MOTEURS DIESEL

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Des pages sur le Diesel...
Je n'ai jamais eu de voiture Diesel, bien qu'ayant travaillé 10 ans chez Peugeot, tout simplement parce que je suis un technicien.
Et même s'il est de bon ton d'encenser le Diesel, comme le font les constructeurs eux-mêmes et les journalistes Diésélistes qui les soutiennent depuis si longtemps,
Cela reste un moteur industriel, émetteur de particules nocives, assujetti à des techniques antipollution de plus en plus complexes et de plus en plus coûteuses,
économiquement et écologiquement.
Mais il est vrai que les pics de pollution aux particules sont essentiellement dus aux cheminées fonctionnant au bois.
Même le président du Conseil national de l'air (!!!) le dit...
Moi, je ne suis pas sûr, surtout si on comptabilise le nombre de cheminées qui fonctionnent en été...
Et puis, on s'en serait aperçu depuis deux mille ans que l'on chauffe au bois, et surtout aux époques où il n'y avait que ce moyen de chauffage, non ?
Et où il n'y avait pas encore de Diesel haute pression, ni de constructeurs automobiles, ni de ministres, ni de journalistes hyper-dieselistes...
Quant aux hybrides Diesel...

Pour être le plus précis possible :

lu dans AutoPlus du 25 04 2014
Entre Nous : "Mauvais combat ? Pendant les journées de circulation alternées, on voit les policiers verbaliser motos et scooters, alors qu'ils n'émettent pas de particules.
réponse AutoPlus : Faux, tous les moteurs produisent des particules. Et le niveau de pollution d'un moteur deux-temps est plus élevé que celui d'une voiture"

Pour information, les particules sont émises par les moteur Diesel et les moteurs essence à injection directe, et sont quasiment absentes des émissions des voitures à essence traditionnelles.
Donc, mauvaise réponse, mais pas étonnante chez ces diéselistes forcenés autant qu'ignorants de la technique automobile (pourquoi s'entêter à maintenir la confusion entre pollution au CO2 et pollution aux particules fines ?)

De l'art de la désinformation...
ou "Le diesel qui pollue moins que l'essence ?"

Les pro-diesel jouent les Monsieur Propre

Près d'une affiche jaunie rendant hommage à l'inventeur allemand Rudolf Diesel sont conservés dans des vitrines plusieurs moteurs à combustion vieux d'un demi-siècle. L'association Diéséliste de France, qui organisait hier à Aubervilliers (Seine-Saint-Denis) ses états généraux, y a ajouté ce message : "Le diesel moderne ne pollue pas plus que les autres carburants."
A l'initiative du groupe de distribution de pièces détachées IDLP, spécialiste de l'injection, plus de 1000 professionnels de la filière se sont réunis hier autour de ce minuscule musée du diesel, monté pour l'occasion. Leur but : dénoncer les "idées reçues" autour du diesel, carburant qui n'est plus en odeur de sainteté et dont les gaz d'échappement ont été classés cancérogènes pour l'homme par l'OMS. "Depuis le contrôle de la pollution et la création des normes Euro, les polluants ont été divisés par 38 pour l'essence et par 90 pour le diesel ; et la somme des polluants autorisée pour le diesel est quatre fois moins élevée que celle fixée pour l'essence", affirment ainsi les partisans du gazole. "Nous ne supportons pas que le diesel soit devenu synonyme de pollution et que l'on veuille à tout prix l'assassiner alors que les moteurs actuels polluent quinze fois moins qu'il y a quinze ans", explique le PDG d'IDLP, Patrice Godefroy.
"Leur but est simplement de continuer à en vendre le plus possible", tranche le porte-parole de France Nature Environnement, Benoît Hartmann. Il est vrai que plus de 70 % des voitures immatriculées en France roulent au gazole. " Tous les moteurs polluent, mais je comprends que beaucoup d'automobilistes soient déstabilisés car on les a incités à passer au diesel il y a quelques années et aujourd'hui on brocarde ce carburant", souligne Dominique Chapatte, le présentateur de "Turbo" sur M 6, qui participait hier aux débats.
Conscients d'être parfois inaudibles alors que les particules fines n'ont jamais été autant pointées du doigt lors des pics de pollution, les diésélistes jugent "essentiel de différencier les diesels modernes (aux normes Euro 5 et Euro 6) des diesels anciens". Mais c'est oublier que seulement 4,5 millions de véhicules diesels respectent les dernières normes environnementales, soit seulement 23,8 % du parc en circulation. Pour que les moteurs HDI et TDI ne soient plus associés à l'image de ces voitures crachant leurs fumées noires au démarrage, ces pro-diesel appellent le gouvernement à renforcer les contrôles techniques, instaurer des primes à la casse et des subventions pour équiper les véhicules les plus anciens de pots catalytiques et de filtres à particules.
Frédéric Mouchon, Le Parisien 06 04 2014

Mais pourquoi autant de Diesel en entreprises ?
Raison fiscale, uniquement, rassurez-vous :

Le diesel, un mal encore dominant

Leader. Le retour des modèles essence dans les flottes n'est pas d'actualité. Rares sont les entreprises à s'en servir.
Pas de doute, les motorisations essence ne sont pas les bienvenues dans les flottes d'entreprises. Et parmi les constructeurs, rares sont ceux qui ont enregistré dans les commandes des entreprises un intérêt pour ces modèles. Seules dans le segment A, celui des Renault Twingo, Peugeot 107, Citroën C1 et Toyota Aygo, des commandes de motorisation essence sont enregistrées, mais c'est avant tout parce que ces véhicules ne sont pas proposés en version diesel.

Une fiscalité favorable
Trois éléments font que le coût des modèles essence reste supérieur : ils consomment 10 à 20 % de carburant en plus, ils ne bénéficient pas (comme c'est le cas pour le diesel) de la récupération à 80 % de la TVA sur le carburant et leur valeur résiduelle est basse car les véhicules essence se revendent moins bien en occasion.
Mais les temps changent. Accusé de tous les maux, le diesel est montré du doigt et beaucoup d'acheteurs commencent à s'en détourner. Ce n'est pas un raz-de-marée mais l'an passé, les ventes de modèles diesel sont revenues à leur niveau de 2002, soit 67 %. Chez Seat, par exemple, le directeur général de la marque, Alexandre Lacombe note que "sur les ventes de la nouvelle Seat Leon en 2013, la demande de modèles essence a progressé de 1 point chaque mois dans les commandes. Nos ventes de modèles essence sont ainsi passées de 17 à 30% en 2013*.

Une solution à coût zéro pour l'Etat
Mais le principal frein à un retour des modèles essence dans les ventes tient à la masse de modèles diesel actuellement en circulation. Et comme le soutiennent les constructeurs automobiles, si aucune modification n'est intervenue jusqu'ici dans les choix de modèles achetés par les entreprises, tout le monde se pose régulièrement la question de savoir quelle évolution va connaître la fiscalité sur les carburants. Un changement de prix applicable au diesel se traduirait par des valeurs résiduelles à la baisse sur les véhicules en parc. Ainsi, si les avantages dont bénéficie le diesel venaient à être remis en cause, il s'en suivrait un effondrement des valeurs de revente prévisionnelles des modèles et c'est un lourd tribut que les entreprises paieraient au nom de la fiscalité écologique. Inenvisageable.
Alors, l'Observatoire du véhicule d'entreprise (OVE) propose une solution simple pour réduire le déséquilibre existant entre les immatriculations de véhicules diesel et essence en France. "Les entreprises ont une responsabilité dans le développement des modèles diesel en France mais elles n'ont pas d'autres choix que de choisir ces véhicules afin de pouvoir récupérer la TVA sur le gazole", explique Philippe Brendel, président de l'OVE. "Il suffirait que ces flottes d'entreprises puissent déduire, au même taux, la TVA sur l'essence pour qu'elles se tournent non plus uniquement vers les modèles diesel mais aussi vers les modèles essence. Cette solution simple, à coût zéro pour l'Etat, permettrait de faire évoluer l'essence dans les entreprises et d'envoyer un signe au marché", précise le président de I'OVE. En intégrant les véhicules utilitaires, les ventes de modèles diesel aux entreprises représentent entre 30 % et 40 % des ventes en France, soit entre 800 000 et 900 000 véhicules chaque année.
J.-P. L., Le Parisien Spécial flottes auto, 04 2014

Last, but not least, AutoPlus titre "Et si vous abandonniez le Diesel ? 10 bonnes raisons pour passer à l'essence" (29 8 2014)
Un éclair de lucidité, sans doute, pour des gens qui croient, et clament, que c'est "Rudolf Diesel, l'homme qui inventa le moteur à combustion interne" (titre d'un article paru dans AutoPlus le 15 8 2014).
Mais il est vrai que Lenoir, en 1860, puis Otto, en 1872, n'utilisaient pas le gazole comme carburant....
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Le moteur Diesel
1804 - J.B. Biot (F) : principe de l'échauffement adiabatique des gaz par compression (Principe du moteur Diesel).
1893 - 1er moteur de Rudolph Diesel breveté par l'Office Impérial des Brevets de Berlin (n°67207, 23.02) pour ses "modes de fonctionnement et type d'exécution pour machines motrices à combustion interne".
1897 - Présentation et homologation du 1er moteur Diesel, réalisé par Diesel et la Maschinenfabrik d'Augsburg (future MAN), sous le contrôle de l'Ecole supérieure de technique de munich ; monocylindre vertical 4 temps, consommation spécifique 239 g/ch/h, moteur peu sensible à la charge.
1921 - Automobile PEUGEOT Diesel 16 HP à injecteurs fermés alimentés par une pompe mécanique à deux pistons plongeurs conçus par l'ingénieur Tartrais ; moteur abandonné à cause de sa trop faible vitesse de rotation (1200 tr/mn) après un parcours Paris-Bordeaux-Paris.
1936 - MERCEDES-BENZ 260 D, 1ère voiture à moteur Diesel produite en série.
1977 - Salon de Francfort : MERCEDES 300 SD, moteur Diesel turbo-compressé pour la prermière fois sur une voiture de tourisme.

Le cycle Diesel

1. Aspiration de l'air - Transformation isobare (pression constante) ; Pa = 1 bar, Ta = 300K.

2. Compression isentropique de l'air élevé à la température de 600°C ; transformation adiabatique, P2.V2g = P1.V1g, T2.V2g-1 = T1.V1g-1 ; rapport volumétrique 15-20 (8-12 pour les semi-Diesel) ; fin de compression 25- 35 b, 400-500 °C

3. Injection du gazole qui s'enflamme spontanément (combustion) grâce à la chaleur dégagée lors de la compression , transformation isobare V2/V1 = T2/T1g, Q1 = cv(T2 - T1) ; combustion 80-150 b, 2300 °C

4. Détente isentropique fournissant un travail moteur ; transformation adiabatique, P2.V2g = P1.V1g, T2.V2g-1 = T1.V1g-1.

5-6. Echappement des gaz brûlés ; transformation isochore (5), Q2 = cp(T2 - T1), rendement 1 - Q2/Q1 , transformation isobare (6)

Rendement global 0,40,
consommation spécifique 180 à 200 g/ch/h (225-250 g/ch/h pour les moteurs essence).

Types d'injection
Injection indirecte

Historiquement, la première utiliseé dans les moteurs d'automobiles.
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.
L'espace où se produit la combustion est formé de deux chambres qui communiquent à travers un conduit étroit :
- une préchambre, représentant 30 à 60% du volume total, dans laquelle le carburant est injecté et où s'amorce la combustion après que l'air y ait été introduit presqu'entièrement dans la phase de compression ;
- une chambre principale comprise entre le piston et la culasse, dans laquelle la combustion s'achève entièrement.
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.
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.
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 à chambre à espace mort unique (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.
Les problèmes liés à l'injection directe sont de deux ordres : bruits de combustion et émission d'oxyde d'azote(NOx).
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.

L'injection du gazole


Le combustible est pulvérisé dans la chambre de combustion.
On distingue trois phases :

Le délai d'allumage ou délai d'inflammation
C'est le temps qui s'écoule entre le moment où le combustible pénètre dans la chambre et l'instant où il s'enflamme. Il est inversement proportionnel :
- à la finesse de la pulvérisation ;
- à la température de la chambre de combustion ;
- au débit des injecteurs.
Au cours de cette phase le combustible est pulvérisé, il s'oxyde et certaines de ses molécules subissent un phénomène de craquage thermique.

La phase incontrôlée
La combustion de la totalité de la quantité déjà injectée se déroule à une vitesse proche de celle du son (soit 340 m/s).
Cette combustion, 2 000 fois plus rapide que celle d'un mélange carburé dans un moteur à essence, génère le bruit caractéristique du moteur Diesel.

La combustion contrôlée
La température qui règne dans la chambre permet la combustion du gazole en continu à la sortie de l'injecteur, celle-ci se déroulant avec une émission sonore acceptable.

La pompe d'injection
Toute pompe d'injection distributrice doit être calée en fonction de la position de l'équipement mobile du moteur.

Pompe d'injection Bosch VE


Pa : Création de la pression d'alimentation (ou pression de transfert )
Php : Pompage et distribution du gazole vers les différents cylindres
Re : Variation du débit vers les injecteurs en fonction du régime et de la position de l'accélérateur
Va : Variation du début d'injection en fonction du régime du moteur
El : Arrêt du moteur (coupure de l'alimentation de la tête hydraulique)

1 : Remplissage
Le piston distributeur (1) est au PMB (Point Mort Bas), le gazole pénètre dans la chambre 4 par l'orifice 2 grâce à la pression de transfert.
Une des quatre rainures (3) d'alimentation est face à l'orifice (2) communiquant avec la pression interne, il y a alimentation de la chambre (4).

2 : Début de refoulement
La rotation obture l'orifice (2) d'alimentation et met en communication la rainure de distribution (6) avec une des quatre sorties HP (7).
La translation du piston distributeur vers le PMH (Point Mort Haut) engendre la mise en pression du gazole : il y a injection

3 : Fin de refoulement
En continuant sa course vers le PMH.
La pression chute instantanément lorsque le piston découvre l'orifice de décharge (5).
C'est la fin d'injection.
Le tiroir de régulation (8) assure le dosage du gazole injecté

4 : Début d'un nouveau cycle
La rotation du piston isole la sortie HP de la pression d'alimentation et permet un nouveau remplissage pendant que le piston retourne au PMB.
Le cycle est près pour la sortie suivante (dans l'ordre d'allumage)

1. piston doseur ; 2. Orifice d'alimentation ; 3. Fentes d'étranglement ; 4. Chambre Haute pression ; 6. Rainure de distribution ; 7. Orifice de sortie ; 8. Tiroir de régulation ; 9. Orifice de décharge

Les injecteurs
Il existe deux grandes familles de buses d'injecteur, celle à téton (1) et celle à trous.


Le premier type n'est pas utilisé pour les injections directes car il ne permet pas d'être utilisé à des pressions élevées.
La famille des injecteurs à trous, est divisée en trois types :
à siège perforé (2),
à trou borgne à dôme conique (3),
à trou borgne à dôme cylindrique (4).

Injecteurs à téton

Ils assurent une très bonne pulvérisation du gazole
- Géométrie variable de l'orifice de pulvérisation en fonction de la levée de l'aiguille ;
- Réduction de la quantité injectée pendant le délai d'allumage (forte réduction du bruit moteur) ;
- Adaptation des conditions d'injection à la vitesse du swirl sur une très large plage du régime.

Au repos l'aiguille est en appui sur son siège grâce au ressort
Le gazole sous pression arrive dans la chambre de pression. Lorsque la pression agissant sur le cône de poussée est plus forte que la force du ressort, l'aiguille se soulève et laisse passer le gazole qui est alors finement pulvérisé : c'est le début d'injection.
En fin d'injection, le débit de la pompe chute brusquement ; la pression baisse dans la chambre de pression et l'aiguille retombe sur son siège.

Le réglage de la pression d'injection s'effectue par modification du tarage du ressort à l'aide de cales de réglage.

1. Cale de réglage ; 2. Corps ; 3. Ressort ; 4. Tige poussoir ; 5. Entretoise ; 6. Ecrou du porte injecteur; 7. Buse ; 8. Aiguille ; 9. Arrivée gazole ; 10. Retour de fuite