charges similaires à celles d’un moteur diesel.
Les essais sur banc montrent une réponse de charge améliorée, avec une plage de couple utilisable adaptée aux applications moyen-duty. Aucune valeur de puissance ou de rendement n’a été communiquée, la communication se limitant aux caractéristiques qualitatives et au comportement dynamique observé pendant les campagnes d’essais.
Le groupe de travail a mis l’accent sur l’optimisation des surpressions et du débit massique pour maximiser la densité d’air en cylindre, tout en restant compatible avec les contraintes thermiques et de résistance des composants. Le système de suralimentation joue un rôle central dans l’équilibre entre performances et robustesse opérationnelle.
Géométrie d’admission et soupapes agrandies pour améliorer le remplissage
Les modifications mécaniques portent sur une révision de la géométrie des conduits d’admission et l’installation de soupapes d’admission plus grandes. Ces ajustements augmentent le débit volumétrique et atténuent l’impact de la faible masse volumique de l’hydrogène.
La conception intègre un profil d’admission optimisé pour des vitesses d’écoulement supérieures et une meilleure distribution du mélange, réduisant les hétérogénéités en charge partielle. Des simulations CFD et des mesures sur banc ont guidé les ouvertures de valve et les angles d’attaque des conduits.
Ces choix mécaniques ont permis d’améliorer la stabilité de combustion et la répétabilité cycle à cycle, critères essentiels pour un usage commercial. Les solutions proviennent d’un moteur pent-roof dérivé d’une architecture essence, adapté pour la combustion d’hydrogène.
Injecteurs H2 dédiés et calibrations logicielles sur mesure
L’approche logicielle et d’injection a commencé par des essais sur un cylindre unique avant de monter en version multi-cylindres. Des injecteurs spécifiques ont été développés pour doser l’hydrogène en port injection, avec des temps d’ouverture réduits et une répétabilité accrue.
Le système de commande moteur comprend des cartographies d’allumage et d’injection adaptées aux vitesses de flamme élevées de l’hydrogène, ainsi que des stratégies anti-préallumage et de contrôle de cliquetis. Les calibrations sont signées SwRI et ajustées pour maintenir la stabilité en charge et sur régime variable.
La collaboration avec un client industriel et des fournisseurs Tier 1 a permis d’industrialiser les composants et d’anticiper l’intégration dans des châssis commerciaux, facilitant la montée en volume et la maintenance.
Émissions : CO2 quasi nul selon la production d’hydrogène, NOx gérables
Sur le plan climatique, le moteur fournit des émissions de CO2 quasi nulles au pot d’échappement si l’hydrogène est produit par voies bas-carbone. L’empreinte dépend directement du mode de production de l’énergie et du vecteur hydrogène utilisé.
L’équipe signale la possibilité de NOx à l’échappement, mais les premiers réglages d’après-traitement et de calibration montrent des chiffres comparables aux meilleurs programmes diesel low-NOx menés par SwRI. Des niveaux mg/hp-hr en chiffres simples ont été visés sur la majorité des régimes d’exploitation.
La stratégie combine gestion de la combustion, recirculation des gaz et solutions d’aftertreatment calibrées pour minimiser les oxydes d’azote sans pénaliser le couple utile au véhicule.
| Caractéristique | Moteur diesel typique | H2-ICE SwRI (déclaration) |
|---|---|---|
| Couple | Élevé à bas régime | Comparable au diesel selon SwRI |
| CO2 pot d’échappement | Significatif | Quasi nul, selon production H2 |
| NOx | Variable, nécessite SCR | Produits, mais contrôlables avec aftertreatment |
| Puissance / rendement | Valeurs standard connues | Non communiquées publiquement |
