Bosch transforme un V6 à essence en un moteur alimenté par de l’hydrogène délivrant plus de 650 CV et ne produisant que de l’eau par les échappements.

L’électrification domine le développement de l’automobile, mais l’hydrogène ouvre également de nouvelles possibilités pour les moteurs à combustion interne. Bosch vient de le démontrer avec l’un des projets les plus ambitieux réalisés à ce jour : transformer un moteur V6 biturbo à essence en un moteur alimenté par de l’hydrogène capable de développer 653 chevaux (480 kW) sans partir d’un design complètement nouveau.

Le résultat se matérialise dans le Ligier JS2 RH2, un prototype de compétition développé conjointement par Bosch Engineering, Ligier Automotive et Maserati, conçu pour valider le potentiel de l’hydrogène en tant que carburant dans des applications haut de gamme.

Un moteur Maserati converti à l’hydrogène

Le cœur du projet est le célèbre Maserati Nettuno, un moteur V6 biturbo de 3,0 litres qui équipe les modèles de cette marque italienne. Au lieu de concevoir un moteur spécifique à partir de zéro, les ingénieurs ont utilisé cette mécanique comme base pour démontrer que les moteurs existants peuvent être adaptés à des carburants alternatifs tout en conservant une grande partie de leur architecture.

Après cette transformation, le moteur développe 480 kW (653 ch) et un couple maximal de 880 Nm, des chiffres typiques d’un superdeportif moderne. De plus, le prototype a déjà parcouru plus de 8 000 kilomètres sur circuit, l’un des environnements les plus exigeants pour valider toute technologie de propulsion.

Les moteurs à combustion interne à hydrogène (à ne pas confondre avec les piles à combustible, qui ne produisent que de l’eau) brûlent de l’H2 mélangé à de l’air dans un moteur thermique conventionnel, et leurs émissions comprennent principalement de la vapeur d’eau (H2O) et des oxydes d’azote (NOx). Ce dernier est le polluant le plus important pour ce type de moteur, et il nécessite en effet des systèmes de réduction des NOx similaires à ceux utilisés dans les moteurs diesel (ou des mélanges pauvres en carburant/EGR pour le contrôler).

En très petites quantités, on peut trouver des traces de CO2, de CO et d’hydrocarbures (HC) provenant de l’huile lubrifiante qui brûle partiellement dans le cylindre. Il s’agit de quantités négligeables par rapport à celles d’un moteur à essence ou diesel. De plus, pour la même raison, des résidus de particules peuvent également être présents.

Une grande partie du moteur d’origine reste intacte

L’un des aspects les plus remarquables du projet est que de nombreux composants du moteur d’origine restent inchangés, sans modifications significatives.

La culasse, l’architecture générale du bloc moteur ainsi que les turbocompresseurs sont toujours ceux du Maserati Nettuno. Cette décision montre que la transition vers des moteurs alimentés à l’hydrogène peut tirer parti d’une grande partie des connaissances industrielles et des technologies déjà existantes.

Cependant, l’adaptation a nécessité d’importantes modifications dans les systèmes directement liés à la combustion.

Bosch Engineering a redessiné les pistons, développé un nouveau système d’allumage, une gestion électronique spécifique ainsi qu’un système d’alimentation complètement différent pour répondre aux caractéristiques propres à l’hydrogène.

Injection directe d’hydrogène pour maximiser les performances

La principale différence par rapport au moteur à essence réside dans le système d’alimentation.

Le prototype intègre la technologie d’injection directe d’hydrogène grâce aux nouveaux injecteurs Bosch HIDI LCV, conçus spécifiquement pour ce type d’applications.

En injectant l’hydrogène directement dans la chambre de combustion avec une grande précision, ce système améliore la stabilité du processus, augmente les performances du moteur et contribue à réduire les émissions, en particulier celles des oxydes d’azote, grâce à un contrôle bien plus précis de la combustion.

Un défi technique au-delà de 7 000 tours/minute

Adapter un moteur de compétition à l’hydrogène implique de relever des défis très différents de ceux d’un moteur conventionnel.

L’un des principaux était de garantir une combustion stable lorsque le moteur dépasse 7 000 tr/min, en évitant des phénomènes tels que l’allumage prématuré, qui peuvent compromettre à la fois les performances et la fiabilité.

Afin d’y parvenir, Bosch a optimisé la stratégie d’injection, la gestion du mélange et le contrôle électronique du moteur, obtenant ainsi un fonctionnement stable même sous les charges élevées propres à un véhicule de compétition.

La transformation ne se limite pas au moteur

Le Ligier JS2 RH2 dispose d’un système de stockage spécifique composé de trois réservoirs en fibre de carbone, capables de stocker de l’hydrogène à une pression de 700 bars.

L’un des réservoirs est situé derrière l’habitacle, tandis que les deux autres sont intégrés aux côtés du véhicule afin d’optimiser la répartition des masses et d’utiliser au mieux l’espace disponible.

Tout cet ensemble est supervisé par l’Hydrogen Storage Control Unit (HSCU), une unité électronique développée par Bosch qui surveille en continu des paramètres tels que la pression, la température et l’état du système.

En cas de détection de toute anomalie, la centrale peut activer différents niveaux de protection, allant de simples avertissements adressés au conducteur jusqu’à l’isolement de certains circuits ou la déconnexion complète du système. De plus, le véhicule est équipé de capteurs spécifiques pour détecter d’éventuelles fuites, de canalisations de ventilation ainsi que de multiples mesures de sécurité visant à éviter les accumulations d’hydrogène.

La compétition en tant que laboratoire pour la route

Bien que le Ligier JS2 RH2 ait été conçu comme un véhicule de compétition, Bosch estime que les technologies développées dans le cadre de ce projet pourront être appliquées par la suite à des véhicules de série.

Les courses d’endurance représentent l’un des bancs d’essai les plus exigeants pour valider les solutions liées à l’injection, à la gestion électronique, au stockage de l’hydrogène et aux systèmes de sécurité.

Ce développement s’inscrit également dans la stratégie multitechnologie de Bosch, qui mise sur la combinaison de différentes solutions pour la décarbonation des transports. En plus des moteurs à combustion alimentés par de l’hydrogène, l’entreprise travaille également sur des systèmes à pile à combustible pour les véhicules lourds, des technologies d’électrolyse et des solutions pour toute la chaîne de valeur de l’hydrogène.

Avec ce prototype, Bosch démontre que les moteurs à combustion interne disposent encore d’un potentiel de développement. Adapter des mécanismes existants pour qu’ils fonctionnent avec de l’hydrogène permet d’utiliser des décennies de développement industriel et d’offrir une alternative à haute performance, dotée d’un fort potentiel pour réduire les émissions sans renoncer aux sensations propres aux moteurs thermiques.