Formule 1

Préchambres façon F1: la techno qui réveille le moteur thermique et fait fondre la conso

Préchambres façon F1: la techno qui réveille le moteur thermique et fait fondre la conso

Nous vous avions déjà parlé d’une start-up française qui mise sur une combustion à préchambres pour redonner de l’air aux moteurs thermiques. Place maintenant au concret: on vous explique simplement comment cette idée inspirée de la course peut réduire conso et émissions.

Les préchambres de combustion, ce n’est pas nouveau: elles ont existé dans l’histoire du moteur thermique. Longtemps utilisées sur les diesels à injection indirecte, elles ont disparu au début des années 2000 au profit de l’injection directe, plus performante et nettement plus sobre. Mais la donne change: remises au goût du jour, ces préchambres reviennent sur le devant de la scène grâce à des usages très exigeants et à des besoins de sobriété record.

Abandonnées en diesel, les préchambres de combustion cartonnent en F1

En sport auto, les préchambres ont fait un comeback spectaculaire… côté essence. Depuis 2014, les V6 turbo-hybrides de F1 y recourent pour une raison simple: le règlement limite à la fois le débit instantané de carburant et la quantité utilisable sur un Grand Prix. Pour rester ultra performantes malgré cette contrainte, les équipes font tourner les moteurs en mélange très pauvre, difficile à enflammer et à contrôler. La préchambre, petite cavité usinée dans la culasse, s’allume d’abord puis projette via des orifices calibrés de véritables torches d’allumage dans le cylindre. Résultat: une front de flamme plus rapide, une combustion plus homogène, donc un meilleur rendement et un rapport puissance/consommation bluffant. L’envers du décor? En mélange pauvre, on crée beaucoup de chaleur et de NOx. Comme la F1 n’est pas encadrée sur ce polluant, ce compromis passe. Sur route en revanche, il faut concilier sobriété, plaisir et normes plus strictes: c’est là qu’entre en scène la version “série” de la techno.

Les trois composants du système Valvijet : à droite le compresseur, au milieu le mélangeur air/essence, et à gauche la préchambre insérée dans la culasse avec son injecteur et sa bougie.
Les trois composants du système Valvijet : à droite le compresseur, au milieu le mélangeur air/essence, et à gauche la préchambre insérée dans la culasse avec son injecteur et sa bougie. © C.Congrega

Moins d’essence et d’air, plus d’EGR

Sur un moteur de série, impossible de jouer la carte du mélange pauvre à cause des NOx. Objectif: rester en richesse 1 (stœchiométrique), ce qui deviendra incontournable avec Euro 7, tout en baissant la conso. Comment? En réduisant à la fois l’essence et l’air, puis en remplaçant le volume manquant par des gaz d’échappement inertes recyclés, l’EGR, jusqu’à 50%. Sauf que ce cocktail très dilué brûle mal. C’est précisément là que la préchambre de Valvijet fait la différence. Comme en F1, elle enflamme la charge principale avec des torches d’allumage longues et énergiques, bien plus efficaces qu’une étincelle unique. Pour garantir une ignition impeccable dans toutes les situations du quotidien — ralenti, petites accélérations, phases transitoires — Valvijet adopte des préchambres dites actives. Elles reçoivent, via un petit compresseur-mélangeur et un injecteur dédié, un mélange air-carburant préparé à richesse 1 directement dans la préchambre. Cette mini-charge sûre assure une mise à feu fiable, puis propage des jets ardents qui embrasent le mélange très dilué du cylindre. À l’inverse des F1 ou du V6 3.0 Nettuno de Maserati, qui utilisent des préchambres passives limitées à une bougie, la solution active sécurise l’allumage même quand les conditions sont défavorables. Résultat attendu: un moteur plus docile en bas, plus efficient partout, prêt pour la route et les cycles d’homologation modernes sans exploser les émissions. Et surtout, elle ouvre la voie à des gains mesurables sans sacrifier l’agrément ni la fiabilité — au quotidien, concrètement.

Dans ce plan plus serré, on distingue le détail de la préchambre qui provoque, par des trous calibrés, les torches d'allumage permettant la bonne combustion d'un mélange peu homogène car fortement dilué à l'EGR.
Dans ce plan plus serré, on distingue le détail de la préchambre qui provoque, par des trous calibrés, les torches d'allumage permettant la bonne combustion d'un mélange peu homogène car fortement dilué à l'EGR.© DR

Meilleur allumage et combustion, pour moins de consommation

Techniquement, le système ajoute peu d’éléments: un compresseur-mélangeur, un injecteur dédié à la préchambre et un clapet anti‑retour. Ce dernier empêche la charge très diluée du cylindre de remonter vers la préchambre quand le piston s’èlève, ce qui garantirait sinon une combustion erratique. Ainsi, le flux ne va que dans un sens: de la préchambre vers la chambre principale. Au final, l’étincelle met le feu dans la petite cavité, les torches jaillissent et la chambre s’embrase vite et proprement, avec plus de stabilité cycle à cycle.

Dans la culasse juste au dessus du piston on distingue la préchambre de combustion avec son injecteur en partie droite et sa bougie dédiée. Après l'étincelle, des torches allument le mélange dans la chambre principale.
Dans la culasse juste au dessus du piston on distingue la préchambre de combustion avec son injecteur en partie droite et sa bougie dédiée. Après l'étincelle, des torches allument le mélange dans la chambre principale.© C.Congrega

Reste l’intégration. Une culasse spécifique est nécessaire pour accueillir les préchambres et leurs organes associés, en plus du mélangeur, du compresseur, de l’injecteur et du clapet anti‑retour. L’ensemble ajouterait quelques centaines d’euros au coût d’un moteur, avec un calendrier industrialisation estimé à quelques années pour valider la mise au point et la production. En échange, les premiers essais sur monocylindre indiquent une baisse de consommation de l’ordre de 10 à 15%, sans renoncer aux performances ni au respect des normes. Dans un contexte où chaque gramme de CO2 compte, la proposition Valvijet attire déjà des constructeurs sur plusieurs continents. Si la promesse se confirme, le moteur thermique pourrait gagner une nouvelle vie, plus propre, plus efficiente et franchement plus maligne.

En filigrane, ces gains d’efficience ravivent le rêve automobile: pourquoi ne pas viser une Porsche 911 en LLD, sobre et performante, avec garanties et achat à distance facilités via Joinsteer?

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