BMW TurboSteamer

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Dossier de presse et analyses à propos du BMW TurboSteamer.

Nos analyses en fin de page. Cliquez sur les images pour agrandir.

Introduction

Efficacité accrue, davantage de puissance, consommation réduite : pour la première fois, le département Recherche et Ingénierie du BMW Group récupère la chaleur du moteur pour créer de la puissance.
15 % d’efficacité en plus, un litre et demi de consommation en moins pour une voiture moyenne grâce au principe de la voiture à vapeur !

Le principe du TurboSteamer

Grâce à un concept nouveau, les chercheurs du BMW Group viennent de réussir à apprivoiser la plus grande – et jamais exploitée – source d’énergie présente dans une voiture : la chaleur. En mariant un dispositif de pilotage assisté à un moteur quatre cylindres BMW de 1.8 l sur un banc d’essai, les ingénieurs ont pu réduire la consommation de cette mécanique de 15 % tout en générant une puissance de 10 kW et un couple de 20 Nm supplémentaires. Une puissance et une efficacité accrues venues de nulle part ! Et qui ne coûtent pas une goutte de carburant ! En effet, cette énergie provient exclusivement des « calories » qui normalement se perdent dans les gaz d’échappement et le liquide de refroidissement. Un tel projet de recherche satisfait donc tous les critères chers à la philosophie BMW Efficient Dynamics : émissions et consommation réduites en même temps que dynamisme et performances accrus.

Jusqu’à 15 % d’efficacité en plus pour le moteur à essence

Le Turbosteamer – c’est le nom du projet – se base sur le principe du moteur à vapeur : un fluide est chauffé pour former de la vapeur au sein de deux circuits et cette vapeur est utilisée pour actionner le moteur. Le premier fournisseur d’énergie est un circuit à haute température faisant appel aux gaz d’échappement très chauds du moteur à combustion interne via des échangeurs de chaleur. Plus de 80 % de l’énergie « calorifique » contenue dans les gaz d’échappement sont récupérés grâce à cette technique. La vapeur est alors directement menée à une unité d’expansion reliée au vilebrequin du moteur à combustion interne. La majeure partie de la chaleur résiduelle est absorbée par le circuit de refroidissement qui n’est autre que le second fournisseur d’énergie du Turbosteamer. Ce nouveau système de pilotage moteur augmente réellement l’efficacité de tout l’ensemble mécanique de 15 %. « Le Turbosteamer nous persuade encore un peu plus que le moteur à combustion interne reste sans aucun doute une solution d’avenir, » explique le Professeur Burkhard Göschel, membre du Directoire en charge du développement et des achats chez BMW AG.

Un système pour les voitures d’aujourd’hui

Ce système de pilotage moteur en est à sa phase de tests approfondis sur banc d’essai. Tous ses composants ont été conçus pour pouvoir être installés sur les modèles actuels de la marque. C’est ainsi que des essais ont été effectués avec différents packages afin de s’assurer qu’une BMW Série 3, par exemple, pourra l’accueillir sans modifications majeures. Mission accomplie : le compartiment moteur d’un modèle quatre cylindres offre assez d’espace pour y intégrer tous les modules du Turbosteamer.

Production en masse d’ici dix ans

Il s’agit maintenant de simplifier et de réduire la taille du système dans son ensemble. L’enjeu est important puisqu’il s’agit d’industrialiser en masse ce système novateur dans les dix ans.

La philosophie BMW Efficient Dynamics

Le département Recherche et Ingénierie du BMW Group vient d’illustrer de belle manière les perspectives à moyen terme qu’offre la philosophie BMW Efficient Dynamics. « Ce projet tend à résoudre l’apparente contradiction entre la réduction des émissions et de la consommation d’une part et le binôme performances et agilité d’autre part, » résume le Professeur Burkhard Göschel. Pour le BMW Group, un principe fondamental est qu’une réduction de consommation – même mesurée – affectant toute la gamme produit davantage d’effets qu’une réduction plus marquée sur un modèle de niche. C’est pourquoi BMW entend se concentrer sur une tâche précise : rendre accessibles au plus grand nombre les technologies les plus modernes destinées à réduire la consommation des automobiles.

Nos analyses

A propos du concept

Quand on sait que plus de 40% de l’énergie thermique consommée dans un moteur est perdue dans l’échappement, nous saluons cette initiative technologique qui, si elle est développée et diffusée à un coût abordable, pourrait largement contribuer à l’economie des ressources pétrolières.

Néanmoins, contrairement à ce qui est précisé par BMW, l’idée n’est pas neuve puisque le concept avait été développé par la Kitson Still, locomotive Diesel-Vapeur dans les années 1920. Cliquez ici pour plus de détails

A propos de la technologie : aspects « econologiques »

Nous voyons actuellement quelques limites à ce système :

  • Tout d’abord le surcoût de l’ensemble
  • Quand on sait que le prix des microturbines à vapeur à usage domestique est de l’ordre de 20 000€ pour 10 kW. Il est à craindre que ce point soit difficilement solvable surtout quand les directeurs parlent d’équiper toute la gamme (un surcoût de la voiture dépassant 20% n’est pas envisageable commercialement)

  • Le système semble limité aux moteurs à essence
  • En effet; les turbos des diesel à injection haute pression pompent déjà énormément d’énergie et la température de leurs gaz d’échappement est sans doute trop faible pour être exploitable via ce procédé. Ceci est bien dommage quand on sait que ce sont les diesel à injection directe qui proposent actuellement les meilleurs rendements moteur.

  • Nous croyons plus au Turbo Compound ( Turbo Mecanique )
  • En effet; déjà monté sur certains moteur industriel ou camions, il est bien plus simple à mettre en oeuvre et apporte une reduction de 5% à 10% mais connait les mêmes limites d’utilisation : une température d’échappement élevée donc efficacité limitée à la plage supérieure des puissances et aux accélérations. ( voir remarque suivante )

  • Le système sera le plus efficace quand la température des gaz d’échappement sera la plus elevée…
  • …c’est à dire à haute puissance moteur ( vitesse véhicule ) ou forte demande de couple ( fortes accélérations ). En conséquence, nous pouvons douter sur l’efficacité du système en trajets urbains ( 2/3 des km effectué durant la vie d’une voiture ) et donc qu’en ville le système apporte une différence significative. Bien au contraire son surpoids risque d’augmenter la consommation…

    Quel interet donc de gagner 15% en consommation si ce gain n’est que possible au dela d’une certaine puissance ( sans doute élevée, à partir de 50% de la puissance maximale du véhicule ) surtout connaissant les gammes de puissance ( elevées ) des véhicules BMW ?

    A moins évidement, que les ingénieurs de BMW aient pensé à stocker momentanément la vapeur ( dans un reservoir tampon sous pression et température élevées ) pour l’utiliser lors des plus fortes demandes de couple. Dans ce cas cette dernière remarque serait fausse…

  • Pour finir, le délais de commercialisation annoncé à 10 ans
  • A l’heure actuelle où la technologie moteur avance, tout de même, assez vite, 10 ans c’est un terme assez long. A cette date, 2015-16, donc, qu’en sera-t-il de la technologie trés prometteuse des Hybrides Diesel ? Il y a de fortes chances qu’econologiquement cette derniere technologie soit plus performante bien que le TurboSteamer pourrait évidement s’adapter sur les Hybdrides…essences.

    Notre conclusion

    Si le principe n’est pas si novateur que BMW voudrait nous le faire croire, sa diffusion permettrait de faire un bon en avant sur le rendement, encore faible des moteurs essence actuels…Mais à quels coûts : autant technologique ( complexité de la gestion et masse véhicule accrue…) que financier ( répercution sur le prix final du véhicule…) ? L’echec commercial de la Kitson Still a été, du moins en partie, du à sa complexité…Le prix actuel et dans 10 ans de l’énergie rendra-t-il rentable une telle technologie pour les particuliers ? L’avenir nous le dira…

    Finalement, nous pensons, peut être à tord, que le système pourrait connaitre un bel avenir sur les moteurs industriels. En effet, ces moteurs étant plus souvent et durant de longues périodes fortement chargés, les limites d’utilisation et de coûts cités plus haut n’auraient plus de raison d’être.

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