L'ingénieur allemand Rudolf Diesel éminent spécialiste de la thermodynamique, entre 1893 et 1897, a inventé le moteur Diesel
en continuant le principe des travaux de Beau de Rochas et Lenoir un moteur à combustion interne dont l'allumage n'est pas commandé mais spontané, par phénomène d'auto inflammation.
Il n'a donc pas besoin de bougies d'allumage.
Cela est possible grâce à un très fort taux de compression (rapport volumétrique) d'environ 14:1 à 25:1, permettant d'obtenir une température de 700 à 900 °C. Des bougies de préchauffage sont souvent utilisées dans les moteurs routiers pour permettre le démarrage du moteur à froid en augmentant la température de la chambre de combustion.
Le moteur Diesel a été conçu au départ pour fonctionner au charbon pulvérisé, cependant, suite aux problèmes d'usure dus aux résidus de combustion, Rudolf Diesel est passé aux carburants liquides, comme le fioul ou les huiles végétales. Finalement, le fioul a été préféré car moins coûteux et se pulvérisant mieux du fait d'une viscosité inférieure. C'est le Français Lucien-Eugène Inchauspé (1867-1930) qui, en 1924, en inventant la pompe à injection, en fit un moteur performant.
Les moteurs Diesel fonctionnent habituellement au gazole, au fioul lourd ou aux huiles végétales ou minérales. Ils peuvent aussi bien être à deux temps (surtout sur les diesel de navire, avec suralimentation par compresseur et injection pneumatique) qu'à quatre temps. Ce type de moteur à taux de compression élevé a connu une expansion rapide en automobile en Europe à partir de la fin des années 1980 lorsque la suralimentation par turbocompresseur en a notablement amélioré les performances (le Premier moteur diesel utiliser par Peugeot a été sur la 404 dans les année 70).
Le Comparatif entre un moteur diesel essence :
Le cycle du moteur diesel, la combinaison des 2 cycles classiques a pression constant et a volume constant en fonction de la charge demander par le conducteur.
Ø Pression constant permet la construction de moteurs plus légers
Ø Rendement constant donne un rendement meilleure
Avantage
Le rendement thermique est plus élève grâce au taux compression et a la chaleur dégagé convertie en une force calorifique de travail. Le rendement pour un moteur atmosphérique est de 0.35 à 0.38 et pour un moteur suralimentée en air 0.40.
· Le couple moteur plus important
· Le combustible est moins cher en France
· Les gaz d’échappement sont moins toxiques car la combustion est plus complète (moins de CO et HC)
· Durée de vie du moteur plus longue
Inconvénient
· Le moteur doit être plus solide, avec des organes plus largement dimensionnés
· Le démarrage a froid plus délicat
· le refroidissement est plus élaboré pour la tenue des métaux
· le prix du moteur est élevé (pompe d’injection et injecteurs sont des organes de précision).
· Le problème de viscosité du carburant a base température (2 type de carburant a la pompe un été l’autre hiver se qui diffère est l’indice de cétane et sont point d’écoulement).
Le Gazole
C’est un produit de la distillation de pétrole brute c’est un mélange complexe d’hydrocarbure.
La masse volumique est variable suivant l’origine du pétrole brut et le mode de traitement subi et diminue de 0.0007 par degré pris (d’élévation température).
Volatilité la distillation commence vers 200° et fini à 300°
La viscosité doit être intéressante sans être dans l’exagération la pompe de gazole doit avoir un carburant suffisamment fluide pour préparé une bonne combustion.
Indice de cétane
Il permet de diminué le délai d’allumage du mélange pour évité les cognements. Le nombre de cétane doit être compris entre 45 et 55. La moyenne étant de 48 préconisé par les constructeur.
Condition nécessaire a la combustion
La proportion du mélange est choisi en fonction de l’auto inflammation pour quelle se produise.
Avec la température de l’air comprimé, le mélange doit atteindre sa température d’inflammation Ti dépend
o Des échange thermiques
o Du refroidissement
o De la nature du combustible
L’accroissement du taux de compression permet d’augmenter le rendement du moteur.Dans un moteur où la pression se déroule à volume constant, le rendement thermodynamique est théorique.
Dosage stœchiométrique
C16 h34 + 24.5(o² + 3.76N²) 16co² 17H² 0+ 92?12 N²
La variation de puissance des moteurs diesel s’obtient par modification du débit injecté
ʎ au ralenti 0.7 en pleine charge 1.4
il existe 3 phases chimique de la combustion :
1. Oxydation
Le gazole se trouve en contact de l’air chaud et comprimé à chaque gouttelette se forme un peroxydes un concentré de carbone.
2. Décomposition des péroxydes
Eclatement de se concentré de carbone qui crée les cognement
3. Cracking du combustible
Permet grâce a l’éclatement des peroxydes une élévation de t° qui a pour effet de diminuer le carbone diminution de la vitesse de combustion et évite le cognement.
T° supérieure a 350 moins de bruit meilleure combustion
Le déroulement de la combustion
Combustion non contrôlée ,le combustible est introduit progressivement dans la chambre de combustion en fin compression. Apres le temps nécessaire à la vaporisation et au début d’oxydation, l’inflammation se déclenche
La combustion contrôlée dite détonante très rapide (340 m/s) et la pression croît brutalement. Elle est 2000 fois plus rapide que celle d’un mélange carburé essence. Elle génère un bruit caractéristique de cognement.
La combustion par diffusion, les fractions non encore brûlées sont brassées et mélangées à l’air où se développe une combustion vive.
Problème exprimé par le moteur diesel
1) Limiter le gradient de pression responsable des bruits de combustion
Il dépend
§ De la vitesse de combustion
§ De la masse de gazole injectée
§ Du rapport volumétrique
2) Du taux d’introduction de gazole aussi faible que possible
3) Du délai d’auto inflammation soit aussi court que possible
4) Réduire la pression maximal pour éviter la fatigue des organes
5) Réaliser une combustion complète afin de limiter la pollution.
Le contrôle du mouvement de l’air est un problème vital qui est définit par :
· La vitesse moyenne de combustion
· La température dans la chambre
Pour conclure le technicien peut intervenir :
· Sur le réglage de débit de pompe
· Le réglage de l’avance à l’injection
· Le réglage et le bon fonctionnement des injecteurs
· L’état de la route , soupape d’étanchéité, segments et propriété interne.
· L’air d’admission
