Des obstacles vers l’innovation : les membres de l’équipe qui a développé le nouveau moteur dédié e‑POWER de Nissan partagent leurs avancées

Le système e‑POWER de troisième génération de Nissan est lancé sur le Qashqai ce mois-ci en Europe, offrant une meilleure efficacité, moins d’émissions et une conduite plus silencieuse. Norihiko Tagishi, Akihiro Shikata et Naohiro Yoshida, de l’équipe groupe motopropulseur de Nissan au Japon, qui ont développé ce nouveau moteur révolutionnaire au cœur du système, révèlent les défis surmontés et expliquent son fonctionnement.

Réinventer la troisième génération du groupe motopropulseur hybride de Nissan

e‑POWER est le système hybride de Nissan : un groupe motopropulseur électrifié unique qui combine un moteur essence compact et un moteur électrique. Le moteur essence sert uniquement à produire de l’électricité, laquelle est transmise directement au moteur électrique pour entraîner les roues, ainsi que pour recharger la batterie si nécessaire. Le système offre l’accélération fluide et raffinée d’un véhicule électrique avec la praticité d’un véhicule thermique classique.

En plus d’une nouvelle conception« 5-en-1 », qui intègre les composants clés du groupe motopropulseur électrique dans une unité plus rigide et plus légère pour une meilleure optimisation de fonctionnement, le système e‑POWER de troisième génération adopte un tout nouveau moteur essence turbo 3 cylindres de 1,5 litre, nommé ZR15DDTe.

Conçu pour un seul objectif

Contrairement aux moteurs utilisés dans les générations précédentes d’e‑POWER, ce nouveau moteur a été pensé dès le départ comme un générateur dédié – il fournit exclusivement de l’électricité aux véhicules e‑POWER.

Norihiko Tagishi, Senior Manager du groupe de gestion de projet e‑POWER, explique :
« Lorsque nous avons commencé en 2021, nous avons adopté une approche non conventionnelle, en concevant le moteur différemment des moteurs traditionnels. Comme nous avons intégré de nombreuses nouveautés, nous avons rencontré des défis techniques sans précédent à chaque étape. Néanmoins, en unissant les équipes de développement et de production et en refusant d’abandonner, nous avons réussi à les surmonter. »

Alors qu’un moteur thermique classique doit fonctionner efficacement sur une large plage de régimes et de charges, le moteur e‑POWER est uniquement dédié à la production d’électricité. Cela a permis aux ingénieurs de Nissan de l’optimiser pour son point de rendement maximal.

Vers une efficacité thermique plus élevée

L’efficacité thermique mesure la part de l’énergie du carburant transformée en puissance mécanique utile, le reste étant perdu sous forme de chaleur. Plus elle est élevée, plus le véhicule peut parcourir de distance avec le même plein. Dans le cas d’e‑POWER, l’amélioration de cette efficacité rend la génération d’énergie plus performante.

Akihiro Shikata, Senior Manager du groupe de calibration de performance du groupe motopropulseur, souligne :
« Nous avons commencé par redéfinir le type de moteur requis pour un générateur dédié. En réduisant les exigences de réactivité, nous avons pu le concevoir pour atteindre une performance optimale centrée sur le point de plus grande efficacité thermique et de puissance maximale. »

Le nouveau moteur innovant appliqué à la troisième génération d’e‑POWER atteint une efficacité thermique impressionnante de 42 %.

Adoption en série du concept STARC

Une percée décisive pour atteindre ce haut rendement a été l’adoption du concept exclusif de Nissan baptisé Strong Tumble & Appropriately stretched Robust ignition Channel, abrégé STARC.

Il crée un effet de tourbillon du mélange air-carburant lors de son injection dans le cylindre et le maintient jusqu’à l’allumage, garantissant une combustion efficace. Cela génère un fort flux tourbillonnaire (vortex vertical) dans la chambre de combustion et stabilise le canal de l’étincelle, assurant de meilleures conditions de combustion. Même avec une utilisation importante de la recirculation des gaz d’échappement (EGR), qui améliore l’efficacité thermique, la combustion reste stable.

Pour produire le flux optimal, les ingénieurs de Nissan ont soigneusement revu et optimisé divers éléments : conduit d’admission, angle des soupapes, forme du toit pentagonal et surface de la calotte du piston.

Allier efficacité thermique et puissance moteur

Afin d’améliorer à la fois l’efficacité et la puissance, l’équipe a adopté de nombreuses technologies supplémentaires. Elle a utilisé un turbocompresseur plus grand que ceux habituellement montés sur un moteur 1,5 litre, afin de réduire les pertes de pompage. Associé à un calage innovant des soupapes et à des mesures anti-cliquetis, il a permis de définir un allumage idéal même avec un taux de compression élevé.

Résultat : un taux de compression de 13:1, rare pour un moteur turbo, qui concilie haute efficacité et puissance élevée.

Les ingénieurs ont dû relever un double défi : maintenir ce rendement tout en évitant la combustion anormale (pré-allumage), qui survient plus facilement sous forte compression et suralimentation. Grâce à un contrôle minutieux, ils y sont parvenus.

De plus, les gros turbos provoquent souvent un « lag » (retard de réponse). Mais en exploitant les fonctions de gestion d’énergie d’e‑POWER, l’équipe a assuré une accélération fluide.

Plus d’efficacité et de raffinement

Dans le Qashqai, le gain d’efficacité dans les plages de couple élevé permet au moteur de maintenir un régime constant même à grande vitesse. Ce changement, associé à la structure intégrée 5-en-1 plus rigide, contribue à réduire le bruit global et à offrir une conduite plus sereine et raffinée.

Le Qashqai équipé de ce groupe motopropulseur a enregistré jusqu’à 16 % d’amélioration de sa consommation en conditions réelles et 14 % sur autoroute, comparé aux modèles précédents.

Associer des technologies issues d’autres industries

Un élément clé fut de garantir un flux d’air régulier du conduit d’admission vers la chambre de combustion, créant un fort tourbillon.

Dans les moteurs conventionnels, le design du conduit est limité par la présence de sièges de soupape frittés, ce qui empêche une optimisation complète.

Les ingénieurs de Nissan ont étudié de nombreuses pistes et ont identifié la technologie Cold Spray, déjà utilisée dans l’aéronautique, l’énergie, les machines lourdes et le pétrole, comme la plus fiable.

Le procédé repose sur un alliage spécial et des buses développées en interne, inspirées de techniques de polissage de moules de forge, aboutissant à une première mondiale dans un moteur automobile.

Naohiro Yoshida, ingénieur en chef groupe motopropulseur, déclare :
« Nous savions dès le départ que ce serait difficile ; mais l’équipe aime les défis et savait que les clients apprécieraient d’autant plus les bénéfices de notre technologie e‑POWER une fois ces défis relevés. Finalement, nous y sommes parvenus grâce à la coopération de nos trois divisions Monozukuri (R&D, Production, Achats), de nos départements concernés et de nos partenaires. »

Ainsi, le moteur ZR15DDTe a démontré ses hautes performances comme générateur dédié.

Déploiement futur

Après le Qashqai, les clients aux États-Unis, au Canada et au Japon seront les prochains à découvrir la troisième génération e‑POWER, qui s’étendra progressivement à d’autres modèles et régions.

Le nouveau système arrivera au cours de l’exercice 2026 sur le prochain Nissan Rogue (États-Unis et Canada) et le futur Nissan Elgrand, grand monospace pour le Japon, avant de s’étendre à d’autres marchés.

La quête d’efficacité et de puissance continue

Ce nouveau moteur représente une avancée majeure dans la quête de l’équipe pour créer le moteur e‑POWER ultime. Les ingénieurs du centre R&D d’Atsugi poursuivent l’objectif ambitieux d’accroître encore l’efficacité thermique et d’étendre l’application de technologies comme STARC à un large éventail de moteurs Nissan.

Ceci s’inscrit dans les efforts permanents de Nissan pour améliorer la consommation, augmenter l’autonomie et réduire les émissions, contribuant à une mobilité durable et à une satisfaction accrue des clients dans le monde entier.