Comment JCB a transformé son moteur à hydrogène de série en un monstre de course de 800 ch

Cela représente une augmentation spectaculaire par rapport au moteur à hydrogène de 55 kW (74 ch) développé par l'entreprise pour des engins de chantier tels que la chargeuse-pelleteuse 3CX de JCB fonctionnant à l'hydrogène.

Selon JCB, le moteur de course n'est pas une version modifiée du moteur de série, mais un moteur entièrement nouveau.

Mais le fabricant d'équipements de construction basé au Royaume-Uni a néanmoins utilisé l'architecture et les leçons tirées de cinq années et de 100 millions de livres sterling (132 millions de dollars américains) de développement de moteurs à hydrogène pour créer un groupe motopropulseur de course dédié.

S'exprimant à la base aérienne de Wittering au Royaume-Uni avant l'essai prévu le 16 juin, Mark Richards, ingénieur principal chez JCB Excavators, a expliqué comment l'entreprise avait initialement abordé la combustion de l'hydrogène pour les applications hors route.

« Des tentatives de moteurs à combustion d'hydrogène ont déjà été menées », a-t-il déclaré. « En théorie, il est facile de faire fonctionner un moteur à hydrogène, mais il est difficile de le faire fonctionner correctement ; par "fonctionner correctement", j'entends obtenir le rendement souhaité, réduire les émissions et atteindre les performances escomptées. »

Le nouveau moteur développé pour Hydromax est basé sur l'architecture du moteur à combustion interne à hydrogène utilisé dans le moteur à hydrogène de série de JCB (Image : JCB).

Les précédentes tentatives de création d'un moteur à combustion d'hydrogène pour le secteur automobile, menées notamment par BMW et Mazda, reposaient sur la conversion d'un moteur diesel atmosphérique, avec des résultats mitigés. Le problème résidait dans les fortes températures de combustion propres à un moteur atmosphérique, qui entraînaient des émissions importantes de NOx et un rendement relativement faible.

Plutôt que de convertir un moteur diesel hors route existant, JCB a développé un moteur à combustion d'hydrogène spécialement conçu à cet effet, basé sur la suralimentation, l'allumage par étincelle et la combustion à basse température.

Le résultat est un moteur dont les performances et le couple égalent ceux de son homologue diesel, tout en affichant un rendement thermique légèrement supérieur, selon Richards. Il répond également aux exigences de la norme antipollution Stage V sans recourir à des systèmes de post-traitement des gaz d'échappement diesel tels que la réduction catalytique sélective (SCR) ou un catalyseur d'oxydation diesel (DOC).

L'un des principaux atouts de JCB réside dans le fait que l'architecture du moteur reste en grande partie inchangée. Le carter d'huile, le bâti, le bloc-cylindres, la culasse, le collecteur d'admission et le couvre-culbuteurs sont identiques à ceux du moteur de base, ce qui permet de fabriquer les moteurs à hydrogène sur les mêmes chaînes de production que les moteurs diesel. Selon Richards, environ 60 % des composants du moteur sont approvisionnés et fabriqués au Royaume-Uni.

Le moteur de série, qui a reçu en 2025 l'homologation européenne permettant sa commercialisation, utilise l'injection indirecte de carburant, l'hydrogène étant injecté dans le collecteur d'admission à une pression d'environ 10 bars avant de se mélanger à l'air et de pénétrer dans la chambre de combustion.

« Optimisation » du moteur Hydromax

Pour Hydromax, en revanche, JCB avait besoin de beaucoup plus de puissance.

Richards a expliqué comment l'entreprise a changé le moteur de base de la version de production de 55 kW (74 ch) en une nouvelle unité qui développe 800 ch par moteur, pour une puissance combinée de 1 600 ch sur la voiture à deux moteurs.

L'entreprise a augmenté le régime moteur d'environ 2 200 tr/min sur ses engins de chantier à près de 4 000 tr/min sur le prototype de voiture haute performance. Selon Richards, le couple a quadruplé par rapport au moteur de série.

Pour parvenir à ce niveau de performance, une refonte importante a été nécessaire.

Les deux moteurs à hydrogène de la voiture Hydromax lors des essais menés à la base aérienne de Wittering en juin 2026 (Image : JCB)

La distribution à tiges de culbuteurs utilisée sur le moteur de série a été remplacée par une distribution à double arbre à cames en tête. Selon Richards, cette modification offre une bien meilleure précision du calage de la distribution à haut régime et réduit la flexibilité du système.

L'alimentation en carburant a également subi une transformation radicale. Alors que le moteur de série utilise l'injection indirecte, le moteur de compétition recourt à l'injection directe, la pression dans la rampe d'injection passant d'environ 10 bars à près de 50 bars. L'injection d'hydrogène directement dans la chambre de combustion permet d'injecter une quantité de carburant nettement supérieure dans le temps limité disponible à haut régime.

Parallèlement, JCB a également réduit le poids du moteur, amélioré les systèmes de refroidissement et de lubrification et adopté une conception à carter sec pour permettre le montage des moteurs sur le côté à l'intérieur de la carrosserie étroite du véhicule profilé.

Lord Anthony Bamford avec le moteur à combustion d'hydrogène JCB. (Image : JCB)

« Le carter sec est courant sur les voitures de course. Cela signifie que l'huile ne se déplace pas dans le moteur lors des virages serrés et qu'elle est toujours disponible pour être aspirée. Sur la voiture de course, nous avons une pompe d'aspiration d'huile – la pompe de récupération – qui pompe un litre d'huile par seconde dans chaque moteur, ce qui nous permet de maintenir la lubrification du moteur même lorsqu'il tourne sur le côté », a expliqué Richards.

Ce dispositif abaisse le centre de gravité du véhicule tout en assurant un approvisionnement constant en huile, même dans des conditions d'utilisation extrêmes.

Un autre défi majeur a été le refroidissement. Pour y remédier, JCB a mis au point un système de refroidissement par glace : l’air sortant du turbocompresseur à environ 200 °C est refroidi à moins de 10 °C avant d’entrer dans le collecteur d’admission. La densité plus élevée de cet air plus froid contribue à optimiser la puissance, explique Richards. Cela a nécessité l’installation de deux réservoirs pouvant contenir jusqu’à 250 kg de glace.

Malgré les importantes modifications techniques, certains éléments restent familiers. Richards a notamment souligné que le vilebrequin utilisé dans le moteur de course est identique à celui des moteurs diesel et à hydrogène de série de JCB.

Les travaux de dynamique des fluides numérique initialement réalisés lors du développement du moteur de 55 kW ont également été transposés au programme de course.

La prochaine étape pour l'Hydromax, testée à la base aérienne de Wittering à la mi-juin, est les États-Unis. La voiture traversera l'Atlantique à bord d'un Antonov spécialement affrété le 2 juillet, avant sa participation à la Bonneville Speed Week (du 1er au 7 août) sur le lac salé de Bonneville, dans l'Utah, en vue d'une tentative de record plus tard dans le mois.

Le véhicule sera piloté par le commandant d'escadre Andy Green, qui a conduit la voiture Dieselmax de JCB à un record du monde de vitesse terrestre pour un véhicule diesel d'un peu plus de 350 mph il y a vingt ans, en 2006. Andy Green détient également le record du monde absolu de vitesse terrestre, qu'il a établi à bord du ThrustSSC en 1997, à 763 mph.

Le commandant d'escadre Andy Green pilotera la voiture Hydromax lors de sa tentative de record de vitesse sur le lac salé de Bonneville en août 2026 (Image : JCB)