Comment fonctionne l'allumage par compression dans les moteurs à carburant gazeux de Volvo Trucks

Volvo FH Aero à essence (toutes les photos sont fournies par Volvo Trucks)

Volvo Trucks développe actuellement des modèles équipés de groupes motopropulseurs à pile à combustible à hydrogène, mais l'entreprise suédoise a déjà lancé des variantes de ses camions FM, FH et FH Aero équipées de moteurs au gaz naturel liquéfié (GNL) et au bio-GNL. Ces moteurs offrent des performances routières similaires à leurs équivalents diesel, mais avec des émissions de CO2 réduites et de nombreux autres avantages.

Dans une interview exclusive avec Power Progress International, Daniel Bergstrand, chef de produit pour Volvo Trucks, a partagé des détails sur la technologie développée pour soutenir l'utilisation du GNL et du bio-GNL dans les gammes de camions lourds de l'entreprise, comprenant des modèles de plus de 18 tonnes de GVW.

Daniel Bergstrand, Volvo Trucks

Bergstrand : « En 2007, nous avons présenté sept prototypes de transmission différents, dont le biodiesel, le biogaz, le biogaz/biodiesel, le DME, l'éthanol/méthanol, le diesel de synthèse et l'hydrogène/biogaz. Nous avons ainsi illustré les différentes voies permettant de réduire les émissions de CO2. Aujourd'hui, nous proposons des motorisations diesel, biodiesel et HVO, GNL et électriques à batterie. Si l'on considère les véhicules équipés de moteurs diesel et GNL, on constate qu'il s'agit essentiellement du même camion ; il n'y a pratiquement aucune différence, hormis le moteur. »

Mais quelle différence ! On pourrait penser que les modifications apportées au moteur diesel D13 pour permettre l'utilisation du GNL porteraient sur les systèmes d'injection et de combustion – et c'est exact. Le système d'injection directe haute pression (HPDI) nécessaire à l'alimentation en carburant gazeux a été développé par la société canadienne Westport Fuel Systems (une coentreprise entre Volvo Trucks et Westport, baptisée Cespira, a ensuite été créée pour commercialiser le système HPDI).

Pour soutenir un modèle de combustion par compression plus couramment utilisé sur les moteurs diesel, Westport a également développé un nouvel injecteur utilisant des aiguilles concentriques pour introduire une très faible quantité de gazole (ou HVO) et de gaz naturel dans la chambre de combustion. À mesure que le cylindre monte et que la pression augmente, les gouttelettes de gazole s'enflamment, brûlant ainsi le carburant gazeux pour atteindre la pleine puissance.

Injecteur de carburant HPDI développé par Westport Fuel Systems

Avec une certaine modestie scandinave, Bergstrand apporte quelques précisions supplémentaires. « Ces technologies sont légèrement différentes des autres moteurs au GNL. Le carburant pilote [diesel], qui représente environ 7 % du total utilisé dans chaque cycle, nous permet d'utiliser le cycle de compression, et ce modèle haute pression nous offre une puissance et un rendement énergétique similaires à ceux d'un moteur diesel. »

Livraison de carburant

Le système HPDI est une solution complexe mais élégante qui permet l'utilisation du GNL dans un moteur à combustion interne. Le système qui alimente le moteur en carburant est tout aussi performant, l'objectif principal étant l'uniformité de distribution.

Une pompe cryogénique, située dans le réservoir sous vide isolé, maintient le GNL à environ -140 °C et augmente la pression du carburant liquide à la pression requise de 300 bars (4 350 psi). Au sommet de la pompe, un vaporisateur convertit le GNL en GNC avant son acheminement vers le module de gaz intégré (IGM) pour atteindre la température et la pression adéquates. Depuis l'IGM, le carburant est dirigé vers le module de conditionnement du gaz pour un ajustement final de la pression avant son acheminement vers le système HPDI et l'injection.

À l'arrêt du moteur, la vanne d'arrêt d'essence est fermée et le carburant restant dans les injecteurs et les rampes d'injection est purgé. Cette opération permet de maintenir la pression correcte dans les aiguilles d'injection au redémarrage du moteur. Pour éviter toute perte inutile et tout rejet dans l'atmosphère, un module de retour au réservoir renvoie le carburant restant vers le réservoir de rétention.

Dans un moteur standard, le diesel agit à la fois comme liquide de refroidissement et comme lubrifiant ; le GNL, quant à lui, ne peut pas agir comme lubrifiant en raison de sa composition physique. Mais Bergstrand affirme qu'aucun lubrifiant supplémentaire n'est nécessaire en plus de l'huile moteur.

Volvo FH avec réservoir cryogénique (côté gauche) pour carburant GNL

On pourrait s'attendre à ce que la très faible quantité de diesel utilisée lors de la combustion entraîne une moindre dispersion de suie dans le moteur et une rétention dans l'huile, ce qui pourrait se traduire par un allongement des intervalles d'entretien. Mais Bergstrand précise que le moteur GNL a un programme d'entretien similaire à celui d'un modèle diesel.

Sans vouloir avancer de chiffre précis, Bergstrand reconnaît qu'un « pourcentage significatif » de composants provient du moteur diesel de base. Mais cela pourrait constituer davantage un avantage qu'un inconvénient ; la similitude entre les moteurs GNL et diesel facilitera probablement l'entretien sur route.

L'un des inconvénients de l'utilisation de l'hydrogène comme carburant, notamment dans les moteurs à combustion interne, est son effet néfaste sur les composants, un processus appelé fragilisation. Bergstrand explique qu'en raison de son absence quasi totale d'interaction avec les pièces du moteur, le GNL n'a pas les mêmes effets néfastes que l'hydrogène.

« Les systèmes d'alimentation sont conçus spécifiquement pour le GNL, ce qui a été pris en compte. Par exemple, les canalisations utilisées pour transporter le carburant sont métalliques, ce qui contribue également à maintenir la pression dans le système », ajoute-t-il.

Acceptation du marché

Selon Eurogas, association régionale représentant les entreprises de la chaîne de valeur du gaz, on comptait plus de 800 stations de ravitaillement en GNL en Europe en juillet 2025. L'Allemagne en comptait le plus grand nombre avec 195, suivie de l'Italie (173), de l'Espagne (105) et de la France (91). Des entreprises comme Gasrec et Calor Gas travaillent à la création d'un réseau d'approvisionnement en GNL pour les poids lourds au Royaume-Uni.

Bergstrand explique que l'intérêt du marché pour les camions GNL varie selon les régions, mais aussi selon les cas d'utilisation des clients. « L'infrastructure nécessaire pour les camions fait toute la différence », explique-t-il. « Cela dit, je n'ai jamais entendu parler d'un chauffeur qui ait essayé notre camion GNL et n'ait pas apprécié ses performances. »

Il rapporte que les conducteurs comparent l'expérience de conduite d'un camion au GNL à celle d'un diesel, notamment en termes de performances sur route et d'autonomie (qui se traduit directement par une consommation de carburant réduite). Selon Volvo Trucks, les versions de camions au GNL ont une autonomie d'environ 1 000 kilomètres avec un plein de carburant.

Ravitaillement en GNL

Bien sûr, le ravitaillement est un peu différent. Au lieu d'un pistolet de remplissage standard, un collier de serrage sert à raccorder le tuyau de ravitaillement au réservoir. Volvo Trucks est équipé d'un manomètre sur le réservoir pour surveiller la pression interne. Une purge pendant le ravitaillement peut être nécessaire, mais là où d'autres constructeurs proposent des purges séparées, Volvo Trucks place cette soupape d'échappement dans le système de ravitaillement. « Nous pensons que c'est un avantage, car il y a un point de raccordement en moins. Cela rend le processus de ravitaillement plus similaire à celui du diesel », explique Bergstrand.

Un autre avantage du GNL est qu'il est très peu probable que du carburant « mauvais » soit distribué. Le diesel peut être altéré par l'eau, en particulier dans les réservoirs de stockage mal entretenus. L'utilisation de ce diesel contaminé peut affecter les performances du moteur et endommager les pompes ou d'autres composants. Le processus de production de GNL (voir encadré) élimine efficacement l'eau et les autres impuretés, laissant un carburant liquide quasi pur.

Calculer les coûts futurs

Comme on pouvait s'y attendre, les camions équipés de moteurs GNL sont plus chers que ceux équipés de motorisations diesel. « Les nouvelles technologies entraînent généralement des coûts supplémentaires », explique Bergstrand. Cela dit, toute dépense supplémentaire pourrait être amortie grâce à un coût total de possession avantageux : selon Gasrec, une société britannique, le GNL peut être entre 20 et 40 % moins cher que le diesel, une différence notable si cette hypothèse se confirme.

Bergstrand estime que la production de véhicules équipés de moteurs GNL chez Volvo Trucks représente environ 2 % du volume total. Mais il affirme que l'entreprise s'attend à ce que ce chiffre augmente – et même qu'il doit l'augmenter. « Il s'agit d'une étape très importante dans la réduction des émissions », souligne-t-il. « L'utilisation du bio-GNL peut réduire les émissions de CO2 du puits à la roue de près de 100 %. Par ailleurs, les camions électriques ne seront pas une solution adaptée à toutes les applications, et c'est là que le GNL offrira une alternative bas carbone. »

Pour conclure, Bergstrand souligne que quel que soit l’intérêt actuel du marché, Volvo Trucks proposera des camions alimentés au GNL dans un avenir prévisible.

Certains parlent des camions au GNL comme d'une technologie de transition. Nous ne les percevons pas ainsi. Nous pensons que la capacité à fonctionner avec des carburants renouvelables fait partie de la solution d'avenir. C'est un élément clé de notre stratégie en trois volets : les camions équipés de moteurs à batterie, à pile à combustible à hydrogène et à combustion interne, alimentés par des carburants renouvelables comme le bio-GNL et l'hydrogène, contribueront à l'objectif de neutralité carbone de notre entreprise et de nos clients.

Les ventes de camions GNL sont en hausse

Volvo FH Aero - les conducteurs apprécient la similitude entre la conduite de camions diesel et de camions au GNL

En mai 2025, Volvo Trucks a signalé une demande croissante pour ses modèles équipés de moteurs GNL et bio-GNL, avec plus de 8 000 unités vendues dans le monde.

Les principaux marchés pour les camions à carburant gazeux étaient la Suède, la Norvège, les Pays-Bas, l'Espagne et le Royaume-Uni.

« Beaucoup de nos clients choisissent de remplacer leurs camions diesel par des camions à essence comme moyen simple de réduire leurs émissions de CO2 ici et maintenant », a déclaré Jan Hjelmgren, responsable de la gestion des produits chez Volvo Trucks.

Il a poursuivi : « Les camions à essence de Volvo sont une véritable solution gagnant-gagnant pour les entreprises de transport, car ils peuvent combiner un coût de possession inférieur avec une empreinte carbone réduite et une productivité conservée. »