Avis de non-responsabilité: cet article contient des propos techniques
Le moteur de votre voiture à l’heure actuelle ne fait pas son travail.
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Votre moteur n’a qu’une seule chose à faire: convertir l’essence en énergie mécanique en la brûlant. Il le fait plusieurs fois par seconde lorsqu’il est en cours d’exécution – et il le fait très mal. La combustion du gaz crée de la chaleur. Cette chaleur, sous la forme d’une explosion rapide, est ce qui alimente les roues de votre voiture (avec quelques pièces et étapes intermédiaires). Par conséquent, votre moteur doit capter autant de chaleur (explosion) que possible. Mais le moteur de votre voiture ne capte probablement que 20 à 30 % de la chaleur qu’il produit. Ce chiffre est appelé « efficacité thermique » si vous êtes allé à l'école pendant longtemps, et en 1975, le l'armée américaine a testé un camion qui a obtenu jusqu'à 48 % d'efficacité thermique en utilisant un « moteur adiabatique ». Ce moteur au son fou promettait également plus de puissance tout en augmentant l’efficacité. Alors d’où vient ce moteur, et pourquoi ne l’utilisons-nous pas aujourd’hui ?
Le concept d’adiabatique est aussi vieux que l’ingénierie automobile (BTW, il se prononce « aid-ee-a-bad-ik »), et désigne simplement un système dans lequel la chaleur ne peut ni entrer ni sortir. Si la chaleur est emprisonnée à l’intérieur, c’est adiabatique. Alors pourquoi essayeriez-vous de piéger la chaleur à l’intérieur d’un moteur, alors qu’environ un tiers du compartiment moteur typique est dédié à l’évacuation de la chaleur à travers les radiateurs et les flux de liquide de refroidissement? Vous voulez théoriquement de la chaleur pour vaporiser votre essence. Comme vous le savez peut-être, l’essence liquide ne brûle pas très bien – c’est la vapeur au-dessus d’une flaque de gaz qui brûle réellement.
Par conséquent, ce que vous vraiment ce que je veux, c'est la vapeur d'essence. Il se trouve que le gaz liquide est plus facile à transporter, à stocker, à pomper et à utiliser dans les voitures. À l’heure actuelle, nous utilisons des injecteurs pour projeter du gaz liquide en pulvérisations extrêmement fines dans la chambre de combustion – la théorie étant que plus la pulvérisation est fine, plus l’évaporation est rapide. Une autre excellente façon de faire évaporer les liquides est d’augmenter leur température. Ainsi, un système piégé par la chaleur serait bien plus efficace pour créer et brûler des vapeurs de carburant. Les problèmes liés au piégeage de la chaleur à l'intérieur d'un moteur seront évidents pour quiconque en a déjà manqué. de liquide de refroidissement – les moteurs modernes ont tendance à cesser de fonctionner (de façon spectaculaire) au-dessus d’environ 250 degrés Fahrenheit.
Les partisans des moteurs adiabatiques affirment que l'efficacité thermique peut approcher 50 % et que le rendement énergétique peut dépasser 50 mpg.
Le risque d’explosion des moteurs est supérieur aux bénéfices potentiels: une efficacité thermique accrue, des kilomètres par gallon bien meilleurs et une augmentation saine de la puissance. Si tout cela ressemble un peu à une pilule miracle, nous y reviendrons. Quoi qu'il en soit, les partisans des moteurs adiabatiques affirment que le rendement thermique peut approcher 50 % ou plus, le rendement énergétique peut dépasser 50 mpg, et un petit 4 cylindres des années 1980 peut produire 250 ch – tout en même temps. temps.
L’idée d’un moteur de voiture adiabatique existe depuis au moins les années 1950 et a été poussée avec force par deux hot-rodders nommés Henry « Smokey » Yunick et Ralph Johnson. Parce que la technologie prétend à la fois augmenter le rendement énergétique ET augmenter la puissance, tout en faisant le contraire de ce que le moteur les concepteurs ont passé des décennies à faire (éliminer la chaleur), les moteurs adiabatiques ont toujours semblé un peu incroyables et trop beau pour être vrai.
Voiture et chauffeur appelé BS sur le vieux Smokey et Ralph quand ils sont allés en Floride pour le voir par eux-mêmes, tandis que Hot Rodder a soutenu les deux mécaniciens de l'arrière-cour. Et cela a duré des décennies, certains pensant que cette technologie pourrait révolutionner l’industrie automobile, tandis que d’autres l’appelaient de l’huile de serpent. Il semblait que personne n’était disposé à soumettre le système à un test rigoureux et scientifique. Personne, du moins, jusqu’à ce que l’armée américaine s’implique.
En 1975, la division Tank Automotive Command de l'armée américaine, en partenariat avec Cummins, a conçu un véhicule d'essai pour évaluer la technologie adiabatique. Curieusement, la principale motivation pour enquêter sur ces moteurs n’était pas l’efficacité, ni la puissance, ni le nombre de kilomètres par gallon. Apparemment, 60 % des pannes des véhicules de l’armée étaient causées par des problèmes du système de refroidissement. Éliminez le système de refroidissement et éliminez les pannes, du moins c'est ce que l'on pensait.
Pour tester cette théorie, les garçons de l'armée ont équipé un transporteur de fret de 5 tonnes d'un moteur spécial et ont également jeté 338 livres de composants de refroidissement. Les ingénieurs Cummins ont fabriqué le moteur à partir de composants céramiques et métalliques, notamment la culasse, les pistons, soupapes, chemises de cylindre et orifices d'échappement – conçus pour des températures supérieures à 2 000 degrés Fahrenheit. L'ensemble de l'unité était enveloppé dans une isolation épaisse et des canalisations qui envoyaient de la chaleur vers le circuit de carburant à l'intérieur du compartiment moteur.
L'équipe de l'armée a testé le camion sur 10 000 milles et a enregistré une augmentation de 38 pour cent de l'économie de carburant par rapport à un camion militaire traditionnel. Cela dit, le camion traditionnel consomme environ 6 MPG, donc même avec une augmentation de 38 pour cent, nous ne parlons que de 8,28 MPG. Ils ont également enregistré un rendement thermique de 48 % et ont proclamé: « … le moteur adiabatique est le moteur le plus économe en carburant au monde ». C’est un grand éloge. Alors, qu'est-ce-qu'il s'est passé?
Rien. Rien ne s'est passé. Il n’y a pas eu de grand complot contre cette technologie. Les compagnies pétrolières n’ont pas envoyé d’escadrons ni lancé de campagnes de désinformation. Au lieu de cela, la technologie n’a pas fait son chemin pour la même raison qui échoue tout le temps: la dépendance au chemin. Passer de la construction automobile, des services et de l’industrie secondaire à la technologie adiabatique demanderait un effort beaucoup plus herculéen que de rechercher davantage d’efficacité à partir des composants traditionnels. La réorganisation de l'ensemble de l'industrie vers des composants en céramique n'était pas considérée comme une démarche pragmatique, financièrement raisonnable ou axée sur le client et a donc été abandonnée. Si l’industrie était trop coincée dans son chemin dans les années 1980, elle l’est certainement davantage aujourd’hui.
En fait, les chiffres d’efficacité thermique permis par l’adiabatique se retrouvent désormais dans les moteurs traditionnels dotés des derniers développements. En 2014, Toyota a proclamé haut et fort avoir conçu un moteur d'essai avec un rendement de 38 %, et récemment, la Society of Automotive Engineers produits de moteurs prototypes approchant les 50 % d’efficacité thermique. Il est désormais également courant de voir des moteurs 4 cylindres de 250 chevaux ou plus dans les voitures familiales. La technologie conventionnelle a rattrapé les affirmations des partisans de l’adiabatique, il est donc peu probable que nous voyions de si tôt ces moteurs étranges et magnifiques en dehors des expériences ou des musées. Ce qui a tué cette technologie avant qu’elle ne démarre, c’est simplement la dynamique de l’industrie et les décisions de priorisation prises par les départements R&D. C’est peut-être une histoire moins sexy, mais cela ne la rend pas moins vraie.
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