Le gaz naturel carburant constitue une option mature et compétitive pour décarboner les usages transport et réduire les émissions de polluants atmosphériques. Ce carburant peut-être utilisé dans différentes typologies de moteurs, et en association avec différents carburants. DAF Trucks a récemment déposé un brevet portant sur l’optimisation du système d’injection des moteurs dual-fuel diesel/GNV, marquant son intérêt pour ce carburant alternatif.
Le GNV peut être utilisé dans différents types de moteurs à combustion interne : dans des moteurs à allumage commandé (en mélange pauvre, ou stœchiométrique) qui constituent la majorité du marché du neuf, mais également dans des moteurs diesel modifiés. Dans ce second cas, le gaz naturel ne peut être utilisé seul, et doit nécessairement être mélangé avec une quantité de diesel « pilote » servant à amorcer la combustion. En effet, dans les moteurs diesel, l’allumage se fait par compression du mélange air/carburant et n’est pas déclenché par une source d’énergie externe (comme une bougie par exemple). Or, en raison de ses caractéristiques, le GNV ne peut s’enflammer spontanément dans un tel moteur. Ces derniers peuvent ainsi fonctionner selon deux régimes différents, soit avec un mélange diesel-GNV, soit en mode diesel seul. On parle donc de moteurs dual-fuel, à distinguer des moteurs bi-fuel ou bicarburation, pouvant commuter d’un carburant à l’autre mais ne fonctionnant pas avec des mélanges. Les moteurs diesel de véhicules existants peuvent notamment faire l’objet d’un retrofit pour fonctionner en dual-fuel avec du GNV. Plusieurs acteurs sont ainsi positionnés sur le sujet (exemple : Landirenzo).
Le passage d’un mode à l’autre peut notamment permettre de choisir l’option la plus économique en fonction du contexte, en cas de transport international par exemple. L’entreprise a ainsi breveté un système d’injection permettant de commuter aisément du mode diesel seul au mode diesel-gaz et présentant une architecture à la fois simplifiée et optimisée.
Le système est composé d’un seul injecteur [20] laissant rentrer le carburant dans la chambre de combustion du moteur [sous l’injecteur, non représenté ici] lorsque l’aiguille [21] est levée par un actionneur [23]. Cet injecteur est relié à deux alimentations en parallèle : une de gaz [3] et une de diesel [5].
Une pièce importante du fonctionnement du système est le clapet anti retour [17] à l’entrée de la chambre de réception de l’injecteur, sur l’alimentation gaz. En effet, en mode « diesel seul », la pression du diesel imposée par la pompe [6] est fixée légèrement supérieure à la pression du gaz, empêchant donc ce dernier de se déverser dans l’injecteur. En mode « diesel-gaz », une petite quantité seulement de diesel est injectée, limitant la pression dans la chambre de l’injecteur et permettant au gaz d’y entrer. Ainsi, ce clapet permet un fonctionnement dans les 2 modes en jouant simplement sur les niveaux de pression.
L’une des caractéristiques importantes du système proposé par DAF réside dans l’utilisation d’un unique injecteur pour gérer les deux carburants. Cette configuration, plus simple, permet d’optimiser la maintenance et envisager une réduction des coûts.
L’ensemble du système est régi par un système de contrôle électronique, en fonction du mode de fonctionnement choisi par l’utilisateur. En mode dual-fuel, l’apport en diesel est notamment asservi de sorte à correspondre exactement aux quantités requises pour assurer l’allumage du mélange. En outre, le timing de l’injection peut être différencié selon le mode de fonctionnement de manière à optimiser le rendement en temps réel. Ce dépôt de brevet témoigne de l’intérêt de DAF pour le marché du GNV, alors même que l’entreprise ne propose pas de véhicules gaz sur le marché européen. L’innovation présentée permet d’entrevoir une amélioration des performances et de la compétitivité des solutions dual-fuel diesel/GNV, aujourd’hui minoritaires sur le marché du neuf mais proposées dans des offres de retrofit.