moteur Diesel

Un moteur diesel est un moteur à pistons qui allume le carburant par la chaleur générée par la compression de l'air seul, sans bougies d'allumage. Lorsque le piston monte pendant la course de compression, l'air dans le cylindre est comprimé à des pressions comprises entre 400 et 900 psi, ce qui élève sa température à 800, 900°F. Au pic de compression, les injecteurs de carburant pulvérisent une fine brume de diesel dans cet air surchauffé, et la combustion commence immédiatement. Ce principe d'allumage par compression diffère fondamentalement des moteurs à essence, qui dépendent des bougies d'allumage pour faire détoner un mélange air-carburant pré-mélangé.

Le cycle diesel, nommé d'après Rudolf Diesel qui l'a breveté en 1892, fonctionne selon une voie thermodynamique différente de celle du cycle Otto utilisé dans les moteurs à essence. Dans un diesel, la course de détente après l'allumage se produit à une pression plus faible par rapport à un moteur à essence de même cylindrée, c'est pourquoi les diesels fonctionnent avec des rapports de compression plus élevés (généralement 14:1 à 25:1) sans cliquetis. Cet avantage d'efficacité se traduit par une meilleure économie de carburant: les moteurs diesel convertissent environ 35, 45% de l'énergie du carburant en travail mécanique, contre 25, 30% pour des moteurs à essence comparables. L'efficacité thermique s'améliore à charge partielle, ce qui rend les diesels particulièrement économiques pour un fonctionnement soutenu à puissance modérée.

Les moteurs diesel sont disponibles en deux configurations principales: atmosphérique et turbocompressé. Un diesel atmosphérique aspire l'air ambiant par sa soupape d'admission, tandis qu'un diesel turbocompressé utilise les gaz d'échappement pour faire tourner une turbine qui force plus d'air dans le cylindre. La suralimentation augmente considérablement la puissance et l'efficacité. La cylindrée varie de moins de 1 litre dans les unités industrielles compactes à plus de 60 litres dans les centrales marines et stationnaires. Les diesels de poids lourds se situent généralement entre 6 et 15 litres; les petites unités portables peuvent être de 0,3 litre ou moins.

Problèmes courants et usure

Les moteurs diesel tolèrent mieux un fonctionnement à basse vitesse et à charge continue que leurs homologues à essence, c'est pourquoi ils dominent le transport de marchandises et la production d'énergie stationnaire. Cependant, ils sont sujets à des difficultés de démarrage à froid car le chauffage par compression d'air est moins efficace à basses températures ambiantes; ceci est résolu avec des bougies de préchauffage ou des réchauffeurs de bloc. L'usure des injecteurs de carburant, l'accumulation de carbone dans la culasse et la contamination du carburant (eau ou saleté dans le réservoir) sont des préoccupations d'entretien fréquentes. L'indice de cétane plus élevé (qualité d'allumage) et la volatilité plus faible du carburant diesel par rapport à l'essence nécessitent un stockage et un conditionnement appropriés dans les climats exigeants.

Dans les applications modernes, les moteurs diesel équipent les camions de marchandises, les excavatrices, les génératrices, les petits navires et les machines agricoles. Des réglementations d'émission plus strictes ont conduit à l'adoption de systèmes de post-traitement des gaz d'échappement, y compris les filtres à particules diesel et la réduction catalytique sélective, ce qui ajoute de la complexité et des coûts. Malgré cela, les diesels restent la norme pour les applications exigeant de longs intervalles d'entretien, un couple élevé à bas régime et une efficacité énergétique lorsque la durée de fonctionnement est prolongée. La durabilité du moteur, de nombreuses unités commerciales dépassant 400 000 miles avant une révision majeure, soutient leur rôle dans les flottes industrielles et de transport à forte utilisation.