JCB franchit une étape importante en matière d'ingénierie avec une vitesse de plus de 400 mph.

Le JCB Hydromax a atteint une vitesse de pointe impressionnante de 590 km/h (367 mph) lors d'un essai à grande vitesse pendant la Speed Week 2026 sur le lac salé de Bonneville, dans le nord-ouest de l'Utah. Moins d'une semaine plus tard, le 11 août, ses deux moteurs à combustion d'hydrogène de 800 ch l'ont propulsé à une vitesse moyenne de 654,6 km/h (406,320 mph) lors d'un aller-retour sur le lac salé, pulvérisant ainsi le précédent record de vitesse terrestre de 298,7 km/h (185,5 mph) établi par la BMW H2R à hydrogène en 2004.

Les moteurs utilisés dans l'Hydromax sont dérivés des moteurs de série qui équipent la chargeuse-pelleteuse JCB 3CX à hydrogène. (Photo : Becky Schultz)

L'Hydromax a également largement dépassé le record du monde de vitesse terrestre pour un véhicule diesel de 350,092 mph (563 km/h) établi par son prédécesseur, le Dieselmax, en août 2006.

Le record du monde de vitesse terrestre en départ lancé, catégorie A, groupe XIV, classe 7, homologué par la Fédération Internationale de l'Automobile (FIA), est l'aboutissement de plus d'un an de préparation par une équipe de 65 personnes, dont 25 ingénieurs de JCB et des spécialistes de Prodrive, Ricardo, Xtrac et Ryze Power, fournisseur d'hydrogène. Cette équipe avait été chargée par Anthony Bamford, président de JCB, de concrétiser sa vision.

« Le JCB Dieselmax était un concept un peu inhabituel, mais il a prouvé sa pertinence. L'intégration d'un moteur de pointe dans une voiture de record de vitesse terrestre a démontré au monde entier son potentiel, un potentiel qu'une pelleteuse n'aurait jamais pu exploiter », a déclaré Bamford, présent pour assister à la tentative de record avec une grande partie de sa famille. « On applique le même raisonnement à l'hydrogène aujourd'hui. Si l'on prend au sérieux la réduction des émissions, il faut prendre au sérieux l'hydrogène, et un projet de record de vitesse terrestre est le moyen idéal de le démontrer. »

Ryan Ballard, directeur de l'ingénierie chez JCB et responsable du projet Hydromax, avait établi un plan prévoyant une durée de 72 semaines. Or, l'équipe n'a disposé que de 50 semaines, du début à la fin, tout en continuant d'assurer ses tâches quotidiennes ; ce qui rend leur performance d'autant plus remarquable.

Accélération des moteurs

Moteur à combustion d'hydrogène de 4,8 L et 74 ch de JCB. (Photo : JCB)

L'Hydromax a franchi la ligne de production grâce à des moteurs dérivés des moteurs à combustion d'hydrogène de série de JCB. Ces moteurs, homologués par l'UE pour la commercialisation en 2025, sont fabriqués dans l'usine de Foston (Derbyshire, Royaume-Uni) et destinés à équiper des engins de chantier comme la chargeuse-pelleteuse 3CX à hydrogène.

Le moteur à combustion d'hydrogène, quatre cylindres en ligne de 4,8 litres, est l'aboutissement de cinq années de recherche et d'un investissement de 100 millions de livres sterling (135 millions de dollars américains) consacré au développement de moteurs à hydrogène. Développant 74 ch (55 kW) à 2 200 tr/min et un couple de 441 Nm (325 lb-pi), ce moteur est conçu pour offrir des performances et un couple équivalents à ceux d'un moteur diesel, tout en affichant un rendement thermique légèrement supérieur.

Le carter d'huile, 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. L'injection indirecte est utilisée sur la version à hydrogène : l'hydrogène est injecté dans le collecteur d'admission à une pression d'environ 10 bars (145 psi) avant d'être mélangé à l'air et de pénétrer dans la chambre de combustion.

Les deux moteurs de l'Hydromax ont été modifiés pour permettre leur montage latéral à l'intérieur de la carrosserie étroite du véhicule de 9,75 m de long. (Photo : JCB)

Pour optimiser les performances des moteurs Hydromax, l'équipe en charge a dû trouver comment produire dix fois la puissance du modèle précédent. Des modifications importantes ont été nécessaires, notamment l'augmentation du régime moteur d'environ 2 200 tr/min pour les engins de chantier à près de 4 000 tr/min pour le prototype de voiture haute performance. Le couple a également été quadruplé par rapport au moteur de série.

Pour ce faire, 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. Mark Richards, ingénieur principal chez JCB Excavators, a déclaré que cette modification permettait une bien meilleure précision du calage de la distribution à haut régime et réduisait la flexion du système.

L'alimentation en carburant a également subi une transformation radicale. Au lieu de l'injection indirecte, les moteurs de course utilisent l'injection directe, la pression dans la rampe d'injection passant d'environ 145 psi à environ 725 psi (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.

De plus, JCB a réduit le poids du moteur, amélioré les systèmes de refroidissement et de lubrification et adopté une conception à carter sec pour permettre aux moteurs d'être montés sur le côté à l'intérieur de la carrosserie étroite du véhicule de 32 pieds de long.

« 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 », a expliqué Richards. « Sur la voiture de course, nous avons une pompe d'aspiration d'huile – la pompe de récupération – qui fait circuler 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. »

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

Malgré des changements importants, certains éléments restent inchangés. Richards a précisé que le vilebrequin du moteur de course est identique à celui des moteurs diesel et hydrogène de série de JCB. Les calculs de dynamique des fluides numériques effectués lors du développement du moteur de 74 ch ont également été appliqués au programme de compétition.

fonctionnement à froid

Maintenir le bon fonctionnement du moteur s'est avéré un défi d'ingénierie majeur. Les pistons à eux seuls nécessitent 1 litre d'huile de refroidissement par seconde – soit autant que le reste du moteur réuni – pour éviter la surchauffe.

Pour pallier ce problème, JCB a mis au point un système de refroidissement par glace : l’air sortant du turbocompresseur à environ 200 °C (392 °F) est refroidi à moins de 10 °C (50 °F) avant d’entrer dans le collecteur d’admission. La densité plus élevée de cet air plus froid permet d’optimiser la puissance, a expliqué Richards.

Au lieu de prises d'air sur la voiture, des réservoirs remplis de glace servent à refroidir le moteur et les autres composants du soubassement. Un réservoir est situé à l'intérieur de la structure avant de la voiture, tandis que l'autre se trouve dans le bossage de la carrosserie, derrière le pilote. Pour chaque essai, environ 250 kg de glace étaient nécessaires ; les réservoirs étaient vidés et remplis à chaque fois.

Une équipe de 65 personnes, dont 25 ingénieurs de JCB, a travaillé sur son temps libre pour mener à bien ce projet. (Photo : JCB)

Une technologie de soupape d'échappement spécialement développée permet de gérer les températures générées par le moteur de 800 ch. Chaque turbocompresseur en titane tourne à plus de 150 000 tr/min à près de 300 °C (572 °F), pompant l'équivalent d'une baignoire standard en air toutes les demi-secondes.

En raison de la quantité d'eau impliquée, à la fois pour le refroidissement et comme sous-produit d'échappement, JCB a fait appel à un chimiste au sein de l'équipe moteur dès le début du processus afin de développer une huile moteur spéciale qui, selon le commandant d'escadre Andy Green OBE, pilote de l'Hydromax et qui avait également piloté le Dieselmax original, « absorbe l'eau comme une éponge ».

« Dès le début du préchauffage du moteur, toute l'eau est absorbée et émulsionnée dans l'huile – c'est la seule huile que je connaisse capable de cela – puis elle s'évapore », a-t-il expliqué. « C'est un exemple parmi d'autres des prouesses scientifiques et technologiques qui permettent d'obtenir un résultat final aussi impressionnant, tant pour le secteur de la construction et JCB que pour le sport automobile avec une voiture à hydrogène capable d'atteindre 640 km/h. »

20 ans de progrès

Pour transmettre la puissance aux roues, les moteurs à combustion d'hydrogène entraînaient les quatre roues via un système de transmission et d'embrayage double – une avancée considérable par rapport au projet Dieselmax. Hydromax intègre également un système d'admission sophistiqué avec un turbocompresseur mono-étage issu du sport automobile pour faire face à la haute altitude du lac salé de Bonneville.

« L’ADN du Dieselmax a été repris dans l’Hydromax », a commenté Green. « Mais grâce à 20 ans de progrès technologiques et à une bien meilleure compréhension professionnelle des objectifs de l’équipe… le résultat était tout simplement plus sophistiqué. »

Vue en coupe des mécanismes internes du JCB Hydromax. (Photo : JCB)

Sur l'Hydromax, les deux moteurs sont couchés à l'intérieur du châssis. Le moteur avant, dont la culasse se trouve à gauche du châssis, entraîne les roues avant via une boîte de vitesses située à l'avant. Le moteur arrière, placé derrière le pilote, a sa culasse à droite du châssis et entraîne les roues arrière via une boîte de vitesses située derrière lui.

Point essentiel, la puissance des moteurs devait être équilibrée. Pour ce faire, ils sont alimentés par des conduits de type NACA intégrés à la carrosserie, ce qui réduit la traînée. Selon JCB, cette conception améliorée a permis de diminuer la traînée aérodynamique de 4 % par rapport au Dieselmax.

Les roues sont entraînées par des boîtes de vitesses séquentielles à six rapports sur mesure de chez Xtrac, dotées d'un passage de vitesses électronique fluide. Des différentiels à blocage sont utilisés sur les essieux avant et arrière, en lieu et place des différentiels conventionnels. Les embrayages des deux boîtes de vitesses proviennent d'une chargeuse-pelleteuse JCB, les embrayages de compétition n'étant pas adaptés aux contraintes requises.

Comme l'a souligné Green, « Vingt ans de progrès technologique supplémentaires permettent une surveillance et un contrôle bien plus poussés de tous les systèmes par ordinateur et capteurs. Il était donc plus facile de savoir ce qui se passait et de le contrôler. Au final, la voiture était plus facile à conduire à bien des égards, tout en optimisant ses performances… »

Points clés de l'expérience Hydromax

Tom Beamish, responsable du déploiement des projets avancés chez JCB, a déclaré que l'entreprise s'attend à ce que le projet Hydromax améliore le développement de ses équipements de construction fonctionnant à l'hydrogène.

JCB a déjà commercialisé la chargeuse-pelleteuse 3CX équipée d'un moteur à combustion d'hydrogène de 74 ch, ainsi que le générateur à hydrogène G60RS H qui fonctionne en tandem avec la batterie triphasée de la société.

« On apprend toujours quelque chose en entreprenant ce genre de projet », a déclaré Beamish. « Prenons l’exemple du tracteur le plus rapide du monde : nous avons mis au point des systèmes de turbocompression très sophistiqués. Ces mêmes systèmes ont ensuite servi de base à la conception des moteurs à hydrogène destinés à la production en série. »

« Nous espérons donc que ce projet d'ingénierie que nous menons actuellement nous permettra de tirer de nombreux enseignements que nous pourrons ensuite intégrer à notre prochaine génération d'équipements à hydrogène. »

Ballard a déclaré que JCB possède déjà un « grand potentiel » dans ses produits de construction, conçus pour fonctionner pratiquement 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 et rester « ultra fiables jour après jour ». Mais il existe des possibilités d'amélioration supplémentaires.

L'objectif de ce record du monde de vitesse terrestre était de prouver l'efficacité de la technologie de combustion de l'hydrogène. (Photo : JCB)

« Si nous pouvons bénéficier d'une télémétrie et d'une surveillance embarquée améliorées, permettant d'optimiser en permanence nos machines et d'accroître leur disponibilité, leur consommation de carburant et leurs performances, je pense que ce sont là les principaux enseignements que nous tirerons de cette expérience », a-t-il déclaré. « Nous nous inspirons des technologies de pointe du sport automobile et nous nous demandons maintenant : "Comment pouvons-nous les appliquer à nos machines ?" »

S'adressant aux personnes rassemblées à Bonneville Salt Flats pour célébrer le record de vitesse, le président Bamford a déclaré que des projets tels qu'Hydromax démontrent ce que l'ingénierie peut accomplir ainsi que le potentiel de la technologie de combustion de l'hydrogène.

« Je pense que l'on s'empresse de sonner le glas du moteur à combustion interne », a-t-il déclaré. « Depuis quelque temps, on nous annonce la fin de vie du moteur à combustion interne… Eh bien, j'ai une nouvelle pour vous : ce n'est pas le cas. Les moteurs à combustion interne alimentés à l'hydrogène peuvent constituer l'une des solutions les plus importantes de l'avenir, notamment pour les engins lourds… »

« Il ne s’agit pas d’une technologie confinée à un laboratoire », a-t-il poursuivi. « Au fond, cette technologie repose sur un moteur et des principes d’ingénierie que nous maîtrisons et que nous utilisons quotidiennement dans les engins de chantier du monde entier. »

« C'est une technologie concrète et déjà commercialisée », a ajouté Green, le regard perdu dans l'immensité blanche et aride du paysage. « Et nous sommes ici, dans un cadre exceptionnel – le terrain d'essai le plus exigeant au monde pour les automobiles, les marais salants de Bonneville – pour démontrer toute la performance de cette technologie. »