Véhicules passagers

Bombardier Transport impose de nouveaux standards pour les systèmes de traction écologiques : le C.L.E.A.N. Diesel Power Pack respecte dès à présent la nouvelle directive communautaire stricte sur les polluants, prévue pour 2012.

Dans le cadre du projet de recherche C.L.E.A.N. (Catalyst based Low Emission Application – Application à faibles émissions par catalyse) Bombardier Transport a conçu le moteur le moins polluant du monde pour les automotrices diesel de gamme 500 kW.

Cette nouvelle traction est basée sur un moteur diesel huit cylindres de 560 kW à pot catalytique SCR (Selective Catalyst Reaction – Réaction Catalytique Sélective) couplé à une transmission mécanique. Lors de la conception, le choix des composants a permis d’optimiser le poids, la structure et la consommation de carburant de l’unité de traction – tout en réduisant les contraintes de maintenance.

Efficacité maximaleLe C.L.E.A.N. Diesel est utilisable en régime de croisière ou en marche sur l’ère. Ces deux modes consomment l’un et l’autre peu de carburant et sont pauvres en émissions. La réduction active de la charge auxiliaire offre par ailleurs un potentiel d’économie supplémentaire.

Bombardier, référence ferroviaire mondiale, dispose avec C.L.E.A.N Diesel d’une technologie mûre pour la production en série, répondant aux directives européennes relatives aux émissions les plus sévères, et obligatoires à partir de 2012. (directive CE 2004/26, Etape III-B).

Technologies EcoActives

C.L.E.A.N. DieselPower Pack

Le projet de rechercheLes préparatifs du projet de recherche ont débuté en août 2006 avec les choix techniques concernant les composants et leurs spécifications, les calculs de simulation, la mise au point du programme d’essais de type, la construction du groupe électrogène et l’achat de matériels. La construction du banc d’essais a été planifiée et conçue en parallèle. Le banc d’essais a été mis en service en août 2007.

Le C.L.E.A.N Diesel Power Pack et ses composants périphériques ont fait l’objet d’un essai de type complet. A l’issue de la phase d’essais, le système C.L.E.A.N. Diesel a été rendu public le 8 avril 2008.

Grâce aux performances supérieures du véhicule et une consommation de carburant nettement plus faible que la version précédente, ainsi que des émissions de gaz d’échappement inférieures de 83 pour cent, le système C.L.E.A.N. Diesel constitue la traction diesel la plus écologique au monde, pour une grande puissance.

Les résultatsRéduction de la masse de tractionLa masse à accélérer influence énormement la consommation de carburant. Avec leurs accélérations et freinages fréquents, les trains régionaux sont ceux pour qui une réduction de la masse du véhicule est le plus profitable. Toutefois, la tendance consistant à améliorer le confort des aménagements contribue à augmenter la masse. Celle-ci peut être compensée notamment par une réduction de la masse à entraîner. Le système C.L.E.A.N. Diesel a permis ainsi de réduire la masse du Powerpack et du système d’échappement de 20 % par rapport à la version précédente.

C.L.E.A.N. Diesel réduit de manière spectaculaire les émissions de polluants.

Maintenance réduiteL’un des principaux objectifs du projet de recherche était de réduire les délais de maintenance et de réparation. Le C.L.E.A.N. Diesel a réalisé cet objectif en utilisant une combinaison d’idées innovantes.

Pour une maintenance améliorée :• L’encrassement du filtre à carburant et du filtre à huile est contrôlé électroniquement• Traction mécanique de tous les groupes auxiliaires sans courroies trapézoïdales• Absence de filtre à particules – pas de nettoyage et d’élimination des cendres d’huile• Intervalles de maintenance plus longs après une phase de mise en service• Diminution du nombre de composants du moteur• Contrôle électronique du niveau d’huile moteur

Pour des réparations améliorées :• Démontage de la transmission sans démontage du Powerpack• Manipulation simplifiée des engrenages grâce à une masse plus réduite • Démontage du générateur de courant de bord de 400 V sans démontage du Powerpack• Accès latéral au compresseur d’air • Accès aisé au système d’injection de carburant et haute pression• Démontage du carter d’huile possible, ce qui facilite l’accès au mécanisme de transmission de la pompe à huile du moteur

Niveau Valable pour les NOX HC CO Particules d’émissions vehicules à partir de (g/kWh) (g/kWh) (g/kWh) (g/kWh)

Euro II Non applicable 7,0 1,1 4,0 0,15

Euro III Non applicable 5,0 0,66 2,1 0,1

Etape III A 2006 4,0 3,5 0,2 EU 2004 / 26 (commun)

Etape III B 2012 2,0 0,19 3,5 0,025 EU 2004 / 26

–70

%

– 83

%

Comparaison des solutions de réduction des taux d’émissions de gaz d’échappement

Recirculation des gaz d’échappement + filtre à particules diesel +éventuellement suralimentation multiple

• DPF requis, entraînant un risque de blocage du filtre

- Ralenti élevé du moteur diesel en service

- Nécessite une huile moteur anti-cendre spéciale

- Nettoyage des filtres à particules requis

• Encrassement de l’huile moteur par EGR

Réduction catalytique sélective (SCR)

• Nécessite de l’urée comme réducteur

• Diminution de la consommation de carburant

• Contraintes plus faibles imposées au système de refroidissement. Conséquence : - Diminution de l’énergie requise

pour l’entraînement - Diminution de l’encrassement - Niveau sonore diminué

• Possibilité d’utiliser des composants produits en grande série utilisés pour le transport routier

– 83

%

Un concept de traction remarquableLe couple produit dans le moteur diesel est ajusté dans le bloc de transmission. Il est ensuite transmis aux entraînements sur essieux par l’intermédiaire des arbres à cardans où ils sont ensuite transformés et renvoyés. L’engrenage sur essieu maître comporte un inverseur de marche pour l’inversion du sens de rotation.

Un moteur puissantLe moteur diesel FPT repose de manière souple dans l’armature. La liaison entre le bloc moteur et la transmission est assurée par le carter du volant. Le générateur de 400 V est disposé à l’arrière du moteur huit cylindres de 560 kW. Il est raccordé à la prise de mouvement du moteur. La sortie des gaz d’échappement du turbocompresseur est fixée de manière flexible au catalyseur. Les gaz d’échappement sont évacués par le toit via une tuyauterie commune.

Des engrenages intelligentsLa transmission ZF comporte trois planétaires en diagonale permettant d’enclencher six vitesses à l’aide de cinq éléments de commutation. Après un bref démarrage, le convertisseur est contourné à l’aide d’un embrayage de pontage. Cela crée une liaison mécanique à performance élevée entre le moteur et l’essieu monté. Cela augmente de manière spectaculaire le rendement de la transmission.

Moins de complexité Différents composants ont été éliminés sur le système C.L.E.A.N. Diesel afin de réduire les coûts et la masse :• Pas d’échangeur de chaleur à l’extérieur des engrenages – pas de circuit d’huile externe, ce qui élimine des composants et réduit considérablement le risque de fuite d’huile• Tous les composants du système d’air d’alimentation et du refroidissement sont montés sur le moteur – ce qui élimine ainsi les tuyaux d’air à l’extérieur du moteur• Pas de pompe à eau électrique à l’extérieur du moteur• Réduction des tuyaux de liquide de refroidissement et de leurs raccords• Intégration de l’amortisseur de vibrations torsionnelles des engrenages – évitant ainsi les accouplements élastiques en rotation entre le moteur diesel et les engrenages

Les composantsLe Power Pack intègre un générateur triphasé de 400 V en un convertisseur, qui assure toute l’alimentation des auxiliaires et donc l’énergie nécessaire au fonctionnement du système de refroidissement, ce qui présente différents avantages :• Diminution de la consommation au ralenti• Absence de circuit d’huile hydrostatique, ce qui permet d’éliminer des composants et leur maintenance, ainsi que les dangers de pollution en cas de fuite d’huile

Power Pack avec unité de recyclage des gaz d’échappement, représenté sans l’environnement du véhicule

1

2

3

56

4

1 Catalyseurs SCR

2 Générateur auxiliaire

3 Armature monobloc

4 Moteur diesel

5 Réservoir d’urée de 150 l de volume utile

6 Transmission

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*Marques de commerce de Bombardier Inc. ou de ses filiales.

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C.L.E.A.N. Diesel Power Pack Technologies EcoActives

ECO4 – Energie, Efficacité, Economie et EcologieC.L.E.A.N. Diesel Power Pack est une des techno-logies écologiques ECO4* de Bombardier Transportation. ECO4 est la réponse concrète aux défis croissants des opérateurs pour réduire la consommation d’Energie, améliorer l’Efficacité, protéger l’Environnement et fournir une réponse Economique viable, conformément à la philosophie de Bombardier : Le climat est favorable aux trains*.

Réduction importante des gaz d’échappementUn catalyseur doté du dispositif SCR réduit énorménement les émissions du C.L.E.A.N. Diesel, en particulier les émissions d’oxyde d’azote. Le cœur de l’installation est constitué par le module d’alimentation avec l’unité de commande électronique DCU et le module de pompe AdBlue. Le DCU saisi les paramètres du moteur, du système d’échappement et des données de la commande du véhicule. Il calcule le dosage de l’injection du réducteur AdBlue (solution urée-eau selon DIN 70070) et la contrôle en régulant la pression. AdBlue est injecté directement dans le flux des gaz d’échappement.

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3

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45

6

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1 Réservoir AdBlue

2 Unités WEMA (aspiration, chauffage, contrôle de niveau de remplissage)

3 Parcours des tuyaux

4 Module d’alimentation (calcul du volume d’injection, aspiration, mise sous pression)

5 Module d’injection AdBlue

6 Mélangeur