L’injection de vapeur froide d’eau, avenir du moteur à essence pour BMW

L’injection d’eau, avenir du moteur à essence pour BMW

Augmenter la puissance des moteurs suralimentés tout en réduisant leur consommation, c’est possible grâce à l’injection d’eau développée par BMW.

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Par Yves Maroselli

Animé par un 3 cylindres essence 1,5 litre turbo, ce prototype de 118i est aussi puissant qu’une 125i (218 ch). © BMW/ Tom Kirkpatrick

Le moteur à essence n’a pas dit son dernier mot. Discrètement expérimentée sur la M4 servant de Pacecar au championnat MotoGP, l’injection d’eau devrait bientôt équiper des modèles de production courante, comme en témoigne un prototype BMW de 118i dont le 3 cylindres 1,5 litre turbo se montre aussi puissant que le 4 cylindres d’une 125i (218 ch).

10 % de puissance en plus, 8 % de consommation en moins

Le système d’injection d’eau a d’abord été expérimenté sur la M4 utilisée comme PaceCar en championnat MotoGP. © Tom Kirkpatrick BMW

Et on comprend pourquoi à la lecture des chiffres annoncés. Selon les motoristes du constructeur bavarois, l’utilisation de ce système peu coûteux permet d’augmenter le couple et la puissance d’un moteur turbo essence de 10 %, d’en réduire la consommation de 8 %, tout en en limitant considérablement ses émissions d’oxydes d’azote.

Effet refroidissant

Autant d’avantages qui résultent du considérable refroidissement (jusqu’à 25 °C) des gaz d’admission que permet d’obtenir l’injection d’eau. Le principe de fonctionnement est le suivant : des injecteurs d’eau sont disposés dans le collecteur d’admission d’air du moteur, juste en amont des soupapes d’admission, à proximité immédiate des chambres de combustion. En s’évaporant, l’eau injectée absorbe de l’énergie – on appelle cela la chaleur latente de vaporisation – ce qui refroidit, et donc, augmente la densité de l’air entrant dans le moteur.

La fin du cliquetis

Les injecteurs d’eau sont positionnés dans les conduits d’admission du moteur. © Tom Kirkpatrick BMW

L’effet refroidissant de l’injection d’eau sur l’air admis dans le moteur permet d’augmenter le taux de compression au profit de la consommation. © Tom Kirkpatrick BMW

Les chambres de combustion reçoivent ainsi davantage d’oxygène, ce qui autorise une augmentation du débit de carburant injecté, et par là une hausse quasi proportionnelle du couple, et donc de la puissance développée. En outre, le refroidissement de l’air admis retarde l’apparition du cliquetis, ce qui permet d’augmenter le taux de compression du moteur (de 9,5 à 11:1 sur le 3 cylindres 1,5 litre turbo présenté) et de conserver l’avance à l’allumage optimale au profit du rendement.

Mauvaise essence acceptée

L’injection n’est pas forcément réservée aux modèles sportifs, elle peut aussi aussi permettre de réduire la consommation de la voiture de monsieur Tout-le-Monde. © Tom Kirkpatrick BMW

L’abaissement de la consommation obtenu est de 8 % en conditions normales, mais peut atteindre 28 % en à pleine charge comme lors d’une forte accélération maximale d’une vitesse stabilisée élevée comme sur une autoroute non limitée. Par ailleurs, en retardant l’apparition du cliquetis, l’injection d’eau peut aussi permettre d’utiliser une essence de moindre qualité sans problème de fiabilité ni perte de performance du moteur, un avantage très utile sur certains marchés connus pour le bas indice d’octane de leurs essences comme l’Afrique du Sud.

L’eau de condensation peut suffire

© Tom Kirkpatrick BMW

Au chapitre des contraintes, l’injection d’eau suppose l’ajout d’un réservoir et d’une pompe dédiée qui devrait entraîner un surcoût de quelques centaines d’euros, et une augmentation de masse de quelques kilogrammes pour le modèle équipé. Cela dit, si BMW prévoit un remplissage fréquent du dit réservoir d’eau pour une utilisation sévère comme dans le cas de la M4 servant de PaceCar au championnat MotoGP, la récupération de l’eau de condensation formée par le refroidissement de la climatisation pourrait suffire pour une utilisation sur route. Magique !

Historique

Il est utile de rappeler que l’injection d’eau n’est pas complètement nouvelle. Elle a d’abord été expérimentée – additionnée de méthanol – sur les moteurs suralimentés des avions de chasse de la Seconde Guerre mondiale. Il s’agissait alors d’augmenter les performances du moteur tout en le préservant des effets destructeurs de la détonation lors des phases de décollage ou de combat aérien qui supposaient une utilisation à pleine charge prolongée de la mécanique. Le principe a ensuite été repris sur des mécaniques automobiles, comme le V8 3,5 litres turbocompressé de l’Oldsmobile Cutlass Jet Fire de 1962, puis le 4 cylindres des Saab 99 Turbo S de 1978. Complexe à mettre au point pour l’époque, et sans la contrainte de limitation de consommation actuelle, le système avait été dans les deux cas rapidement abandonné.

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