Lorsque le milliardaire Bill Gates et Khosla Ventures ont décidé d’investir des millions dans EcoMotors — une entreprise qui conçoit des moteurs à pistons opposés —, le monde de l’automobile a tendu l’oreille. Les moteurs à pistons opposés ont une histoire longue et riche, et pourtant ils sont restés largement absents du transport routier. EcoMotors s’est donné pour mission de changer cela grâce à une approche inédite de cette technologie négligée.
Qu’est-ce que le moteur OPOC ?
EcoMotors a baptisé son moteur OPOC — abréviation de Opposed Piston Opposed Cylinder (pistons opposés, cylindres opposés). La conception comporte deux cylindres, chacun abritant deux pistons se faisant face. Bien que l’architecture OPOC soit compatible avec les moteurs à essence (y compris les variantes fonctionnant à l’alcool), EcoMotors s’est concentrée avant tout sur les applications diesel.
Comment fonctionne le moteur OPOC
Le moteur OPOC fonctionne selon un cycle à deux temps, ce qui signifie que les pistons opposés de chaque cylindre accomplissent un temps moteur en une seule révolution du vilebrequin. À mesure que les pistons se rapprochent de leurs points morts, ils dégagent des lumières pratiquées dans les parois du cylindre — un piston commande l’admission, l’autre l’échappement. La distribution des lumières est soigneusement décalée, de sorte que la lumière d’échappement s’ouvre légèrement plus tôt et se ferme plus tôt que la lumière d’admission, ce qui est essentiel à un échange gazeux efficace.
La suppression des culasses, des soupapes et de tout le matériel d’actionnement associé a produit des gains considérables. Selon EcoMotors, comparé à un moteur diesel classique de puissance équivalente, l’OPOC offre :
- une réduction de 50 % des pertes par frottement
- une consommation d’huile inférieure de 50 %
- 50 % de composants en moins au total
- une réduction de poids de 30 à 50 %
- un encombrement sous le capot 2 à 4 fois plus faible
L’innovation clé : un vilebrequin central unique
Ce qui distingue l’OPOC des conceptions antérieures à pistons opposés, c’est son utilisation d’un vilebrequin central unique. Les versions précédentes nécessitaient deux vilebrequins — un à chaque extrémité du moteur —, ce qui les rendait nettement plus volumineuses et plus lourdes. Cet encombrement cantonnait ces anciennes conceptions aux locomotives diesel et aux navires. En regroupant tout autour d’un seul vilebrequin central, EcoMotors a rendu le format à pistons opposés viable pour une gamme de véhicules bien plus large.
Le turbocompresseur électrique : résoudre le problème de balayage du deux-temps
Comme tous les moteurs à deux temps, l’OPOC nécessite un dispositif externe pour balayer les cylindres lorsque les lumières sont ouvertes. EcoMotors a confié ce rôle au turbocompresseur — mais cela soulève un problème évident : un turbocompresseur est inutile au démarrage, avant que les gaz d’échappement n’aient atteint une pression suffisante.
La solution réside dans un moteur électrique intégré, monté sur l’arbre du turbocompresseur. Ce n’est pas un concept entièrement nouveau, mais EcoMotors a été l’une des premières à le porter sur une conception orientée vers la production. Voici comment cela fonctionne :
- Au démarrage : le moteur électrique puise dans une batterie embarquée pour faire tourner le turbocompresseur et assurer le balayage des cylindres avant que le moteur n’atteigne son régime de fonctionnement.
- En croisière : le moteur électrique se coupe et le turbocompresseur fonctionne de manière classique.
- À forte charge : lorsque le flux d’échappement est important, le moteur électrique inverse son rôle et agit comme un générateur, récupérant de l’énergie et rechargeant la batterie.
Potentiel de performance et avantages théoriques
L’architecture à deux temps de l’OPOC est théoriquement capable d’offrir un rapport puissance/cylindrée deux fois supérieur à celui d’un moteur à quatre temps comparable — même si ce plafond n’a pas été atteint en pratique. Un autre avantage mécanique provient de la course des pistons : comme deux pistons opposés se partagent la distance de la course, chaque piston n’a besoin de parcourir que la moitié de la distance d’un piston classique à régime moteur égal. Cela se traduit directement par des vitesses de piston plus faibles et des pertes par frottement réduites.
EcoMotors affirme également que la géométrie de la chambre de combustion de l’OPOC permet un balayage des cylindres exceptionnellement complet, maximisant encore l’efficacité du cycle à deux temps.
Peter Hofbauer : l’ingénieur derrière le moteur
L’OPOC doit une grande part de son ingéniosité à Peter Hofbauer, fondateur, président et directeur technique (CTO) d’EcoMotors. Hofbauer a passé plus de deux décennies à diriger le développement de moteurs de pointe chez Volkswagen, où il a été responsable d’innovations comprenant le VR6 — le moteur V6 compact à angle étroit de 15 degrés de VW. Il a commencé à concevoir l’architecture OPOC plusieurs années avant de fonder EcoMotors en 2008, et son parcours confère une crédibilité considérable au projet.
Spécifications concrètes : le modèle EM100
Le prototype diesel phare d’EcoMotors, l’EM100, a accumulé plus de 500 heures sur un banc dynamométrique — suffisamment pour confirmer que la conception fondamentale fonctionne comme prévu. Le tableau est toutefois plus nuancé en ce qui concerne les chiffres de performance annoncés. Aux réglages de puissance maximale, l’EM100 n’atteint ses objectifs de puissance et de couple qu’avec les dispositifs antipollution désactivés. Dans cette configuration, EcoMotors le destine principalement aux applications militaires, où le rapport poids/puissance prime sur la conformité aux normes d’échappement.
Pour les véhicules routiers civils, EcoMotors propose une version différemment réglée du même moteur, dotée des spécifications suivantes :
- Puissance : 300 ch
- Couple : 746 N·m
- Amélioration du rendement énergétique : ~15 % par rapport à un diesel classique
- Émissions : conforme aux réglementations routières standard dans cette configuration
Bien que 15 % puisse sembler modeste comparé à l’annonce phare d’un rendement de 45 à 50 %, cela représente tout de même un gain substantiel dans une industrie où les ingénieurs se battent couramment pour des fractions de pour-cent.
Conception modulaire : deux moteurs, un seul groupe motopropulseur
L’un des aspects les plus séduisants de l’architecture OPOC est son évolutivité modulaire. EcoMotors propose d’associer deux unités OPOC en un seul groupe motopropulseur à quatre cylindres, reliées par un accouplement à commande électronique. Le système fonctionne ainsi :
- À faible charge : un seul module tourne, fonctionnant dans sa plage la plus efficace.
- À forte charge : le second module est engagé de manière transparente via l’accouplement électronique.
- Vibrations : l’OPOC étant intrinsèquement bien équilibré, la réactivation du module en sommeil produit un minimum de bruit et de rudesse.
Cela ressemble conceptuellement à la désactivation des cylindres sur les gros moteurs en V — mais avec une différence cruciale. Dans les systèmes classiques de coupure de cylindres, les pistons désactivés continuent de monter et descendre, générant une traînée parasite. Dans la configuration modulaire de l’OPOC, l’unité inactive s’arrête complètement, éliminant entièrement cette perte. Dans la configuration jumelée, chaque module développe 240 ch, soit une puissance combinée de 480 ch, tout en atteignant, selon l’entreprise, l’amélioration maximale de 45 % du rendement énergétique et la conformité aux normes strictes d’émissions à l’échappement.
La suite : l’EM65 et les projets d’expansion
EcoMotors a également conçu un petit frère de l’EM100 : l’EM65, une unité bicylindre de 75 ch, plus légère et plus compacte que le modèle diesel phare. Contrairement à l’EM100, l’EM65 est prévu comme un moteur à essence, ouvrant la voie à une gamme d’applications plus large :
- Camionnettes et fourgons légers
- Voitures particulières
- Véhicules hybrides électriques
L’OPOC reste une technologie en développement, et nombre des affirmations les plus audacieuses d’EcoMotors restent à valider dans des conditions réelles. Cela dit, le pedigree de son concepteur en chef — un homme qui a consacré deux décennies à Volkswagen — apporte une crédibilité significative. Il convient également de noter que les travaux de Hofbauer sur l’OPOC font écho à la philosophie d’ingénierie des débuts de Porsche, un écho approprié compte tenu du rôle fondateur de Ferdinand Porsche lui-même dans la construction de la marque Volkswagen.
Ceci est une traduction. Vous pouvez lire l’original ici : https://www.drive.ru/technic/4efb337600f11713001e5522.html
Publié Octobre 21, 2021 • 7m à lire
