La précombustion représente l’expression maximale du moteur essence à combustion interne et Mercedes en est consciente. Grâce à l’expulsion des gaz brûlés à haute température de la préchambre, l’allumage et la combustion dans la chambre principale sont considérablement accélérés, ce qui réduit la perte de chaleur vers les parois et finalement augmente l’efficacité globale. Le système le plus répandu pour des raisons de coût est le type passifdans lequel la préchambre n’a pas d’injecteur de carburant dédié et où donc le mélange lui parvient depuis la chambre principale.
Les limites de la préchambre passive
Malheureusement, la combustion passive en préchambre est limitée à une gamme étroite de conditions. En effet, lorsque le moteur est à faibles charges et régimes, l’échange d’air à l’intérieur de la préchambre n’est pas suffisant pour la nettoyer convenablement des gaz brûlés. Le résultat est une combustion instable avec des problèmes de ratés fréquents, dans lequel l’absence d’allumage de la préchambre affecte l’absence de combustion dans la chambre principale. À ce jour, les concepteurs ont trouvé quelques astuces pour contourner le problème. Par exemple, le moteur Maserati Nettuno adopte la technologie Twin Combustion, où la combustion de la préchambre est désactivée à faibles charges et vitesses, ou en tout cas est toujours soutenue par une deuxième bougie capable de déclencher de manière autonome la combustion dans la chambre principale. Le Fast Burning System développé par Italtecnica, quant à lui, ne prévoit qu’une seule bougie par cylindre, mais stratégiquement positionnée à l’intérieur de la préchambre en correspondance avec les trous de communication avec la chambre principale. En fait, dans ce domaine, il a été découvert que la concentration de gaz résiduels est plus faible, assurant toujours l’amorçage de la préchambre dans toutes les conditions.
Mercedes et la turbulente préchambre
Cependant, les solutions proposées jusqu’à présent n’ont pas réussi à éliminer le problème de la concentration des gaz résiduels dans la préchambre. Mercedes a plutôt breveté au Office des brevets et des marques des États-Unis un système qui assure un lavage adéquat de la préchambre même à faibles charges et vitesses. La marque allemande a réalisé des études élaborées de dynamique des fluides CFD, perfectionnant les mouvements turbulents de l’air dans les cylindres pour nettoyer la préchambre des gaz brûlés. Mercedes a notamment exploité le mouvement de tumble, le mouvement circulaire de l’air de haut en bas dans la chambre de combustion. L’idée est que dans la partie supérieure l’air s’écoule avec suffisamment d’énergie dans la préchambre, dont les trous de communication sont modélisés de manière à créer un autre mouvement de culbute turbulent à l’intérieur de la préchambre elle-même, cette fois avec une direction inversée de rotation.
Mercedes exploite ainsi la haute énergie des turbulences du flux d’air pour nettoyer la préchambre, repoussant les gaz résiduels vers l’extérieur par une action de lavage. Le résultat est une préchambre exempte de gaz brûlés, capable de fonctionne parfaitement même à faible charge et à bas régime. À l’heure actuelle, il n’y a aucune nouvelle ou déclaration officielle quant à savoir si le brevet sera un jour appliqué à la production de masse. Sa simple existence, cependant, trahit à quel point Mercedes ne semble pas encore disposée à abandonner complètement le moteur à combustion interne.