Moteur hydrogène : CRMT et Pipo Moteurs accélèrent

Associés depuis 2021, CRMT et Pipo Moteurs ont démarré en 2023 les tests de différents moteurs à combustion hydrogène. A quelques jours de leur participation à Hyvolution 2024, H2-Mobile dresse avec les représentants des deux entreprises un bilan de l’année écoulée et évoque la suite de l’aventure pour 2024.
 
Pas un mais trois moteurs… en 2023, les équipes de CRMT et de Pipo Moteurs ont mis au banc des technologies très complémentaires. « Nous avons exploré et testé différentes bases moteur, toutes en quatre cylindres. Le premier, un deux litres turbo, est un moteur essence de série automobile qui n’a été que peu modifié. Le second est un moteur diesel 4,4 litres rétrofité hydrogène pour le compte d’ENERIA CATERPILLAR Le dernier repose sur la base moteur Pipo Moteurs conçue dès le départ pour l’hydrogène et adaptée aux grosses suralimentations » résume Thibault Gaulain, chargé de projet sur les moteurs à hydrogène au sein de Pipo Moteurs.
 
« Pour chaque moteur, il y a eu une phase d'étude et de transformation en amont, en bureau d'études. Et ensuite, il y a eu une phase d'essai » complète Olivier Marchand, directeur technique du CRMT. « Ces tests nous ont permis d’étudier différentes configurations : l’injection indirecte, l’injection directe combinée ou pas avec de l'injection d'eau, la réduction des NOx avec un post- traitement SCR, fourni par Proventia, tout en faisant varier la richesse de fonctionnement du moteur » poursuit-il.
 

Un premier moteur sur base essence

Le premier moteur, le moteur essence adapté à la combustion hydrogène, a été testé par les deux partenaires de février à mai 2023.
 
« Lors des essais, nous avons dépassé 100 kW de puissance et 200 Nm sans pour autant chercher à atteindre les performances du moteur d’origine. Il s’agissait prioritairement d’établir une base pour la suite des essais. Cela nous a permis d’affiner nos connaissances, de faire des variations de paramètres et de trouver les bons compromis performances du moteur et très faibles émissions » commente Thibault Gaulain.


 

Un diesel rétrofité à l’hydrogène

 Sur base diesel, le second moteur est un 4,4 litres rétrofité hydrogène pour le compte d’ENERIA CATERPILLAR.
 
« Dans le cadre de ces travaux, la culasse du moteur a été modifiée par Pipo Moteurs pour injecter l’hydrogène directement dans la chambre de combustion du moteur et le reste de la transformation comme l’adaptation du piston a été réalisée par CRMT. Ici, les essais au banc ont permis d’atteindre 80 à 90 % des performances du moteur d’origine avec une technologie qui combine également l’injection d’eau dans la chambre de combustion » poursuit Olivier Marchand. « Le rétrofit de ce moteur été optimisé par le calculateur moteur CRMT (ECU) » précise-t-il. 

Un moteur dédié à l’hydrogène

Le troisième moteur testé en 2023 a été directement développé par Pipo Moteurs pour des usages orientés vers la compétition. Développé sous le nom de code PR2, ce moteur, un 4 cylindres 2 litres turbo, repose sur une conception dédiée à la combustion hydrogène.
 
« Pour ce moteur, nous visons 300kW en hydrogène. C'est une base pensée compétition. L'avantage, c'est qu’elle est extrêmement robuste, on peut vraiment aller chercher des chevaux avec des pressions cylindre importantes sans les limitations d’un moteur essence de série » précise Thibault Gaulain.


 
Ce moteur a aussi été pensé comme une base de test polyvalente. Objectif : proposer une solution de forte puissance à des équipementiers qui auraient besoin d’un moteur pour tester des composants ou des fluides pour la mobilité hydrogène. Le moteur PR2 peut ainsi fonctionner en injection directe, indirecte, combinée, avec ou sans injection d’eau, etc. et sur une large plage de richesse.
   

Rendement et émissions : des premiers résultats encourageants

Quid du rendement d’un moteur hydrogène ? « Nous avons commencé aux alentours de 40 % sur le premier moteur testé. Il y a quelques pourcents à aller chercher au-dessus. Nous travaillons maintenant à atteindre 45 % pour à terme tendre vers 50 %. C'est un objectif pour les prochaines années… » précise Thibault Gaulain.
 
Et les émissions, notamment les Nox ? « Notre challenge de l'année 2024 va être de bien accoupler les performances des moteurs à la dépollution et de faire les bons choix » complète Olivier Marchand. « Nous avons trouvé des points de fonctionnement avec des émissions d’oxyde d’azote (NOx) très basses (<10 ppm) sans ajout de post-traitement compliqué... Aujourd’hui, nous avons encore besoin de consolider ces résultats. Le travail des prochains mois consistera donc à avoir une évaluation des émissions de polluants sur le champ complet du moteur ».
 

De nombreuses sollicitations

« CRMT est sollicité aujourd'hui pour de nombreuses applications, et par de multiples ensembliers ou intégrateurs qui cherchent à dépolluer leurs véhicules et machines mobiles » souligne Olivier Marchand. « Notre business aujourd’hui, ce sont les véhicules commerciaux et lourds et les engins non routiers avec des moteurs dotés de fortes cylindrées et de forts couples et de puissance supérieure à 80 kW. Nous avons fait un moteur de 4,4 litres de cylindrée mais nous pouvons aller jusqu'à 13 litres facilement » poursuit-il.
 
« Les applications pour lesquelles nous sommes les plus consultés sont celles où il y aura la place pour les réservoirs hydrogène » complète Thibault Gaulain. « Le vrai frein pour le véhicule ou la machine mobile, ce n’est pas tant le moteur que le stockage » souligne-t-il. D'où une véritable complémentarité entre les deux partenaires. « Côté Pipo Moteurs, une spécialité sur la partie moteur, et CRMT, en addition des essais, la capacité à intégrer de la partie stockage, dont les sécurités nécessaires et l’interface de communication avec le véhicule ou la machine ».