Recueil d'interventions de Conférence scientifique et pratique № 1 – Donetsk, 2003

LA VOITURE A L’AIR COMPRIME TROUVE SON SECOND SOUFFLE

( Svetlana Beliak, g. EKM – 00f, Piven A.V., Université Nationale Technique de Donetsk)

У приведеному нижче тексті йдеться про новітні технології у машинному виробництві. А конкретніше про новий двигун, який працює на зжатому повітрі. Така машина не викидає забруднюючих речовин і для міста це єдина надія на чисте повітря. Тут докладно описано принцип дії такого двигуна та всі його переваги та недоліки.

Apparu furtivement à la fin du siècle dernier, le moteur à l’air comprimé refait surface. La production de voitures urbaines pourrait commencer dès le printemps prochain.

Quoi de moins polluant que l'air? L'idée de l'utiliser comme carburant n'est pas nouvelle. Mais aujourd'hui, elle pourrait bien déboucher sur la mise en circulation de petits véhicules adaptés aux trajets urbains. Grâce à la ténacité d'un ingénieur motoriste pionnier en la matière. Après avoir mis au point plusieurs prototypes utilisant conjointement de l'essence et de l'air comprimé. Guy Nègre travaille désormais sur une voiture fonctionnant exclusivement à l'air comprimé.

On s'en doute, les performances des automobiles en question ont été revues à la baisse au profit de l'autonomie. Il est vrai qu'un usage strictement urbain ne nécessite pas un moteur très puissant. Ainsi les prototypes présentés par MDI (la société luxembourgeoise à laquelle Guy Nègre a concédé ses brevets), ces prototypes sont dotés d'un moteur quatre cylindres de 800 cm.

Le poste de coduite est comparable à celui d’une voiture classique. Seule difference – un manometer remplace la jauge de carburant. Sa puissance, modeste - elle ne dépasse guère 24 ch, est largement suffisante en ville. Sur l'autoroute, elle autorise toutefois une vitesse de 110 km/h. Dans ce cas, la réserve d'air s'épuise rapidement, limitant l'autonomie à une demi-heure. Si l'on stabilise la vitesse à 50 km/h, en revanche, le véhicule pourra couvrir une distance de 300 km. Une autonomie moyenne, jugée parfaitement acceptable par les ingénieurs de MDI qui font notamment valoir que lorsque le véhicule est immobilisé dans un embouteillage, le moteur ne consomme rien. Le véhicule urbain idéal? L'avenir le dira. Ce qui est sûr, c'est que sa mise au point n'a pas été sans difficultés.

La première fut de répondre à la question: comment "faire le plein d'air", alors qu'il n'existe pas (encore) de stations-service capables de délivrer de l'air sous pression ? La réponse est astucieuse: c'est un moteur électrique auxiliaire qui assure le fonctionnement en mode compresseur du moteur principal. Ainsi, il suffît de connecter la voiture à une prise électrique pour recharger ses bouteilles d'air comprimé.

UN "PLEIN" ÉCONOMIQUE

L'opération ne demande que de quatre à cinq heures et consomme moins d'une vingtaine de kW/h. Le "plein" serait donc particulièrement économique. Autre difficulté : le stockage de l'air comprimé. Logé dans le véhicule, un réservoir d'une capacité de 300 litres renferme de l'air comprimé à 300 bars ! Sous une telle pression, un réservoir traditionnel constitue une véritable bombe en cas de choc. S'il se compose d'un matériau capable de se fragmenter, nomme l'acier par exemple, les éclats projetés peuvent être meurtriers. Pour éliminer ce risque, MDI a travaillé sur une technique issue de l'aérospatiale. Le réservoir est constitué d'un enroulement de fibres composites, qu'un film en thermoplastique rend étanche. Ainsi, en cas de choc, le réservoir ne projette pas d'éclats dangereux. Au pire, il se "déchire", laissant l'air s'échapper. En outre, ce type de matériau accroît la résistance du réservoir. Une sécurité non négligeable lorsqu'on sait que l'air comprimé exerce une pression de 300 kg par centimètre carré.

Mais, sans conteste, c'est le problême du refroidissement de l'air au moment de sa décompression qui a été le plus diffcile à résoudre. Le moteur étant en effet alimenté à la pression constante de 30 bars, la température descend à - 40 °C au moment de la décompression de l'air, assurée par un détendeur. Or, pour exploiter pleinement les possibilités de l'air comprimé, il faut impérativement le réchauffer. Ce réchauffement s'effectue en deux phases.

UN BILAN ÉNERGÉTIQUE TRÈS FAVORABLE

C'est un échangeur de chaleur (un radiateur) qui assure la première phase, et le moteur lui-même qui se charge de la seconde. Du coup, l'embiellage a dû être totalement repensé. Au contraire des moteurs traditionnels, dont les bielles sont constituées d'un élément unique, la bielle de chaque piston est ici un assemblage de trois éléments articulés. Le vilebrequin est relié à une bielle intermédiaire. Il se trouve ainsi décalé par rapport à l'axe du cylindre. Cette configuration permet tout à la fois une remontée rapide du piston dans le cylindre et son maintien au point mort haut pendant près d'un quart de tour du moteur. La remontée rapide du piston comprime brutalement l'air qui reste dans le cylindre.

Reste la question qui fâche : de tels véhicules sont-ils effectivement "zéro pollution"? Certainement pas, car produire de l'air comprimé nécessite de l'énergie, qui provient forcément d'une source polluante. Finalement, pour répondre de façon pragmatique à cette question, il faut se pencher sur le bilan énergétique de la voiture à air comprimé. Quel est le rapport entre l'énergie dépensée pour obtenir de l'air sous pression et l'énergie restituée par le véhicule? Guy Nègre avance le chiffre de 20 %. Un score plus u'honorable, comparé aux 13 % d'un diesel ou aux 9,4 % d'une version essence.

Sourse:
«Science et vie», janvier 2002.