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Tous les hybrides ne disposent pas de moteurs électriques et de batteries

Tous les hybrides ne disposent pas de moteurs électriques et de batteries

En matière de transport, l'hybridation n'est pas nouvelle. Les voitures et les camions hybrides combinant un moteur électrique et un moteur à essence remontent au début du XXe siècle. Les locomotives hybrides diesel-électriques sont en service depuis des années et, dans les années 1970, un petit nombre d'autobus diesel-électriques a commencé à apparaître. À une plus petite échelle, un cyclomoteur est un hybride: il combine la puissance d'un moteur à essence à la puissance de pédale du cycliste.

Ainsi, tout véhicule qui combine deux sources d’énergie ou plus est considéré comme un véhicule hybride (HV). Aujourd’hui, lorsque l’hybride et le véhicule sont utilisés ensemble - par exemple, Toyota Prius, Ford Fusion Hybrid ou Honda Civic Hybrid -, ce véhicule est un véhicule hybride électrique (HEV). Chacun de ces véhicules combine un moteur à combustion interne (ICE) et un moteur électrique qui reçoit l’électricité d’un bloc-batterie.

Les systèmes hybrides essence et diesel-électrique actuels sont des merveilles très complexes en matière de conception et d'exploitation. Les composants comprennent des contrôleurs, des générateurs, des convertisseurs, des inverseurs, un freinage par récupération et, bien sûr, un bloc-batterie - hydrure de nickel-métal ou ion lithium.

Les VHE offrent des avantages que leurs homologues à essence ou diesel classiques ne possèdent pas: économie de carburant accrue et moins d'émissions nocives sortant du tuyau d'échappement. Mais pour obtenir les mêmes résultats, tous les véhicules hybrides n’ont pas besoin de moteurs électriques et de batteries.

Voici trois systèmes hybrides alternatifs. L'un d'entre eux est maintenant employé dans les gros camions et pourrait trouver son chemin dans les voitures, un devrait apparaître dans une BMW 2016 et le troisième pourrait être sur la route dans trois ans.

Hydraulique - pas seulement pour les gros chiens

En août dernier, j'ai publié un article sur un système hybride hydraulique qui est introduit dans de gros camions à ordures diesel, ceux qui viennent une fois par semaine ramasser nos déchets. Dans un bon jour, un transporteur de déchets atteindra 4 à 5 mpg. Ensuite, il y a tous ces polluants méchants et méchants qui s'échappent des cheminées d'échappement.

Mais grâce à l'Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis, oui, ces mêmes gouvernements qui surveillent les lois environnementales et les tests de consommation de carburant, un système hybride hydraulique dont ils sont les pionniers, permettent d'économiser jusqu'à 33% d'économie de carburant sur les gros engins de forage et de réduire les émissions de carbone. dioxyde de carbone (CO2) de 40 pour cent.

Le principe du système hydraulique est similaire à un VHE. Il récupère une partie de l'énergie normalement perdue sous forme de chaleur par les freins du véhicule. Mais au lieu d’une batterie, un système hydraulique utilise des pistons pour capter l’énergie gaspillée en comprimant l’azote stocké dans un réservoir, appelé accumulateur.

Lorsque le conducteur lâche la pédale d'accélérateur, les roues entraînent une pompe hydraulique qui pompe le fluide hydraulique pour comprimer le gaz azote et ralentit le chariot. Lorsque le conducteur accélère, l'azote se dilate et pousse un piston dans un cylindre rempli de fluide hydraulique. Cette action aide le moteur diesel à faire tourner les roues arrière.

Le système hydraulique fonctionne remarquablement bien sur les gros chariots, mais qu’en est-il des camions légers ou des voitures de tourisme? Le Centre pour une puissance fluide efficace et compacte (CCEFP), un centre de recherche technique de la National Science Foundation à Minneapolis, dans le Minnesota, y travaille.

Le véhicule de la «génération 2» du centre - un pick-up Ford F-150 - utilise une transmission hydraulique à répartition de puissance à variation continue construite sur mesure. Il est complété par des accumulateurs hydrauliques pour permettre un fonctionnement hybride.

Pour être compétitif, le système doit démontrer des avantages par rapport aux BEV. Les spécifications de conception du véhicule incluent: une vibration et une dureté comparables à celles d’un véhicule de tourisme; un temps de 8 secondes entre 0 et 60 mi / h; grimper une note de 8 pour cent; émissions conformes aux normes californiennes; et le grand, économie de carburant de 70 mpg en vertu des cycles de conduite fédéraux.

Cuire à la vapeur

Les frères jumeaux Francis et Freelan Stanley, inventeurs du Stanley Steamer, approuveraient probablement l’utilisation novatrice par BMW du même principe qui a fonctionné il ya plus de 100 ans pour propulser leurs voitures à moteur à vapeur afin d’améliorer l’efficacité des véhicules modernes. Appelé Turbosteamer, ce système utilise l'énergie calorifique perdue des gaz d'échappement perdus d'un moteur pour alimenter l'automobile.

Ce système d'assistance à la vapeur commence par un échangeur de chaleur situé entre le moteur et le catalyseur qui transforme l'eau en vapeur. La vapeur sous pression est ensuite acheminée vers ce qui est essentiellement un petit moteur à vapeur. Une deuxième machine à vapeur, plus petite, produit un peu plus d'énergie mécanique.

J'ai commencé à suivre cette technologie en 2005, lorsque BMW a déclaré que les deux moteurs à vapeur combinés produisaient 14 chevaux et 15 lb-pi de couple sur un moteur quatre cylindres de 1,8 litre. De plus, la consommation de carburant a été améliorée de 15% dans l'ensemble.

Le constructeur automobile a également annoncé son intention de préparer le Turbosteamer à la production en série de plusieurs de ses véhicules d’ici 10 ans. Eh bien, 10 ans plus tard, sera-t-il produit?

Depuis lors, les chercheurs et les ingénieurs se sont concentrés sur la réduction de la taille des composants et la simplification du système pour améliorer la dynamique. Ils ont mis au point une turbine de détente innovante basée sur le principe de la turbine à impulsion. Le système est maintenant plus petit, coûte moins cher et les développeurs affirment que la consommation de carburant est réduite de 10% maximum en conduite sur autoroute.

Bien que le Turbosteamer ne puisse pas comparer son aspect verdoyant à la voiture tout électrique de BMW i3, une économie de carburant de 10% pour une «machine de conduite ultime» n’est rien d’étourdissant. Il est possible qu'un véhicule BMW équipé d'un Turbosteamer soit introduit l'année prochaine.

Pas seulement un tas d'air chaud

L'idée que de l'air comprimé puisse alimenter une voiture viable à zéro émission est utilisée depuis des années par de nombreux ingénieurs respectés. En 2000, un nouveau véhicule à air comprimé et à pollution zéro de l'inventeur français et constructeur de moteurs de Formule 1, Guy Nègre, a fait couler beaucoup d'encre. Son entreprise, Motor Development International (MDI), a mis au point une voiture, un taxi, un pick-up et une camionnette de taille urbaine, propulsés par un moteur pneumatique. Au lieu de ces minuscules explosions d'essence et d'oxygène poussant les pistons de haut en bas, comme dans un moteur à combustion interne normal, le moteur à air à quatre cylindres entièrement en aluminium utilisait de l'air comprimé.

Une version hybride, utilisant un petit moteur à essence pour alimenter un compresseur embarqué assurant un apport constant d'air comprimé, aurait été en mesure de pouvoir se rendre de Los Angeles à New York avec un seul réservoir d'essence.

En 2007, MDI a signé un accord avec Tata Motors, le plus grand constructeur automobile indien, visant à produire des voitures à air comprimé en 2008, suivi de la version hybride en 2009. Aucune voiture n'a été produite. C'est peut-être l'une des raisons pour lesquelles les voitures à air comprimé ont été la cible de plaisanteries parmi la communauté des voitures vertes.

Aujourd'hui, le nombre de blagues a diminué. C'est le résultat de l'introduction du prototype 208 HYbrid Air 2L par Peugeot lors de l'édition 2014 du Paris Auto en octobre. (Revue complète). Il utilise un réservoir d'air comprimé qui fait tourner un moteur hydraulique pour une puissance supplémentaire ou une conduite urbaine zéro émission plutôt qu'une batterie pour les mêmes fonctions.

Comme un BEV, pendant la conduite normale, la voiture est alimentée par le moteur à essence. L'air comprimé est sollicité pour plus de puissance lors du passage ou du franchissement d'une colline. Dans cette situation, la puissance du moteur et du moteur hydraulique est dirigée vers les roues avant via une transmission épicycloïdale, similaire à la transmission à engrenages planétaires utilisée par la Toyota Prius.

En conduite urbaine, où moins d'énergie est nécessaire et où la conduite sans émissions est la priorité, plutôt que l'énergie fournie par une batterie, c'est uniquement l'air comprimé qui motive la voiture. Le réservoir d'air comprimé est rechargé lors du freinage ou en utilisant une partie de l'énergie développée par le moteur à essence à trois cylindres pour comprimer l'air.

Lors du Pairs Show, Peugeot a déclaré que si le HYBRID AIR devait être acheté par un autre grand constructeur automobile afin de permettre une production en nombre suffisant pour assurer son prix abordable, le HYbrid Air pourrait être sur le marché dans environ trois ans. Deux rapports européens suggèrent, sans nommer le constructeur automobile, que Peugeot ait trouvé un partenaire intéressé.

Dernier mot

Il n’est pas certain qu’un de ces trois systèmes hybrides alternatifs soit disponible dans les véhicules de production et, s’ils le sont, quel type d’impact ils auront sur le marché. Ce qui est clair, c’est que l’électricité dans le groupe motopropulseur n’est pas le seul moyen d’hybrider un véhicule.