Fonctionnement d'un moteur diesel

Qu'est-ce qu'un moteur diesel?

Comme le moteur à essence, le moteur diesel est un type de moteur à combustion interne.Un moteur à combustion interne est tout simplement un moteur dont le combustible est brûlé à l'intérieur de la partie principale du moteur (cylindres) produisant ainsi de l'énergie mécanique. Cela est très différent d'un moteur à combustion externe tels que ceux utilisés par les anciens locomotives à vapeur. Dans un moteur à vapeur, du feu situé à l'extrémité de la chaudière chauffe l'eau que contient celle ci  pour faire de la vapeur.

La pression de la vapeur  pousse un piston qui effectue des va et vient(compression et décompression de la vapeur) pour déplacer les roues. Ceci est une combustion externe parce que le feu est à l'extérieur du cylindre.Dans un moteur diesel ou à essence, le combustible brûle dans les cylindres mêmes.La combustion interne gâche moins  d'énergie parce que la chaleur n'a pas à s'écouler de l'endroit où elle est produite dans le cylindre: tout se passe au même endroit. Voilà pourquoi les moteurs à combustion interne sont plus efficaces que les moteurs à combustion externe (ils produisent plus d'énergie à partir du même volume de carburant).

Différence entre un moteur diesel et essence

Les moteurs à essence et moteurs diesel fonctionnent tous par combustion interne, mais de façon légèrement différente. Dans un moteur à essence, le carburant et  l'air est injecté dans de petits cylindres métalliques. Un piston comprime (serre) le mélange, ce qui le rend explosive, et une petite étincelle électrique à partir d'une bougie met le feu. Cela fait exploser le mélange et produit de l'énergie qui pousse le piston vers le bas du cylindre et (à travers le vilebrequin et les engrenages) fait tourner les roues.

Les moteurs diesel fonctionnent de manière similaire aux moteurs à essences, mais ils sont plus simples. Tout d'abord, l'air est admis dans le cylindre et le piston le comprime.Dans un moteur à essence, le mélange carburant-air est comprimé à environ un dixième de son volume d'origine. Mais dans un moteur diesel, l'air est comprimé librement environ  14 à 25 fois. Si vous avez déjà pompé un pneu de vélo, vous avez senti la pompe devenir plus chaud dans vos mains au fur et à mesure que vous pompez. En effet, la compression d'un gaz produit de la chaleur. Imaginez, alors, la quantité de  chaleur générée en comprimant  l'air entre 14-25 fois.Les moteurs diesel génèrent donc beaucoup de chaleur,l'air à l'intérieur peut atteindre des températures de chauffe  d'environ 500 ° C (1000 ° F) et parfois plus.

Une fois que l'air est comprimé, un brouillard de carburant est pulvérisé dans le cylindre généralement (pour un moteur moderne) par un système d'injection de carburant électronique, qui fonctionne un peu comme un aérosol sophistiqué. (La quantité de carburant injecté varie en fonction de la puissance voulue par le conducteur).L'air devient si chaud que le carburant s'enflamme et explose instantanément sans avoir besoin d'une bougie d'allumage. Cette explosion dégage une énergie qui repousse le piston hors du cylindre, produisant la force qui fait rouler le véhicule ou à la machine dans laquelle le moteur est monté. Lorsque le piston remonte dans le cylindre, les gaz d'échappement sont expulsés à travers une soupape d'échappement et le processus se répète des centaines ou milliers de fois par minute!Ci-dessous,une animation montrant comment fonctionne un moteur diesel.

    Admission: l'air est aspiré dans le cylindre à travers les soupapes d'admission
    Compression: La soupape d'admission se ferme, le piston monte et comprime le mélange de l'air, en chauffant le haut.Du carburant  est injecté dans le gaz chaud à travers la soupape d'injection de carburant central et s'enflamme spontanément. Contrairement à un moteur à essence,pas besoin d'une bougie d'allumage.
    Puissance: Comme le mélange air-carburant s'enflamme et brûle, il pousse le piston vers le bas, entraînant le vilebrequin qui envoie la puissance aux roues.
    Échappement: Une vanne s'ouvre pour laisser sortir les gaz d'échappement, poussant ainsi le piston en sens inverse.

Qu'est ce qui rend le moteur Diesel plus efficace?

En théorie, les moteurs à essence à bougies devraient être plus efficaces que les moteurs diesel. Dans la pratique,cest plutôt l'inverse: les moteurs diesel sont jusqu'à deux fois plus efficace que les moteurs essence. En termes simples, cela signifie que vous pouvez aller beaucoup plus loin sur la même quantité de carburant. Il y a plusieurs raisons à cela. Tout d'abord, l'absence d'un système d'allumage (bougie d'allumage) permet une conception plus simple aussi le carburant est comprimé au niveau maximum libérant ainsi plus d'énergie.

Une autre différence:est que dans un moteur à essence qui ne fonctionne pas à pleine puissance, vous devez fournir plus de carburant (ou moins d'air) pour  que le cylindre continue  de fonctionner; les moteurs diesel ne sont pas confrontés à ce problème, ils ont besoin de moins de carburant quand ils travaillent à puissance réduite. Un autre facteur important est que le carburant diesel appporte légèrement plus d'énergie que l'essence parce que les molécules à partir de lesquelles Il est fait comportent des atomes qui retiennent plus l'énergie  (en d'autres termes, le diesel a une densité énergétique plus élevée que l'essence).Le Diesel est également un meilleur lubrifiant que l'essence ainsi  un moteur diesel pourra naturellement fonctionner avec moins de friction.

Le moteur Diesel ne boit que du Diesel!

Le Diesel et l'essence sont très différents. Vous avez peut être entendu des histoires où un conducteur s'est trompé de carburant et a rempli le plein en essence dans sa voiture Diesel.Ca vous est peut-être arrivé?Essentiellement, le carburant diesel est un produit de qualité inférieure comprtant moins de pétrole raffiné et conçu à partir d'hydrocarbures plus lourds (molécules construites à partir de plusieurs atomes de carbone et d'hydrogène).

Les moteurs diesel qui manquent de systèmes d'injection de carburant sophistiqués peuvent, en théorie, fonctionner sur presque tous les carburant à base  d'hydrocarbures, d'où la popularité du biodiesel (un type de biocarburant fabriqué à partir, entre autres choses de déchets d'huile végétale). L'inventeur du moteur diesel, Rudolf Diesel, a fait fonctionner avec succès ses premiers moteurs à l'huile d'arachide et pensait que son moteur réduirait notre dépendance aux  combustibles comme le charbon et l'essence. Si seulement il avait su!

Pour en savoir plus sur le biodiesel,vous pouvez lire notre précédent article sur les biocarburants ici

Nous allons terminer cet article avec cette vidéo bonus réalisée par Thomas Schwenke et expliquant comment fonctionne un moteur Diesel quatre temps.