Moteur  QUASITURBINE  Engine

La Quasiturbine à la rescousse de la motoneige:
Ingénierie et démonstration de la faisabilité QT400
(Projet d’innovation technologique)

Projet étudiant - École Polytechnique de Montréal - Mars 2002

Projet soumis au concours: 

Entrepreneurship HEC-Poly-UdeM – Mars 2002 
http://www.hec.ca/~x338/Entrepreneurship/leconcours.htm
(Non retenu par le jury) 

Résumé du projet

Au Québec, la motoneige est un véhicule à multiples usages. Tantôt engin de loisir pour les passionnés de sous-bois, tantôt véhicule professionnel pour gardes forestiers ou autres pisteurs, cette machine demeure la référence pour joindre les endroits que la neige et la glace isolent. L'expérience d'une randonnée apporte un plaisir grisant, assorti cependant de quelques troubles auditifs, respiratoires, et traumatismes musculaires dus aux vibrations. Et pour ceux qui habitent cette nature, la motoneige est un fléau de bruit, d’odeurs et de pollution au sol et dans l’air. Le responsable principal de tous ces inconvénients est le fameux « moteur puissant-poids léger » à 2 temps. Simple à construire, léger et puissant, ce moteur est en effet une vraie terreur pour l’environnement. La faille réside dans son principe de fonctionnement, où le mélange frais d’admission chasse les gaz d’échappement du piston, et dont une partie s'engouffre dans l'échappement sans avoir été brûlé. Ceci est source de bruit et de pollution chimique, bref, une solution particulièrement anti-environnementale. Pourquoi ne pas réduire cette nuisance élégamment par l'usage d'une technologie récente et de surcroît québécoise?

La pertinence de la technologie Quasiturbine

Le choix d'un moteur de motoneige répond à une problématique particulière dont voici les grandes lignes du cahier des charges :

-          fiabilité : régions éloignées où il est difficile d'obtenir de l'assistance technique.    

-          puissant : la conduite sur neige requiert un moteur de haute puissance spécifique et capable de maintenir un facteur de charge élevé.

-          compact : le moteur doit pouvoir s'insérer dans l’actuel châssis d’une motoneige.

-          robuste : résistance aux cahots de la route et à l'ingestion de particules de poussière.

-          conditions de fonctionnement : humidité, neige, température (-40°C à 15°C).

-          vibrations : ne pas générer de perturbation à la conduite pour le confort des occupants.

-          environnement : minimiser la pollution sonore et les émissions nocives à l’environnement.

Face à ses impératifs, les fabricants se sont tournés vers le moteur à pistons à 2 temps. Aujourd'hui, l’émergence d’une nouvelle technologie motrice offre une alternative de motorisation qui mérite d’être explorée en détails. La propulsion d'une motoneige par un moteur Quasiturbine peut apporter une plus value au marché de la motoneige par une mise en oeuvre simplifiée et par l'amélioration du respect de l'environnement.

Aspects innovateurs du projet

Pour répondre aux contraintes décrites ci-dessus, La Quasiturbine présente des caractéristiques techniques et des performances idéales pour cet usage. De par son fonctionnement, ce moteur se distingue de différentes façons des solutions conventionnelles (turbine, moteur à pistons, moteur Wankel).

Primo, si elle demeure complexe dans sa conception, elle est d’une étonnante simplicité dans sa fabrication, un atout au niveau de la fiabilité. En effet, très peu de pièces sont nécessaires à la fabrication d’une Quasiturbine, d’où l’élimination des soupapes, pistons, bielles, et la synchronisation des éléments mécaniques se simplifie d'autant.

Secundo, le principe même de fonctionnement sans temps mort, permet d’obtenir des puissances spécifiques supérieures, un facteur de charge plus élevé, et des rendements meilleurs : une grande puissance dans un petit volume, un attrait majeur pour la conception de systèmes compacts comme les motoneiges.

Tercio, la combustion est améliorée, ce qui permet de réduire les émissions polluantes nocives, et à puissance égale le niveau de bruit est réduit d’un facteur 20. Enfin, ce moteur possède un rotor creux parfaitement balancé qui ne génère aucune vibration, et ne requiert aucun volant d’inertie (composant particulièrement lourd). Ces particularités laissent imaginer des pistes intéressantes en matière d’intégration et d'adaptation. C’est cette voie que nous nous proposons d’évaluer à travers ce projet de motoneige.       

Équipe entrepreneuriale

Erwan Chapelier, Christian De Figueiredo, Pascal Prado.

Propriété intellectuelle

Le moteur Quasiturbine proprement dit fut développé et breveté par la famille Saint-Hilaire qui en a confié la promotion de l’invention à Quasiturbine Agence Inc. (voir http://quasiturbine.promci.qc.ca). L’objet de ce projet n’est pas de travailler sur le moteur lui-même, mais sur l’intégration d’une QT400 dans la motoneige (QT50 initialement). L’intérêt de cette invention réside dans son architecture innovante et son fonctionnement qui permet une conversion élégante de l’énergie chimique en énergie mécanique.

Un projet académique n’a pas pour objet de générer de la propriété intellectuelle inédite. Cependant, la relation avec Quasiturbine Agence Inc. en sera principalement une de client-fournisseur, et ultérieurement une entente d’approvisionnement privilégiée pourrait lier plus étroitement une nouvelle entreprise à Quasiturbine Agence Inc.

Potentiel commercial

La problématique commerciale présente ne vise pas tant le marché de la motoneige, que l’acceptabilité environnementale de la motoneige. Au cours des prochaines années, si on ne parvient pas à rendre la motoneige plus acceptable en terme de bruit et de pollution, le potentiel commercial sera non seulement stagnant, mais entrera en forte décroissance nourrie par les réglementations et interdits de toutes sortes qui foisonnent déjà à l’horizon.

Du point de vue du manufacturier, il n’est pas certain que la technologie Quasiturbine engendre un surcoût appréciable, du moins pas en rapport avec les qualités additionnelles offertes. Au chapitre de la commercialisation, et considérant le débat public autour des motoneiges, on pense que ce projet attirera l’attention des médias et des spécialistes, et suscitera un espoir qui contribuera à maintenir pour un temps le marché. Si le produit « motoneige Quasiturbine » devait devenir disponible, on pourrait alors assister à une explosion renouvelée des ventes comme on en a connu au cours des années 1970. Les perspectives en valent l’effort particulièrement au Québec, berceau de ces engins de glisse.

Échéancier préliminaire

Les travaux comprennent une analyse théorique des appels de couples et de puissances motrices, une caractérisation expérimentale de la QT400 sur banc d’essais, l’ingénierie d’une intégration optimisée dans des motoneiges de divers manufacturiers à travers le monde, ainsi qu’une évaluation expérimentale sur piste.

Partenaires et participants

Cette proposition de projet académique a été développée avec le consentement de Quasiturbine Agence Inc. dont le rôle sera la fourniture (selon échéancier et des conditions à définir) d’une QT50, suivi dans les meilleurs délais (imposés par la production) d’une QT400 en remplacement. Quasiturbine Agence Inc. entend collaborer de diverses façons et suivre de près les analyses et développements générés par ce projet. Le projet dépasse le cadre de la production locale de motoneige, et plusieurs manufacturiers seront sollicités (commandites) au cours de l’exécution de ce projet.

On trouve au Québec un géant de la manufacturation d’autoneiges, chez qui Quasiturbine Agence Inc. a déjà fait une démonstration et avec lequel des contacts étroits (mais confidentiels) sont établis au niveau des ingénieurs et de la haute direction. Il serait inapproprié ici de spéculer sur l’intérêt ou la stratégie d’une grande entreprise, mais il apparaît que cette entreprise a fait d’importants efforts au niveau de la motorisation future de ses motoneiges par des moteurs à 2 temps avec injection en tête, et qu’une période de rentabilisation à ce niveau sera précurseur à l’exploration d’autres voies à court terme (?). Rien n’empêche cependant la sollicitation au moment opportun, particulièrement dans un contexte académique.

Coûts

Initialement, un travail théorique substantiel devra être fait sans requérir de budget particulier, autre que le support financier des étudiants impliqués. Ultérieurement, une priorité devra être donnée à la caractérisation expérimentale du moteur QT50. Ces travaux pourront se faire sur un banc d’essais suffisamment instrumenté. Les démarches auprès de plusieurs manufacturiers et les résultats obtenus serviront à réaliser l’ingénierie d’intégration.

Dépendant des ressources (ou des commandites), il faudra un châssis de motoneige usagé ou neuf dont les coûts estimés seront entre 2000 et 10,000 $. Il faudra probablement avoir un budget équivalent ou supérieur pour réaliser en atelier les éléments d’intégration. Le coût d’un prototype de Quasiturbine est fort élevé pour l’instant, mais devrait devenir raisonnable dans le futur, compte-tenu de notre relation privilégiée. Les essais sur piste devront être faits en toute sécurité par des pilotes professionnels.

Les proposeurs

Nom                             : CHAPELIER Erwan
École                            : École polytechnique de Montréal  
Discipline                      : Génie électrique, avionique
Niveau d’étude              : Diplôme d’ingénieur en génie électrique
Courriel                         : chap3d@caramail.com

Nom                             : DE FIGUEIREDO Christian
École                            : École polytechnique de Montréal  
Discipline                      : Génie électrique, Télécom
Niveau d’étude              : Diplôme d’ingénieur en génie électrique
Courriel                         : de_figueiredo_ch@caramail.com

Nom                             : PRADO Pascal
École                            : École polytechnique de Montréal  
Discipline                      : Génie Mécanique
Niveau d’étude              : Diplôme d’ingénieur en génie mécanique
Courriel                         : pascal_prado@yahoo.com 

Quasiturbine Agence Inc., Agence promotionnelle pour Quasiturbine Rotative Motorisée par Combustion Continue ou Compresseur
Casier 2804, 3535 Ave Papineau, Montréal Québec H2K 4J9 CANADA (514) 527-8484 Fax (514) 527-9530
http://quasiturbine.promci.qc.ca             quasiturbine@promci.qc.ca