Moteur thermique multi-carburants : la nouvelle stratégie face aux limites de l’électrique

Ces dernières années, on a annoncé plusieurs fois la mort des moteurs thermiques. Avec la date butoir européenne de 2035 en ligne de mire, le sort des moteurs à combustion semblait scellé. Mais c’était sans compter sur le revirement de ces derniers mois et notamment la remise en cause de cette échéance. Car la réalité n’aura échappé à personne : les constructeurs comme les consommateurs se heurtent aux limites du modèle de la voiture électrique, notamment en termes de coûts, mais aussi de prix d’achat. Cette situation totalement inattendue a même conduit Stellantis à réenvisager le retour de moteurs Diesel dans sa gamme.

Dans ce contexte, les recherches pour concevoir des moteurs thermiques plus efficients et moins émetteurs sont relancées. La tendance du moment ? Disposer d’un moteur à combustion capable de fonctionner avec n’importe quel type de carburant.

Un « monocycle » de 120 ch

Il faut effectivement parler de vraie tendance. Car ces développements ne sont absolument pas des cas isolés. Il suffit de se rendre en Espagne et de découvrir la start-up INNengine qui a littéralement réinventé le moteur thermique tel qu’il existait jusqu’à aujourd’hui. En l’occurrence, le moteur baptisé e-REX vient de balayer des siècles d’habitudes. Ce bloc ne possède ni vilebrequin traditionnel, ni soupapes, ni arbre à cames. Il s’agit d’un quatre-cylindres doté de huit pistons opposés qui se déplacent par paires l’un vers l’autre. Au lieu d’entraîner un vilebrequin, les pistons viennent actionner un disque rotatif ondulé.

Les concepteurs qualifient leur création de « moteur monocycle breveté », car chaque rotation comprend quatre phases de combustion. Résultat : un bloc extrêmement compact, exempt de vibrations et qui ne pèse presque rien (à peine 35 kilos) et qui produit tout de même 120 ch à partir d’une cylindrée modeste de 500 cm3.

Rendement thermique élevé

Mais le véritable atout de l’e-REX réside dans son taux de compression variable en continu qui lui permet d’atteindre un rendement thermique qui dépasse 44%. Et ce n’est pas innocent. Car en adaptant la compression en continu, l’INNengine peut ainsi être réglé avec en fonction du liquide ou du gaz disponible dans le réservoir : soit de l’essence classique, soit du bioéthanol, soit de l’hydrogène ou encore des e-fuels ou des carburants synthétiques. Le moteur peut ainsi s’ajuster à l’offre énergétique locale, ce qui répond en partie aux défis liés au déploiement à grande échelle des carburants alternatifs.

Preuve du sérieux de ce concept, c’est qu’il a dépassé le stade expérimental : Horse Powertrain (la division moteurs fondée par Renault, Geely et Aramco) étudie actuellement les possibilités de production en série. Il ne s’agirait toutefois pas de l’utiliser comme moteur principal dans un véhicule, mais plutôt comme prolongateur d’autonomie ultra-efficace, capable de recharger en permanence la batterie d’un véhicule électrique qui roule.

Microturbine à gaz

Plus proche de chez nous, les ingénieurs de l’université TU Delft explorent une voie totalement différente. Ceux-ci ont dévoilé l’Eco-Runner XVI, un véhicule à hydrogène conçu pour battre de nouveaux records lors du prestigieux Shell Eco-marathon. À la place d’un moteur à pistons, ils ont opté pour une microturbine à gaz assez révolutionnaire et capable elle aussi de fonctionner avec tous les carburants liquides ou gazeux.

Il faut bien comprendre le principe et donc l’approche. Alors qu’un moteur thermique conventionnel repose sur des milliers de petites explosions distinctes par minute, la combustion dans une turbine à gaz est continue. Et comme ce processus de combustion est ininterrompu et que l’unité n’est pas directement reliée aux roues, il peut lui aussi être ajusté électroniquement pour fonctionner avec presque n’importe quel carburant. Par le passé, il faut rappeler que la turbine à gaz a déjà été testée comme motorisation automobile – on pense notamment à la Jaguar CX-75 –, mais la production de masse n’a pas été possible en raison de coûts élevés.

Les géants automobiles aussi

Ce « pluralisme énergétique » n’est en outre pas que l’apanage des start-up ou des étudiants-chercheurs. Des constructeurs établis travaillent aussi sur ces alternatives. Ainsi, Mazda travaille depuis longtemps sur son moteur rotatif Wankel utilisé comme prolongateur d’autonomie dans le MX-30 R-EV. Comme ce type de moteur fonctionne mieux à régime constant (pour produire de l’électricité), il constitue un candidat évident pour une adaptabilité à long terme aux e-fuels neutres en carbone ou à l’hydrogène.

L’orientation du géant Toyota est encore plus parlante à cet effet. Le groupe japonais croit fermement à une approche « multi-pathway » (ou multi-solutions) dans laquelle la voiture électrique ne constitue qu’une offre parmi d’autres. Le constructeur a récemment annoncé travailler sur une nouvelle génération complète de moteurs thermiques – également appelés « moteurs de la Renaissance ». Il en existe déjà deux : un 1,5 et un 2 litres. Dès le départ, ces moteurs ont été conçus pour fonctionner indifféremment à l’essence, aux carburants synthétiques, au biodiesel ou à l’hydrogène.

La polyvalence comme gage de mobilité

L’ensemble de ces innovations met en lumière un enseignement central pour la mobilité de demain : la résilience par la diversification. Les récentes crises énergétiques et les fortes disparités des marchés mondiaux le rappellent chaque jour : dépendre d’une seule source d’énergie – qu’il s’agisse du pétrole fossile ou de l’électricité issue du réseau – ne fait que fragiliser notre liberté de mouvement.

Dès lors, en pouvant fonctionner de manière agile avec toutes sortes de carburants, le moteur thermique pourrait bien retrouver une nouvelle jeunesse. Et constituer la pièce manquante du puzzle inachevé de la transition énergétique. 

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