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Lisez suffisamment d’articles sur l’automobile sur Internet et vous serez convaincu que le moteur à combustion interne est chassé avec une ferveur généralement réservée aux méchants dans les films de Liam Neeson. D’accord, cette conclusion peut être extrême – mais elle contient une certaine vérité. Les réglementations en matière d’émissions et d’efficacité du moteur deviennent de plus en plus strictes chaque année et les constructeurs sont confrontés à une tâche impossible: adopter un design centenaire et le rendre sans cesse meilleur – plus rapide, plus propre, plus solide, à l’infini. À un moment donné, les progrès se stabiliseront et le coût de l’expérimentation de la GLACE l’emportera simplement sur les gains progressifs d’efficacité et de puissance. La bonne nouvelle ? Le moteur à combustion interne pourrait avoir un tour de plus dans son manchon de cylindre.
Carburant, air et étincelle — les trois choses dont un moteur a besoin pour fonctionner. L’air est un ingrédient qu’il est logique de laisser seul. Le type de carburant est essentiellement décidé par l’infrastructure contemporaine. (Carburants synthétiques sont en préparation, mais nous pensons à des changements à grande échelle dans la conception de la GLACE qui s’étendraient bien au-delà les plus hauts échelons du sport automobile au tout-le-monde (et à la femme) dans la rue.) Qui laisse spark comme le fruit bas dans cette équation. Si un autre type d’allumage pouvait brûler plus complètement le mélange de carburant et d’air, cela réduirait non seulement les émissions, mais augmenterait également l’efficacité.
Entrez l’allumage par plasma.
L’allumage par étincelle traditionnel est très simple. Une bobine transforme les 12 volts du système de charge de la voiture en milliers de volts qui se déchargent rapidement pour sauter entre l’électrode et la sangle de masse de bougie. Cela forme une forte mais petite ZAP cela allume la réaction en chaîne chimique qui dilate le mélange d’air et de carburant pour pousser le piston vers le bas et ainsi faire tourner le vilebrequin. Pour que le mélange carburant-air soit allumé par ce type de système d’allumage, il doit être assez proche d’un mélange stoechiométrique ; juste autour de 14,7 à 1. Ce ratio — 14,7 grammes d’air pour un gramme de carburant – plafonne l’efficacité. Mais voici où les choses deviennent intéressantes.
Si nous pouvions extraire le mélange en ajoutant de l’air tout en obtenant la même expansion dans la chambre et la force correspondante exercée sur le piston, l’efficacité augmenterait considérablement. Un mélange maigre est beaucoup plus difficile à enflammer, cependant. Si dur que vous auriez besoin de plasma transitoire pour y arriver de manière fiable. Techniquement, l’étincelle sur une bougie d’allumage standard crée du plasma lorsqu’elle ionise les gaz entre l’électrode et la sangle de masse; le plasma transitoire prend ce petit arc et le compose jusqu’à 11. Si une bougie d’allumage est un zap dans la chambre, l’allumage par plasma est une soudeuse TIG montée dans une culasse.
Ce mode d’allumage beaucoup plus violent peut enflammer régulièrement et de manière prévisible des mélanges air/carburant extrêmement maigres. L’un des avantages les plus évidents du plasma transitoire, outre un cycle de combustion à plus haut rendement, est que des quantités d’énergie relativement faibles sont utilisées pour effectuer de nombreux travaux électroniques. »(La différence entre l’énergie et le pouvoir, pour ceux d’entre vous qui aiment se souvenir des cours de chimie du lycée.) L’étincelle elle-même n’allume pas un feu pour brûler le carburant; au contraire, une séquence de tirs rapides d’impulsions électroniques à faible portée génère un arc électrique très puissant, qui brise ensuite les liaisons qui maintiennent les molécules d’oxygène ensemble et permet aux électrons de sortir, attaquant essentiellement les hydrocarbures (carburant) et créant une combustion. Cela signifie que nous n’attendons pas une flamme pour consommer le carburant et, dans le laps de temps entre la combustion et les coups d’échappement, nous obtenons une combustion plus complète.
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La partie la plus fascinante? Cette technologie n’est pas nouvelle. Nous avons tracé le concept de base à brevets des années 1980, mais la technologie a évidemment parcouru un long chemin depuis lors. Tenues comme Systèmes Plasma Transitoires, Inc. et Allumage Ionfire sont en train de relancer le concept et la réintroduction est assez bien programmée. (Si vous pardonnez le jeu de mots.) Les systèmes d’allumage TPS ont été testés et montrent une augmentation de l’efficacité de 20% tout en réduisant les émissions nocives comme les NOx de 50%. Des chiffres comme ceux-là ne sont pas une solution miracle dans le pistolet à glace, mais l’allumage par plasma pourrait garder nos moteurs à combustion interne bien-aimés sur la route plus longtemps que prévu. TPS affirme travailler avec les fabricants pour intégrer sa technologie d’allumage dans les moteurs de production, mais nous sommes encore à quelques années de voir le fruit de cette collaboration.
Le moteur à combustion interne a subi une évolution constante pendant des siècles, et à ce stade, nous extrayons des gains incrémentiels. L’allumage par plasma pourrait être l’une des dernières améliorations significatives à trouver dans l’histoire de la GLACE. En espérant que cette technologie des années 80, raffinée pour les besoins du 21e siècle, fasse son chemin dans les rues.
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