- Le moteur diesel s’enflamme par compression, pas par bougie.
- Rudolf Diesel invente le moteur diesel en 1892, initialement ignoré.
- Les deux moteurs fonctionnent par combustion interne; le diesel se démarque par la compression.
- Le moteur diesel a évolué vers des véhicules lourds comme camions et trains.
Le moteur diesel est un moteur à combustion interne dans lequel le carburant s’enflamme grâce à la haute température créée par la compression de l’air nécessaire à la combustion. Dans ce type de moteur, le carburant ne s’enflamme pas à l’aide d’un dispositif auxiliaire, comme une bougie d’allumage dans les moteurs à allumage par étincelle. Nous allons maintenant tout apprendre sur le moteur diesel, en commençant par son histoire.
Brève histoire du moteur diesel
Initialement, le diesel était ignoré et considéré comme un déchet. Au lieu d’être vu comme une source de carburant précieuse, il a été rejeté comme un produit inutilisable du raffinage du pétrole pendant plus de 40 ans. Mais lorsque Rudolf Diesel a introduit le moteur à allumage en 1892, ce fut une innovation en ingénierie car le carburant n’avait pas besoin d’être enflammé par une source externe.
Au début, Diesel voulait concevoir un moteur fonctionnant avec du charbon sous forme de poudre, de l’ammoniac ou de l’huile d’arachide, mais il a découvert que le diesel était une meilleure option.
Il s’est rendu compte que pour que le moteur fonctionne, le diesel devait être comprimé à une température élevée pour enflammer le carburant à l’intérieur du cylindre. Lorsque la combustion se produit, elle déplace un piston et fait démarrer le moteur.
Le succès de ce moteur pour les petites voitures a également évolué vers des véhicules plus grands. Dans les 20 années qui ont suivi son invention, il a propulsé des camions, des tracteurs, des trains et des bateaux. Le moteur a été continuellement perfectionné au fil des ans et est toujours utilisé aujourd’hui à grande échelle.
Différences / similitudes entre moteur diesel et moteur à essence
Nous ne pouvons pas parler du moteur diesel sans le comparer à son grand “rival”: le moteur à essence. Les deux peuvent être comparés sous plusieurs points de vue, que nous discuterons plus loin.
Diesel versus essence
Tout d’abord, les deux moteurs fonctionnent avec une combustion interne. Le carburant est mélangé à l’air lorsqu’il entre dans le moteur et ce mélange est comprimé à l’intérieur des cylindres du moteur.
À un certain moment, le carburant s’enflamme, ce qui déplace le piston et fait tourner le vilebrequin, qui est à son tour relié à la transmission et déplace les roues. De plus, le piston monte dans le cylindre et évacue les gaz de combustion du moteur par le tuyau d’échappement. Ce cycle se répète plusieurs fois par seconde.
Plus un moteur a de cylindres, plus il fonctionne en douceur et plus il libère de puissance. Cela est dû au fait que les processus de combustion se produisent à courte distance les uns des autres.
Cependant, le nombre de cylindres peut également être un désavantage, car plus il est grand, plus un moteur devient complexe et mécaniquement inefficace. La configuration des cylindres influence également les performances et le degré de vibration. Tous ces aspects sont valables pour les deux types de moteurs.
La principale différence entre le moteur diesel et le moteur à essence est la manière dont le carburant est enflammé dans le moteur. Dans un moteur à essence, l’air et le carburant sont comprimés et, à un point critique du cycle, une bougie d’allumage enflamme le mélange.
D’un autre côté, les moteurs diesel ne sont pas équipés de bougies normales, ils utilisent des bougies de préchauffage. Par conséquent, lorsque le diesel et l’air sont suffisamment comprimés, la compression extrême génère suffisamment de chaleur pour que le mélange s’enflamme. Ce processus s’appelle l’allumage par compression et est la base du fonctionnement d’un moteur diesel.
Une autre différence est que le diesel a plus d’énergie potentielle, ce qui signifie que les moteurs diesel ont besoin de moins de carburant pour la même quantité de kilomètres. De plus, les propriétaires de moteurs diesel ont une option supplémentaire : le biodiesel, un carburant fabriqué à partir de sources autres que le pétrole.
Puissance et couple
L’efficacité d’un moteur se mesure en puissance et en couple. La première se mesure en chevaux-vapeur, la seconde définit la force de rotation du moteur dans la chaîne cinématique. Idéalement, les deux devraient être élevés. Si la voiture a beaucoup de chevaux-vapeur, mais peu de couple, elle démarrera plus difficilement dès le début.
Le couple est le principal responsable du mouvement, c’est pourquoi les moteurs diesel sont souvent utilisés pour les véhicules lourds. D’un autre côté, les moteurs diesel n’accélèrent pas aussi rapidement, c’est pourquoi ils ont en moyenne moins de chevaux-vapeur que les moteurs à essence. C’est la principale raison du nombre réduit de voitures de sport diesel.
Fiabilité
Étant donné que les moteurs diesel utilisent l’allumage par compression, ils sont très puissants, fiables et nécessitent moins d’entretien. Pour ces raisons, dans le passé, les moteurs diesel pesaient beaucoup. Cependant, grâce aux méthodes de production modernes, le poids des moteurs diesel a été considérablement réduit.
De plus, les moteurs diesel sont plus simples que les moteurs à essence car ils n’utilisent pas de bougies d’allumage ni le système électrique associé. Aujourd’hui, les voitures diesel atteignent des performances proches de celles des moteurs à essence, mais avec le grand avantage d’une consommation de carburant réduite et d’une fiabilité accrue. En général, les moteurs diesel dépassent les moteurs à essence en termes de nombre de kilomètres / heures entre les interventions de service. Cela signifie moins d’argent dépensé.
Un avantage des moteurs diesel est l’absence de corps de papillon. Lorsque vous appuyez sur l’accélérateur, une valve s’ouvre à l’entrée du moteur, permettant à l’air d’entrer dans le moteur, créant ainsi plus de puissance.
L’ordinateur du moteur se rend compte qu’il est nécessaire d’injecter plus de carburant pour obtenir de l’air supplémentaire. Pour les moteurs diesel, la soupape papillon n’est pas nécessaire. Dans ce cas, la pédale d’accélérateur régule la quantité de carburant injectée. Le corps de papillon utilisé dans les moteurs à essence agit comme une restriction, et c’est l’une des raisons pour lesquelles les voitures diesel consomment moins de carburant.
Injection
Pour qu’un moteur à combustion interne fonctionne efficacement, le carburant et l’air doivent être correctement mélangés. Le moteur diesel a plusieurs problèmes à cet égard, car le diesel et l’air sont introduits à différents moments pendant le cycle.
Il existe deux approches principales pour les moteurs diesel : l’injection directe et l’injection indirecte.
Dans l’injection indirecte, il y a une petite chambre de turbulence, dans laquelle l’injecteur pulvérise le carburant avant qu’il n’atteigne la chambre de combustion principale. La chambre de turbulence crée des turbulences dans le carburant pour qu’il se mélange mieux à l’air de la chambre de combustion. L’inconvénient de ce système : la chambre de turbulence devient pratiquement partie intégrante de la chambre de combustion. Qu’est-ce que cela signifie ? La chambre de combustion dans son ensemble aura une forme irrégulière, ce qui peut affecter la combustion et l’efficacité.
Le moteur à injection directe ne possède pas de chambre de turbulence. À la place, le carburant va directement dans la chambre de combustion. Lors de la conception de ce moteur, une attention particulière doit être portée à la conception de la chambre de combustion pour garantir une combustion suffisante.
Construction
Les composants principaux des deux types de moteurs sont similaires et sont responsables d’environ les mêmes processus. Cependant, les composants du moteur diesel doivent être plus robustes que ceux du moteur à essence en raison des charges plus élevées impliquées dans les processus.
Les parois du bloc moteur sont généralement beaucoup plus épaisses avec les moteurs diesel et ont plus d’amortisseurs pour fournir plus de résistance, absorber les chocs et réduire le bruit de manière plus efficace.
De plus, les pistons, bielles, vilebrequin, roulements, doivent être beaucoup plus solides que ceux des moteurs à essence. La conception de la culasse doit être différente, en raison des injecteurs, mais aussi de la forme des chambres de combustion.
Pollution et bruit
Ce sont deux sujets clés aujourd’hui, alors que le réchauffement climatique et l’impact environnemental sont devenus si importants. La pollution est l’une des principales raisons pour lesquelles les moteurs diesel ont à peine pénétré les marchés des voitures neuves.
Heureusement, la technologie diesel se modernise et aujourd’hui, les moteurs diesel sont plus propres que jamais. La majeure partie du soufre (l’un des principaux responsables de la fumée noire des moteurs diesel) a été éliminée des nouveaux moteurs grâce à des méthodes de filtration innovantes.
Les moteurs diesel et les moteurs à essence se sont égalés en termes de sonorité, surtout si l’on considère les bruits inimaginables que faisaient les voitures diesel il y a des décennies, que l’on pouvait reconnaître de loin.
Comment obtenir du diesel ?
Actuellement, il existe deux types principaux de diesel : le diesel à base de pétrole (dérivé du pétrole) et le biodiesel (fabriqué à partir de matériaux organiques).
Le diesel de pétrole commence sous forme de pétrole brut, résultant de grandes quantités de biomasse végétale et animale, auxquelles sont ajoutés des processus de pression et de chauffage. Une fois récoltée, l’huile de base est transportée dans une raffinerie où elle subit trois processus principaux : séparation, conversion, purification.
Le processus de séparation se fait dans des tours de distillation haute, où l’huile est exposée à des températures extrêmes, pour provoquer sa séparation en gaz et liquides.
Les produits sont séparés en fonction de la différence de température entre le haut et le bas de la tour. La division à l’intérieur de la tour est la suivante : propane gazeux en haut, diesel au milieu, lubrifiants en bas.
Le processus suivant est la conversion, qui consiste à appliquer un catalyseur aux huiles lourdes pour créer plus de gazole, diesel et propane. La purification est la dernière étape et implique d’exposer les produits à de l’hydrogène et un catalyseur pour éliminer le soufre.
Comment obtenir de l’essence ?
Tout comme avec le diesel, l’essence commence sa vie sous forme de pétrole brut. Mais une fois qu’elle arrive à la raffinerie, elle est raffinée grâce à un processus appelé distillation fractionnée. Le processus d’extraction utilise la distillation pour décomposer le pétrole brut en plusieurs distillats, y compris l’essence.
Le processus de distillation commence par chauffer le brut à 400 degrés Celsius. La chaleur fait passer l’huile de la forme liquide à la vapeur, qui sort du four vers une tour de distillation, à quel point elle est refroidie.
Lorsque les vapeurs atteignent 150 degrés Celsius, les hydrocarbures qui composent l’essence commencent à entrer en état liquide. L’essence commence à s’accumuler sur les plateaux de distillation et est siphonnée dans un réservoir de stockage.
Le carburant brut qui sort de la tour de distillation n’est pas prêt à atteindre les stations-service avant l’étape finale, à savoir l’ajout des additifs nécessaires pour réduire les émissions et la consommation.
Source de la photo : mechanicshub.com, carmudi.com.ph, wonderfulengineering.com, cummins.com, bbc.com, cnbc.com
