Moteurs à turbocompound : comment ils fonctionnent et ce qu'annoncent les constructeurs

Une fiche technique qui porte la mention D13TC, MP8HE ou « Energy Recovery Technology » vous dit une chose précise : il y a une seconde turbine dans le flux d’échappement, et elle n’est pas là pour alimenter l’admission. Son rôle est de récupérer de l’énergie qui, sinon, sortirait par le tuyau d’échappement, et de la rendre au vilebrequin. Le communiqué de lancement de Volvo pour I-Save, le pack qui associe son D13TC à turbocompound à d’autres équipements d’économie de carburant, lie ce que vaut le pack à la distance que parcourt le camion : « The longer they drive, the more they can potentially save. » [Plus ils roulent, plus ils peuvent potentiellement économiser.]

Ce que fait réellement la seconde turbine

Le turbocompresseur de ces moteurs est, selon les termes de Volvo, celui « used to manage engine intake air » [utilisé pour gérer l’air d’admission du moteur]. Le turbocompound ajoute une turbine supplémentaire pour autre chose. Dans la description que Volvo donne de son D13TC nord-américain, une simple roue de turbine se trouve « downstream of the actual turbocharger » [en aval du turbocompresseur proprement dit] et est « linked through a network of reduction gears to the engine’s crankshaft » [reliée par un ensemble d’engrenages réducteurs au vilebrequin du moteur] ; le communiqué de Volvo UK sur le FH indique que l’énergie récupérée à l’échappement entraîne le volant moteur. Mack indique que son Energy Recovery Technology capte la chaleur « that would otherwise be lost » [qui serait sinon perdue], convertit les émissions d’échappement « to mechanical energy » [en énergie mécanique] et la restitue « back to the crankshaft as torque » [au vilebrequin sous forme de couple].

S’il reste quelque chose à récupérer, c’est en raison du rendement même du moteur diesel. « Typically, for every gallon of diesel burned, only about 42 percent of the energy content actually makes it to the wheels » [en règle générale, pour chaque gallon de gazole brûlé, seuls 42 pour cent environ du contenu énergétique arrivent réellement aux roues], a déclaré John Moore, responsable marketing produit de Volvo, au magazine nord-américain de Volvo destiné aux clients. « The rest is wasted as heat. » [Le reste est perdu sous forme de chaleur.] En 2018, selon Transport Topics, il a déclaré à Equipment & Maintenance Update que l’unité porterait le rendement thermique effectif du D13TC nord-américain de 43 % à 48 %, en captant de l’énergie qui aurait été perdue dans l’échappement ou dans le circuit de refroidissement.

Sur le Volvo FH et le Renault Trucks T, cela se traduit en couple, pas en puissance affichée

Notre propre fiche du Volvo FH, établie à partir des moteurs que Volvo UK listait encore en septembre 2026, donne un D13 standard couvrant 309–397 kW avec 2 100–2 600 Nm, et le D13 I-Save à turbocompound à 309–368 kW avec 2 400–2 800 Nm. Le moteur à turbocompound culmine plus bas en puissance et plus haut en couple. Les documents de lancement de Volvo chiffrent eux-mêmes l’écart à 300 Nm supplémentaires au maximum.

La fiche du Renault Trucks T, établie à partir de la brochure de Renault Trucks de mai 2023, montre le même profil chez un second constructeur : le DE13 TC figure à 330 et 360 kW, les deux paliers que possède aussi le DE13 ordinaire, mais avec 2 500 et 2 700 Nm contre 2 200 et 2 400 — et il ne figure pas du tout sur le palier de 390 kW, si bien que la famille à turbocompound s’arrête là encore plus bas en puissance et plus haut en couple.

Ce profil n’est pas une règle du turbocompound. Pour son D13TC nord-américain, le communiqué de Volvo de 2017 indique que « the 50 additional horsepower is fed directly to the crankshaft » [les 50 hp supplémentaires sont transmis directement au vilebrequin], et le magazine nord-américain de Volvo écrit que l’effet net consiste à « adding additional torque and horsepower to the crankshaft » [ajouter du couple et de la puissance supplémentaires au vilebrequin], mais que « unlike turbo compounding used in the past, Volvo decided not to use the technology to add horsepower » [contrairement au turbocompound utilisé par le passé, Volvo a décidé de ne pas utiliser la technologie pour ajouter de la puissance]. « I can either add it to my max power and deliver more power, or I can reduce how much fuel I’m putting in the engine for the same output. We choose the latter » [je peux soit l’ajouter à ma puissance maximale et fournir plus de puissance, soit réduire la quantité de carburant que j’injecte dans le moteur pour la même puissance fournie. Nous choisissons la seconde option], a déclaré au magazine son ingénieur en chef groupe motopropulseur, John Bartel. Le communiqué européen de Volvo présente le bénéfice ainsi : « less acceleration and fuel is needed to keep a steady speed in highway traffic » [il faut moins d’accélération et de carburant pour maintenir une vitesse constante dans la circulation sur autoroute], et Mack indique que son système « enables the engine to operate at 1,000-1,100 RPM, saving fuel without sacrificing performance » [permet au moteur de fonctionner à 1 000-1 100 tr/min, en économisant du carburant sans sacrifier les performances]. Associé à une chaîne cinématique en downspeeding, ajoute le magazine de Volvo, le turbocompound permet à la boîte de vitesses de « stay in top gear longer in rolling terrain » [rester plus longtemps sur le rapport le plus élevé en terrain vallonné], pour un gain de carburant qu’il chiffre à « about 3 percent » [environ 3 pour cent].

Les chiffres publiés, et ce à quoi ils sont comparés

Volvo Trucks indique que le Volvo FH avec I-Save « can cut fuel costs by up to 7% in long-haul operations » [peut réduire les coûts de carburant jusqu’à 7 % en exploitation longue distance ; dans la version de Volvo UK, « could », soit « pourrait »], par rapport à un D13 Euro VI étape D sans le Long Haul Fuel Package, et le présente comme « the combined efficiency gains of all these products and services » [les gains d’efficacité combinés de tous ces produits et services] : le D13TC, plus de nouveaux essieux arrière, un I-See mis à jour, un logiciel I-Shift pour la longue distance, I-Cruise avec I-Roll, l’arrêt automatique du moteur au ralenti et une pompe de direction à cylindrée variable. Les deux versions de son communiqué du 7 mars 2019 divergent sur le public visé : le communiqué mondial de Volvo indique qu’I-Save a été conçu en particulier pour les transporteurs longue distance qui parcourent généralement plus de 120 000 km par an, tandis que la version de Volvo UK donne 160 000 km et qualifie le D13TC d’idéal pour les clients longue distance « typically exceeding 160,000 km per annum » [dépassant généralement 160 000 km par an]. Les deux versions précisent en note que la consommation réelle « will vary » [variera ; dans la version britannique, « may vary », soit « peut varier »] en fonction de nombreux facteurs, comme l’usage du régulateur de vitesse, la spécification du véhicule, la charge du véhicule, la topographie, l’expérience du conducteur et la météo.

Le chiffre nord-américain de Volvo est réparti autrement. Son communiqué de juillet 2017 sur le nouveau VNL donne « up to a 6.5 percent improvement in fuel efficiency from the engine alone » [jusqu’à 6,5 pour cent d’amélioration de l’efficacité énergétique grâce au seul moteur] par rapport à ses précédents moteurs D13 GHG14, et jusqu’à 7,5 % au total une fois que l’aérodynamique du nouveau VNL ajoute encore 1 pour cent. Transport Topics a rapporté en juillet 2018 que le turbocompound de Mack, associé à des équipements comme les améliorations aérodynamiques du pack HE+, permet aux modèles Mack Anthem d’améliorer leur efficacité énergétique jusqu’à 9,5 %.

Ces chiffres se lisent avec attention. Le 7 % européen et les 9,5 % de Mack sont des chiffres de pack. Les 6,5 % sont le seul chiffre cité ici que son constructeur donne pour le moteur seul, et il est mesuré par rapport au précédent moteur de Volvo lui-même.

Le travail pour lequel il est conçu

Volvo qualifie le FH avec I-Save de « tailor-made for demanding long-haul operations » [taillé sur mesure pour les exploitations longue distance exigeantes], et son communiqué nord-américain de 2017 indique que le D13TC a été « designed for customers with long-haul, steady-speed operations » [conçu pour les clients effectuant des opérations longue distance à vitesse constante]. En 2018, Volvo a déclaré à Transport Topics que le turbocompound apporte sa plus forte amélioration dans les applications longue distance en downspeeding, et Jack Legler, directeur technique du Technology & Maintenance Council de l’American Trucking Associations, a déclaré qu’il peut être particulièrement efficace pour les flottes qui pratiquent le downspeeding. La page nord-américaine actuelle de Volvo sur le D13TC ajoute que les flottes exploitées dans des applications à charge variable, « including tanker, bulk haul and flat-bed deliveries » [y compris les citernes, le transport de vrac et les livraisons sur plateau], « can benefit » [peuvent en bénéficier].

Volvo a assorti ce pourcentage de conditions : le kilométrage annuel pour lequel le pack a été conçu et, dans la note, l’usage du régulateur de vitesse, la charge du véhicule et la topographie.

Le DD15 de Detroit et Navistar : l’autre voie

Le DD15 de Detroit avait un turbocompound avant la réglementation de 2014 sur les gaz à effet de serre. Selon Brian Daniels, de Detroit, cité par Transport Topics en 2018, la mise à jour de 2014 de ce moteur l’a supprimé pour s’appuyer à la place sur le Detroit Asymmetric Turbocharger, qu’il décrivait comme une conception simplifiée, plus efficace et plus durable, plus légère de 70 livres ; le même article indiquait que Detroit utilisait toujours le turbocompound sur son plus gros moteur, le DD16. La page actuelle de Detroit sur le DD15 mentionne un turbo à géométrie simple sur roulements à billes et affirme que le moteur est « up to 3% more fuel efficient than our previous model » [jusqu’à 3 % plus économe en carburant que notre modèle précédent]. Le turbocompound n’y est pas mentionné du tout.

Navistar a déclaré à la même publication qu’il ne prévoyait pas d’ajouter un turbocompound à ses camions International. Jim Nachtman, son directeur marketing pour le segment des produits lourds, a déclaré que « if you add a lot of complexity to a vehicle, there’s a higher propensity for something to fail » [si l’on ajoute beaucoup de complexité à un véhicule, la propension à ce que quelque chose tombe en panne augmente], que les flottes disent à Navistar qu’une journée d’immobilisation vaut de 1 000 à 1 500 dollars selon la flotte, plus le coût de la réparation elle-même, et que « if you save a small amount of fuel economy but incur some extra downtime, in general that is not advantageous to the customer’s bottom line » [si l’on économise un peu de carburant mais que l’on subit une immobilisation supplémentaire, ce n’est en général pas avantageux pour le résultat financier du client]. C’est l’argument contraire, et il vient de gens dont le métier est de vendre des camions. Navistar a indiqué qu’il continuerait plutôt à améliorer le turbocompresseur lui-même, ainsi qu’un jeu de segments à faible frottement, des revêtements à faible frottement pour les jupes de piston, une pompe à eau plus lente, un ventilateur à six pales qui, selon lui, libérait 31 hp, et un régulateur de vitesse prédictif dont il chiffrait le gain entre 1 % et 2 %.

La réponse de Volvo à la question de la durabilité, sur sa page nord-américaine du D13TC, est que le turbocompresseur à géométrie fixe du moteur est « designed to meet the 1.2 million mile B50 life of the engine, with no extra maintenance required » [conçu pour atteindre la durée de vie B50 du moteur de 1,2 million de miles, sans entretien supplémentaire] ; son communiqué de 2017 cite Moore, selon qui le système turbocompound « adds no additional routine maintenance to the engine » [n’ajoute aucun entretien courant supplémentaire au moteur].

Pourquoi il existe

L’idée n’est pas nouvelle : le magazine de Volvo lui-même note que le turbocompound « was used on heavy aircraft engines during the second world war » [a été utilisé sur les moteurs d’avions lourds pendant la Seconde Guerre mondiale]. Les constructeurs avancent aujourd’hui leurs propres raisons de l’adopter. Le communiqué européen de Volvo place I-Save dans le contexte de camions parcourant des distances de plus en plus longues et de la hausse des prix du gazole ; en Amérique du Nord, Transport Topics a rapporté que le D13TC a été introduit dans le cadre de la chaîne cinématique de Volvo conforme aux normes de 2017 sur les gaz à effet de serre.

Les objectifs de CO2 de l’UE pour les véhicules utilitaires lourds neufs

Le règlement (UE) 2019/1242, tel que modifié, fixe des objectifs de réduction des émissions de CO2 pour le parc de l’Union de nouveaux véhicules utilitaires lourds, autres que les véhicules à usage spécial et les véhicules hors route, « par rapport aux émissions de CO2 moyennes de la période de communication des rapports de l’année 2019 » : 15 % pour les périodes de communication des rapports des années 2025 à 2029 pour les sous-groupes de véhicules 4-UD, 4-RD, 4-LH, 5-RD, 5-LH, 9-RD, 9-LH, 10-RD et 10-LH ; 45 % pour 2030 à 2034 (à l’exception des véhicules professionnels) ; 65 % pour 2035 à 2039 ; et 90 % à partir de 2040. L’annexe I du règlement (point 3.2) n’applique la période de communication des rapports de 2019 comme référence qu’à ces neuf sous-groupes ; les sous-groupes 1, 2, 3, 11, 12 et 16 sont mesurés par rapport à 2021, et tous les autres par rapport à 2025. La Commission les décrit comme une réduction « across all vehicles manufactured by a company » [sur l’ensemble des véhicules fabriqués par une entreprise], les émissions de CO2 et la consommation de carburant étant simulées dans l’outil VECTO « based on data from relevant vehicle components » [sur la base des données des composants pertinents du véhicule].

Comment la variante est désignée

Chez Volvo, c’est la désignation du moteur qui l’indique — le communiqué de lancement de 2019 mentionne « D13TC (Turbo Compound) », et Volvo UK le liste pour le FH comme D13 I-Save ; chez Mack, c’est le MP8HE avec Energy Recovery Technology.