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Comment fonctionne le moteur diesel ?

Technologie

Comment fonctionne le moteur diesel ?

Il y a encore quelques années, le moteur diesel n’avait pas encore de réputation. D’ailleurs, il est considéré comme un moteur bruyant qui est bon pour les camions, les taxis et les camionnettes. Toutefois, la révolution de moteur à injection avec le concept de Diesel léger, rapide et puissant a changé tout le paradigme. Mieux, le raffinement du système d’injection dans les années 1980 a fait prendre à Diesel ses lettres de noblesse. Il devient pour ainsi dire le moteur du futur.

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Avantages :

Le principal atout par rapport au moteur à explosion est son faible coût d’utilisation. Le meilleur rendement du moteur de diesel explique ce résultat. En effet, il fonctionne avec un taux élevé de compression. Le rapport entre le prix du carburant et l’essence étant décroissant, le moteur diesel génère moins de dépenses avec un moteur puissant.

Le principe du moteur diesel

Tous les véhicules ne fonctionnent pas de la même manière. Sur techno-car.fr, les guides de réparation et d’entretien des différentes voitures, vous le montreront bien. Ainsi, le moteur diesel n’a pas le même fonctionnement que le moteur à essence. Les différences sont profondes même si leurs principaux organes se ressemblent et qu’ils respectent le même cycle. Ils fonctionnent sous un cycle à quatre temps.

La différence se trouve au niveau du mélange carburé et la régulation de la puissance délivrée. Dans un moteur à essence, c’est une étincelle électrique qui enflamme le mélange carburé. On obtient l’allumage sous l’échauffement de l’air qui vient de l’effet de la compression. C’est-à-dire que l’allumage est obtenu par une auto-inflammation du carburant.

Le rapport volumétrique d’un moteur diesel est de 20 à 1 alors que celui d’un moteur à essence est de 9 à 1. La différence est énorme et a un impact puissant dans l’allumage du moteur. Ce taux élevé de compression dans le diesel amène la température du cylindre à 450 degrés Celsius. À cette température, le gazole s’auto-enflamme instantanément au contact de l’air. Constatez qu’ici, il n’y a aucun besoin d’étincelles et par conséquent de système d’allumage.

Celui-ci se passe autrement avec un moteur à essence. La masse du mélange carburé varie d’un cycle à un autre en fonction de l’ouverture des papillons à gaz. Notez que le moteur diesel aspire toujours la même masse d’air. Cette masse d’air passe par un conduit où s’interpose la soupape d’admission. Dans ce cas, il n’y a ni papillon ni carburant pour le diesel.

La soupape se ferme à la fin de la phase d’admission. Le piston se met en mouvement. L’ensemble vilebrequin volant moteur agit sur le piston et le remonte vers le haut du cylindre. Au cours de cette montée, le piston comprime l’air dans environ 1/20 du volume initial du cylindre. À la fin de cette dense compression, une quantité dosée précise de gazole va être libérée dans la chambre de combustion.

La température de l’air étant déjà élevée, le carburant va s’enflammer immédiatement. La dilatation des gaz chauds va repousser le piston avec force. Le piston à son tour remonte dans le cylindre lors de la phase d’échappement. Alors, les gaz brûlés et dilatés rentrent dans le système d’échappement par la soupape. La phase d’échappement est la fin du cycle. Le cylindre peut recharger l’air frais et le cycle peut recommencer.

Le moteur diesel expliqué simplement en 2mn :

L’architecture

La conception de ce type de moteur demande plus d’attention. Le moteur diesel et le moteur à essence ont les mêmes organes principaux et remplissent les mêmes fonctions. Toutefois, plus de résistance doit être mise dans la fabrication des pièces des moteurs diesel. La raison derrière, tient dans le fait que le taux de compression est très élevé. Il va sans dire que les contraintes mécaniques sont très importantes.

C’est ainsi que les parois des moteurs diesel sont plus épaisses que celles des moteurs à essence. Ces parois portent même des nervures et des renforts pour mieux résister aux exigences mécaniques et thermiques. Les autres pièces comme les pistons, le vilebrequin et les bielles reçoivent la même attention de résistance. À cause des injecteurs de gazole, la culasse est conçue de façon spéciale. De plus, la présence des chambres de précombustion et de combustion exige cette forme spéciale de la culasse pour un fonctionnement optimal.

L’injection indirecte

Un bon rendement et une bonne régulation d’un moteur à combustion interne demandent un mélange équilibré de carburant et de l’air. L’obtention de cet équilibre pose un problème sérieux, car l’air et le carburant sont introduits dans le cylindre à des moments différents de cycle.

La solution de l’injection indirecte est la plus utilisée. Elle constitue un moyen simple pour obtenir le mélange carburant air souhaité dans la chambre de combustion. Dans un moteur à injection indirecte, le carburant n’est pas envoyé directement dans la chambre de combustion principale. Il est plutôt envoyé dans une petite chambre qu’on appelle la chambre de précombustion où démarre la combustion.

La difficulté de ce système est qu’il y a deux chambres qui cohabitent : la chambre de précombustion et la chambre de combustion. Ceci est peu propice pour obtenir une combustion réelle et régulière.

L’injection directe

Elle est une version améliorée. Elle ne possède pas de chambre de précombustion. Le carburant est injecté directement dans la chambre à combustion au lieu d’être injecté dans la chambre de précombustion comme dans le cas de l’injection indirecte.

Les concepteurs ont apporté une attention particulière à la chambre de combustion. Cette chambre est installée dans la tête du piston pour pouvoir créer une turbulence suffisante.

La rampe commune

Le concept de la rampe commune a amené à créer un système d’injection haute pression. Ce système vise à alimenter le moteur par l’intermédiaire d’une pompe haute pression. L’alimentation se fait par pilotage électronique. Cette rampe assure la fonction d’accumulateur du carburant.

Les injecteurs sont liés à cette rampe. Ils assurent une pulvérisation très poussée directement dans la chambre de combustion. Cette pulvérisation est possible grâce à la pression qui varie entre 1 350 et 1 400 bars. La combustion est ainsi améliorée et les émissions polluantes sont réduites.

L’injecteur-pompe

L’efficacité de l’injecteur-pompe est basée sur la haute pression comme la rampe commune. Sur l’arbre à cames traditionnel, la haute pression est amorcée mécaniquement sous le mouvement de poussée d’une came spéciale.

Les bougies de préchauffage

Au repos, les températures des parois de la chambre de combustion et de l’air ne permettent pas de démarrer. Pour augmenter cette température, les diesels sont embarqués de bougies de préchauffage. Ces bougies ressemblent à des bougies d’allumage et sont reliées à l’alimentation électrique du véhicule. Mises sous tension, elles s’échauffent rapidement. Au démarrage, elles sont mises en fonction chez les anciens moteurs. Mieux, sur les moteurs les plus récents elles sont mises hors circuit lorsque le moteur est lancé et accéléré.

Le démarrage

Les moteurs diesel sont lancés par un démarreur. Celui-ci aide le moteur à entamer le cycle compression-inflammation. Cependant, les diesels sont difficiles à démarrer à froid. La première raison derrière cette difficulté est un taux de compression très élevé, il y a une grande résistance à l’entraînement de préchauffage. La deuxième raison est que la compression de l’air froid dans le moteur ne permet pas d’atteindre une température capable d’enflammer spontanément le carburant.

Pour remédier à ce problème, les fabricants ont doté le moteur diesel de bougies de préchauffage. Celles-ci sont connectées à l’accumulateur du véhicule. Ainsi elles sont mises sous tension permettant le lancement du moteur par le démarreur dans des conditions moins difficiles.

Le contrôle du régime

Le moteur à essence est régulé contrairement au moteur diesel. La masse d’air aspiré par celui-ci est toujours la même à chaque cycle, quel que soit l’effort effectué par le moteur. La quantité du carburant est fonction de la vivacité de la combustion et de la force importante produite. Plus la quantité de carburant dans la chambre à combustion est élevée, plus la combustion est vive et plus la force produite est importante.

La pédale d’accélération est reliée au régulateur c’est-à-dire au système d’injection. Pour le moteur à essence, la pédale est plutôt reliée à un papillon d’admission d’air.

On arrête l’arrête par la manœuvre d’une clé de contact. Cette clé permet tout simplement de couper une alimentation électrique d’une électrovanne qui surveille l’arrivée du carburant à la pompe d’injection du système de distribution et de dosage. Dans le cas d’un moteur à essence, la clé de contact coupe plutôt un circuit qui assure la production d’étincelles.

Le moteur diesel s’impose aujourd’hui par sa nouvelle technologie et sa performance motrice.

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