Les moteurs diesel se
distinguent par leur type de chambre de combustion (injection indirecte,
directe). Ces architectures ne sont pas sans avoir des conséquences sur les
caractéristiques moteurs (rendement, couple, puissance, etc.).
Les moteurs à injection indirecte
L'application
du moteur Diesel aux véhicules automobiles légers privilégie parfois le silence
de fonctionnement au détriment d'une légère surconsommation. Pour satisfaire à
ces conditions, les moteurs Diesel montés sur les voitures étaient, jusqu'à un
passé récent, de type à chambre divisée (injection indirecte). Deux principes
sont utilisés : les préchambres et les chambres de turbulence.
Moteur Diesel avec préchambre (à gauche) et avec chambre de turbulence (à droite).
Dans ces deux cas, la combustion se déroule dans deux volumes séparés : une
chambre, représentant 30 à 60% du volume total, reçoit l'injection du carburant
où s'amorce la combustion, et une chambre principale dans laquelle elle
s'achève. L'injection du carburant dans ce petit volume relativement chaud
permet de réduire le délai d’allumage du combustible. Seule la quantité minimum
de combustible nécessaire à l'amorçage de la combustion s'enflamme, le reste se
trouve chassé de la préchambre par l'augmentation de pression et la combustion
se poursuit dans la chambre principale. Les moteurs à injection indirecte
remplissent les conditions requises pour son application à l'automobile, à
savoir un relatif silence de fonctionnement et un faible taux d'émissions de
NOx. La grande surface d’échange thermique qu’offre ces chambres de combustion
ne rendent pas ces moteurs particulièrement économes.
Le second choc pétrolier en 1973
et les normes de dépollution toujours plus sévères ont amené les constructeurs
à repenser le moteur Diesel en termes d'économie et de faible pollution.
Les moteurs à injection directe
Le moteur à injection directe s'impose pour
son rendement supérieur à ceux des moteurs à injection indirecte. En
effet, le rapport entre la surface et le volume de la chambre de combustion est
nettement plus faible pour un moteur où la chambre de combustion est dans le
piston (injection directe) que pour un moteur à préchambre (injection
indirecte); de plus, la durée de la combustion est plus courte dans un moteur à
injection directe.
Ces
deux paramètres diminuent les échanges thermiques entre la chambre de
combustion et le système de refroidissement, facteurs de perte de rendement. Il
subsiste malgré tout des problèmes liés à l’utilisation du moteur à injection
directe : les bruits de combustion et l’émission d'oxyde d'azote (NOx). De
fait, la montée rapide en pression et en température est source de nuisances
sonores et de pollution.
Le moteur à
injection directe
L'apparition
de la régulation électronique dans les systèmes d'injection a permis de
stabiliser et d'affiner les réglages de base, tant au niveau du moment
d'injection que du débit de combustible. Ces différents systèmes d'injection
mécaniques par pompe distributrice, régulés ou non de manière électronique,
présentent comme caractéristique commune la variation de la pression
d'injection en fonction de la vitesse de rotation du moteur. Cette variation de
pression d'injection rend difficile une maîtrise totale de la combustion. Le
système d'injection à rampe commune s'affranchit de cette contrainte.
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