Le fonctionnement d'un moteur diesel

Traditionnellement, les moteurs diesels ont toujours été considérés comme bruyants, malodorants et des moteurs de faible puissance. Mais comme les moteurs diesels et de leurs contrôles du système d'injection ont évolué, les années 1980 ont été la période de gloire des moteurs diesel. Au Royaume-Uni en 1985, il y avait presque 65.000 voitures diesel vendues (environ 3,5 pour cent du nombre total de voitures vendues), comparativement à seulement 5380 en 1980.

Le principal avantage de moteurs diesel par rapport aux moteurs à essence est leur plus faible coût de fonctionnement. Ceci est en partie dû au fait de la plus grande efficacité de la compression et en partie en raison de la baisse du prix du carburant - bien que la différence de prix varie à l'achat. Les entretiens commencent à être au même prix que les moteurs essences, du fait de changement d'huile plus fréquent.

Le fonctionnement du moteur diesel

Un moteur diesel fonctionne différemment d'un moteur à essence, même si ils partagent les mêmes composants principaux et travaillent tous les deux sur un cycle à quatre temps. Les principales différences sont dans la façon dont le combustible est allumé et la façon dont la puissance de sortie est réglementé.

Dans un moteur à essence, le mélange carburant/air est enflammé par une étincelle. Dans un moteur diesel, l'allumage est obtenu par compression de l'air seul. Une compression typique pour un moteur diesel est de 20:1, comparativement à 9:1 pour un moteur à essence.

Un moteur à essence à des quantités variables d'air par course d'aspiration, la quantité exacte dépendant de l'ouverture du papillon. Un moteur diesel attire toujours de la même quantité d'air (à chaque vitesse du moteur), à travers une des voies d'entrée sans étranglement qui est ouvert et fermé seulement par la soupape d'admission (il n'y a ni un carburateur ni une vanne papillon).

Lorsque le piston atteint la fin effective de sa course d'admission, l'orifice d'entrée de la vanne se ferme. Le piston, porte tour par tour la puissance des autres pistons et l'élan du volant, se déplace vers le haut du cylindre, la compression dans l'air autour d'un vingtième de son volume d'origine.

Comme pour le piston, une quantité précisément dosée de carburant diesel est injectée dans la chambre de combustion. La chaleur de compression déclenche le mélange carburant/air immédiatement développant de l'énergie. Ceci force le piston vers le bas, en tournant le vilebrequin.

Lorsque le piston déplace le cylindre lors de la course d'échappement, la soupape d'échappement s'ouvre et permet la propagation des gaz, augmentant la pression. A la fin de la course du piston, celui-ci est de nouveau prêt à relancer le processus

La conception du moteur

Les principaux composants d'un moteur diesel ressemblent à celles d'un moteur à essence et effectuer les mêmes emplois. Toutefois, les pièces de moteur diesel doivent être prises beaucoup plus fort que leurs équivalents à essence en raison des charges beaucoup plus élevées supportées.

Les murs d'un bloc moteur diesel sont normalement bien plus épais qu'un bloc conçu pour un moteur à essence, et ils ont des bandes plus conséquentes afin de fournir une force supplémentaire et pour finalement absorber les contraintes. De plus, le bruit peut être réduit de part une plus grande résistance.

Les pistons, bielles, vilebrequins et chapeaux de palier doivent être conçus de façon plus fort que leurs homologues à essence. La conception de culasse doit être très différentes en raison des injecteurs de carburant et également en raison de la forme de ses combustions.

Injection

Pour n'importe quel moteur à combustion interne à fonctionner en douceur et de manière efficace, la carburant et besoin d'air pour être correctement mélangés. Les problèmes de mélange de carburant et d'air sont en particulier dans un grand moteur diesel, où l'air et le combustible sont introduits à différents moments au cours du cycle et doivent être mélangés à l'intérieur des cylindres.

Il existe deux approches principales : injection directe et injection indirecte. Traditionnellement, l'injection indirecte est utilisé parce il constitue le plus simple moyen d'introduction de turbulence de sorte que le jet de carburant injecté se mélange bien avec l'air fortement comprimé dans la chambre de combustion.

Dans un moteur à injection indirecte il existe une petite chambre de turbulence en spirale (également appelée chambre de pré-combustion), dans lequel l'injecteur de carburant est propulsé jusqu'a atteindre la chambre de combustion principale elle-même. La chambre de turbulence créée une turbulence dans le carburant de sorte qu'il se mélange bien mieux avec l'air.

L'inconvénient avec ce système est que la chambre de tourbillonnement devient effectivement une partie de la chambre de combustion. Cela signifie que la chambre de combustion est de forme irrégulière, causant des problèmes de combustion et réduisant l'efficacité.

L'injection directe

Un moteur à injection directe possède une chambre de tourbillonnement dans laquelle le combustible est injecté - le carburant va directement dans la chambre de combustion. Les ingénieurs doivent faire très attention à la conception de combustion dans la tête du piston pour assurer qu'il crée assez de turbulence.

Contrôle de vitesse

Un moteur diesel est pas étranglé comme un moteur à essence, de sorte que la quantité d'air aspiré à une vitesse de moteur donnée soit toujours la même. Le régime moteur est dépendant uniquement de la quantité de carburant injecté dans la chambre de combustion - plus il y a de carburant dans la chambre de combustion plus le régime moteur sera puissant.

La pédale d'accélérateur est reliée à l'unité de dosage de la machine du système d'injection plutôt qu'au papillon des gaz d'un moteur à essence.

L'arrêt d'un diesel se fait par le coupage du contact, cela ferme un solénoïde électrique qui coupe l'alimentation en carburant de la pompe d'injection de l'unité de dosage et de distribution de carburant. Le moteur n'a ensuite qu'à utiliser une petite quantité de carburant. En fait, les moteurs diesel viennent se poser plus rapidement que les moteurs à essence parceque la compression est beaucoup plus élevé et à un effet plus important sur le ralentissement du moteur

Démarrer un diesel

Comme avec les moteurs à essence, les moteurs diesel sont démarrés en étant tourné avec un moteur électrique, qui commence le cycle à allumage par une compression. A froid, cependant, les moteurs diesels sont difficiles à démarrer, tout simplement parce que la compression d'air ne conduit pas à une température qui est suffisamment élevée pour enflammer le carburant.

Pour contourner le problème, les fabricants intègrent des bougies de préchauffage. Ce sont de petits radiateurs électriques, alimentés par la batterie de la voiture, qui sont allumés quelques secondes avant de démarrer le moteur.

Le diesel

Le carburant utilisé dans les moteurs diesel est très différent de l'essence. C'est un peu moins raffiné, ce qui se caractérise par un liquide plus lourd. Ceci conduit souvent à ce qu'elle soit dénommé «gazole» ou «fioul».

Le carburant diesel peut commencer à se raidir légèrement ou même se solidifier lorsqu'il fait très froid. Cette situation est aggravée par le fait qu'il peut absorber de très faibles quantités d'eau, ce qui peut le geler. Tous les combustibles absorbent des quantités minuscules d'eau de l'atmosphère et des fuites peuvent alors être plus fréquentes. Le carburant diesel peut gérer une teneur en eau allant jusqu'à 50 ou 60 pièces en un million sans problèmes représentant une tasse pleine d'eau pour dix litres de carburant.

Toute congélation peut bloquer les conduites de carburant et les injecteurs et empêcher le fonctionnement du moteur.

Comme préventif, vous pouvez utiliser un additif dans le réservoir de carburant, bien que la plupart des carburants diesel ont déjà un additif inclus et ne provoquent pas de problèmes jusqu'à ce que les températures descendent en dessous de 12-15°C.