Le moteur diesel, du nom de Rudolf Diesel, est un moteur à combustion interne dans lequel le carburant est enflammé par l'augmentation de la température de l'air dans le cylindre suite à une compression mécanique; ainsi, le moteur diesel est un moteur dit à allumage par compression. Cela contraste avec les moteurs qui utilisent l'allumage par bougie du mélange air-carburant, comme un moteur à essence ou un moteur à essence.
Les moteurs diesel fonctionnent en comprimant uniquement l'air ou l'air plus les gaz de combustion résiduels de l'échappement. L'air est introduit dans la chambre pendant la course d'admission et comprimé pendant la course de compression. Cela augmente tellement la température de l'air dans le cylindre que le carburant diesel atomisé qui est injecté dans la chambre de combustion s'enflamme.
Le carburant étant injecté dans l'air juste avant la combustion, la répartition du carburant est inégale; c'est ce qu'on appelle un mélange air-carburant hétérogène. Le couple produit par un moteur diesel est contrôlé en manipulant le rapport air-carburant (λ); Au lieu d'étrangler l'air d'admission, le moteur diesel s'appuie sur une modification de la quantité de carburant injectée, et le rapport air-carburant est généralement élevé.
Le moteur diesel a l'efficacité thermique la plus élevée (efficacité du moteur) de tous les moteurs à combustion interne ou externe pratiques en raison de son taux d'expansion très élevé et de sa combustion pauvre inhérente, qui permet la dissipation de la chaleur à travers l'excès d'air.
Une petite perte d'efficacité est également évitée par rapport aux moteurs à essence à injection non directe car il n'y a pas de carburant non brûlé pendant le chevauchement des soupapes et donc aucun carburant ne passe directement de l'admission/l'injection à l'échappement.
Les moteurs diesel à bas régime peuvent atteindre des rendements effectifs allant jusqu'à 55 %. La turbine à gaz à cycle combiné est un moteur à combustion interne plus efficace qu'un moteur diesel, mais sa masse et ses dimensions la rendent inadaptée aux véhicules, bateaux ou avions.
Les véhicules diesel sont similaires aux véhicules à essence car ils utilisent tous deux des moteurs à combustion interne. Une différence est que les moteurs diesel ont un système d'injection à allumage par compression plutôt que le système à allumage par étincelle utilisé par la plupart des véhicules à essence.
Dans un système à allumage par compression, le carburant diesel est injecté dans la chambre de combustion du moteur et enflammé par les températures élevées atteintes lorsque le gaz est comprimé par le piston du moteur.
Contrairement aux systèmes de contrôle des émissions des véhicules à essence, de nombreux véhicules diesel sont équipés de composants de post-traitement supplémentaires qui réduisent les particules et décomposent les émissions dangereuses d'oxyde d'azote (NOx) en azote et en eau inoffensifs. Le diesel est un carburant de transport courant, et plusieurs autres options de carburant utilisent des systèmes et des composants de moteur similaires.
Animation montrant les quatre étapes d'un moteur diesel :admission, compression, puissance et échappement.
Comme un moteur à essence, un moteur diesel fonctionne normalement en répétant un cycle de quatre étapes ou coups au cours desquels le piston monte et descend deux fois pendant le cycle (en d'autres termes, le vilebrequin tourne deux fois).
Dans un diesel à deux temps, le cycle complet se produit avec le piston se déplaçant de haut en bas une seule fois. Confusément, il y a vraiment trois phases dans un cycle à deux temps :
Les moteurs à deux temps sont plus petits et plus légers que les moteurs à quatre temps et ont tendance à être plus efficaces car ils génèrent de l'électricité une fois par tour (plutôt qu'une fois tous les deux tours comme un moteur à quatre temps). Cela signifie qu'ils nécessitent plus de refroidissement et de lubrification et sont soumis à une usure plus importante.
Il existe trois groupes de taille de base de moteurs diesel basés sur la puissance :petits, moyens et grands.
Les petits moteurs ont des valeurs de puissance inférieures à 188 kilowatts ou 252 chevaux. Il s'agit du type de moteur diesel le plus couramment produit. Ces moteurs sont utilisés dans les automobiles, les camions légers et certaines applications agricoles et de construction et comme petits générateurs électriques fixes (comme ceux des bateaux de plaisance) et comme entraînements mécaniques. Ce sont généralement des moteurs à injection directe, en ligne, à quatre ou six cylindres. Beaucoup sont turbocompressés avec refroidisseurs d'admission.
Les moteurs moyens ont des capacités de puissance allant de 188 à 750 kilowatts, ou de 252 à 1 006 chevaux. La majorité de ces moteurs sont utilisés dans les camions lourds. Il s'agit généralement de moteurs à injection directe, en ligne, à six cylindres turbocompressés et à refroidissement d'admission. Certains moteurs V-8 et V-12 appartiennent également à ce groupe de taille.
Les gros moteurs diesel ont des puissances nominales supérieures à 750 kilowatts. Ces moteurs uniques sont utilisés pour les applications marines, de locomotive et d'entraînement mécanique et pour la production d'énergie électrique. Dans la plupart des cas, il s'agit de systèmes à injection directe, à turbocompresseur et à refroidissement d'admission. Ils peuvent fonctionner à une vitesse aussi basse que 500 tours par minute lorsque la fiabilité et la durabilité sont essentielles.
Les moteurs diesel sont couramment utilisés comme moteurs mécaniques, groupes électrogènes et entraînements mobiles. Ils sont largement utilisés dans les locomotives, les équipements de construction, les automobiles et d'innombrables applications industrielles. Leur domaine s'étend à presque toutes les industries et peut être observé au quotidien si vous deviez regarder sous le capot de tout ce que vous croisez.
Les moteurs diesel industriels et les générateurs diesel ont des applications dans la construction, la marine, l'exploitation minière, l'hôpital, la foresterie, les télécommunications, le sous-sol et l'agriculture, pour n'en nommer que quelques-uns. La production d'électricité pour l'alimentation de secours principale ou de secours est la principale application des générateurs diesel d'aujourd'hui. Consultez notre article sur les différents types de moteurs et de générateurs et leurs applications courantes pour plus d'exemples.
Le moteur diesel est beaucoup plus efficace et préférable par rapport au moteur à essence pour les raisons suivantes :
Moteur diesel, tout moteur à combustion interne dans lequel l'air est comprimé à une température suffisamment élevée pour enflammer le carburant diesel injecté dans le cylindre, où la combustion et la détente actionnent un piston.
Comme pour les moteurs à essence, les moteurs diesel sont démarrés en étant mis en rotation avec un moteur électrique, qui commence le cycle d'allumage par compression. A froid, cependant, les moteurs diesel sont difficiles à démarrer, tout simplement parce que. la compression de l'air ne conduit pas à une température suffisamment élevée pour enflammer le carburant.
L'essence et le diesel proviennent du pétrole brut, qui provient du sous-sol profond. Le pétrole brut est raffiné pour fabriquer de l'essence (en Amérique, c'est ce qu'on appelle l'essence) ou du diesel. La plupart des moyens de transport utilisent de l'essence ou du diesel pour alimenter leurs moteurs, des tondeuses à gazon, voitures, bus et motos aux gros navires et avions.
Les principaux composants d'un moteur diesel :
Conceptuellement, les moteurs diesel fonctionnent en comprimant l'air à une pression/température élevée, puis en injectant une petite quantité de carburant dans cet air comprimé chaud. La température élevée provoque l'évaporation de la petite quantité de carburant injecté hautement atomisé.
Les moteurs diesel sont parfois appelés moteurs à allumage par compression car l'initiation de la combustion repose sur de l'air chauffé par compression plutôt que sur une étincelle électrique. Dans un moteur diesel, le carburant est introduit lorsque le piston approche du point mort haut de sa course.
Il existe deux classes de moteurs diesel :les deux temps et les quatre temps. La plupart des moteurs diesel utilisent généralement le cycle à quatre temps, certains moteurs plus gros fonctionnant sur le cycle à deux temps.
Un moteur diesel prélève de l'air, le comprime, puis injecte du carburant dans l'air comprimé. La chaleur de l'air comprimé enflamme spontanément le carburant. Un moteur diesel ne contient pas de bougie.
Le diesel délivre plus de puissance à bas régime que son équivalent essence. Cela rend le diesel plus adapté aux longs trajets sur autoroute, car il ne travaille pas aussi dur que les moteurs à essence pour produire les mêmes performances. Cela contribue également à rendre les voitures diesel mieux adaptées au remorquage.
En matière d'efficacité, les moteurs diesel offrent plus d'efficacité en utilisant 15 à 20 % de carburant en moins par rapport aux moteurs à essence. Le couple à bas régime des moteurs diesel offre une bien meilleure expérience de conduite sur autoroute. Cependant, le prix de cette efficacité est une prime plus élevée par rapport à la variante essence de la même voiture.
Le carburant diesel est fabriqué à partir de pétrole brut et de biomasse. La majeure partie du carburant diesel produit et consommé aux États-Unis est raffinée à partir de pétrole brut dans des raffineries de pétrole. Les raffineries de pétrole américaines produisent en moyenne 11 à 12 gallons de carburant diesel à partir de chaque baril de pétrole brut de 42 gallons (US).
Les moteurs diesel sont toujours plus efficaces que les moteurs à essence, mais moins pour ceux qui roulent principalement en ville. Les voitures diesel ont également plus de couple, ce qui se traduit par une meilleure économie de carburant et une accélération plus impressionnante.
Le moteur diesel, du nom de Rudolf Diesel, est un moteur à combustion interne dans lequel l'allumage du carburant est provoqué par la température élevée de l'air dans le cylindre due à la compression mécanique; ainsi, le moteur diesel est un moteur dit à allumage par compression (moteur CI).
Le carburant diesel est le terme commun pour le mazout distillé vendu pour être utilisé dans les véhicules à moteur qui utilisent le moteur à allumage par compression du nom de son inventeur, l'ingénieur allemand Rudolf Diesel. Il a breveté sa conception originale en 1892. Le carburant diesel est raffiné à partir de pétrole brut et de matériaux issus de la biomasse.
Trois groupes de taille de base. Il existe trois groupes de taille de base de moteurs diesel basés sur la puissance :petits, moyens et grands.
Un diesel haut de gamme a un indice de cétane plus élevé, un meilleur pouvoir lubrifiant et comprend des détergents qui offrent une capacité de nettoyage des injecteurs par rapport au diesel #2 standard. Le cétane mesure le retard d'allumage d'un carburant. Un cétane plus élevé équivaut à un délai plus court et à une meilleure qualité d'allumage pour des démarrages plus rapides et moins de pollution.
Le carburant diesel coûte généralement plus cher. L'entretien peut être plus coûteux, même si vous n'avez pas besoin de le faire aussi souvent. Les voitures diesel produisent beaucoup plus de NO2. Les moteurs diesel peuvent être légèrement plus bruyants.
En matière d'efficacité, les moteurs diesel offrent plus d'efficacité en utilisant 15 à 20 % de carburant en moins par rapport aux moteurs à essence. Le couple à bas régime des moteurs diesel offre une bien meilleure expérience de conduite sur autoroute. Cependant, le prix de cette efficacité est une prime plus élevée par rapport à la variante essence de la même voiture.
Dans les années 1890, Rudolf Diesel a inventé un moteur à combustion interne efficace à allumage par compression qui porte son nom.
Diesel avait l'intention de développer un moteur à combustion interne et a travaillé sur l'idée pendant plusieurs années, ce qui a conduit à l'introduction d'un prototype en 1893 et du premier modèle de production de moteur diesel en 1897.
L'essence a pris de l'importance en 1892, tandis que le diesel a pris un peu plus de temps, certaines sources indiquant 1893, date à laquelle il a été utilisé pour la première fois et reconnu comme source de carburant. Donc, dans cet esprit, l'essence était techniquement la première, car elle a gagné en popularité et en succès commercial plus rapidement que son homologue diesel.
Les premiers moteurs à allumage par compression de Rudolf Diesel ont fonctionné à l'huile d'arachide lors de l'Exposition universelle de Paris.
Le premier véritable moteur de voiture est généralement attribué à Karl Benz. Après des années d'obsession pour les vélos et la technologie, Benz a développé ce qui est considéré comme la première automobile à essence en 1885. Le moteur en question était un engin monocylindre à quatre temps.
