Comprendre ce qui se passe à l'intérieur de la chambre de combustion et ce qui sort de la soupape d'échappement est essentiel pour résoudre les émissions ou la conduite problèmes. Et le diagnostic des ratés et des problèmes d'émission devient plus difficile sur les moteurs modernes. Vous devez comprendre ce qui s'est passé et ce qui se passera au moment où la bougie enflamme le carburant. Vous devez également savoir ce que pensaient les ingénieurs lorsqu'ils essayaient de créer l'événement de combustion parfait.
Le moteur à combustion interne ne sera jamais parfait, mais nous nous en rapprochons. Au cours des 25 dernières années, les moteurs ont progressé non seulement en termes d'émissions, mais également de puissance. Les moteurs fabriqués il y a moins de dix ans auraient été détruits par les événements de combustion plus pauvres que nous voyons aujourd'hui. Cela a été rendu possible en déplaçant l'orifice de l'injecteur de carburant dans le cylindre et en perfectionnant l'événement de combustion.
Certains moteurs à aspiration naturelle pour 2016 auront un taux de compression de 12:1. En 1964, la 426 Chrysler HEMI n'avait qu'un taux de compression de 10,25:1. Un constructeur de moteurs des années 1960 pourrait construire un HEMI avec un moteur à taux de compression de 12:1, mais cela nécessiterait du «gaz de course», et il y avait toujours la possibilité qu'un dysfonctionnement du carburateur, de la soupape ou du système d'allumage puisse détruire le moteur en un clin d'œil. s'il fonctionnait trop maigre et avait un problème de détonation. Dans un moteur moderne, 12:1 peut être atteint avec de l'essence de pompe et des pistons moulés, tout en ayant de très faibles émissions et une garantie d'émissions de 80 000 milles.
Qu'est-ce qui a changé ? Les ingénieurs en savent plus que jamais sur ce qui se passe à l'intérieur de la chambre de combustion grâce aux caméras à grande vitesse et aux modèles informatiques. De plus, la vitesse de calcul des microprocesseurs est beaucoup plus rapide qu'il y a 15 ans. Le module peut apporter des modifications à l'étincelle et au carburant plus rapidement tout en traitant plus d'entrées de capteur que jamais auparavant. Cela a rendu l'événement de combustion presque parfait.
Le véhicule à combustion interne parfait serait capable de mettre la quantité exacte de carburant et d'air dans la chambre de combustion. Le noyau d'étincelle atteindrait son apogée lorsque le mélange était correctement agité et que le piston était dans la bonne position. Le front de flamme se propagerait uniformément et n'aurait pas à lutter contre les turbulences.
Si l'événement de combustion parfaite se produisait, vous n'obtiendriez rien de plus que de l'eau et du dioxyde de carbone comme sous-produit. Il n'y aurait pas de carburant ou d'oxygène non brûlé. Cela se produirait également à la bonne température afin que les oxydes (oxygène «hyperactif» activé par des températures plus élevées) ne se combinent pas avec l'azote et le carbone pour former des oxydes nitriques (NOx) et du monoxyde de carbone (CO). Cette voiture parfaite n'aurait besoin d'aucun dispositif antipollution.
Comme nous n'en sommes pas encore là, nous disposons de systèmes de recirculation des gaz d'échappement (EGR), d'injection d'air secondaire et de convertisseurs catalytiques.
En théorie, les bougies n'ont pas changé depuis 100 ans. En pratique, ils font partie des composants les plus évolués d'un moteur. Avec les moteurs modernes d'aujourd'hui, la zone où l'étincelle est créée est une partie beaucoup plus petite et plus fine de l'électrode, tandis que les écarts de bougie sont à peu près les mêmes.
Mais, le plus grand changement est le placement et le diamètre de la bougie d'allumage moderne car les moteurs sont de taille réduite mais ont deux fois la complexité d'il y a 25 ans.
Tout le monde se plaint des bougies d'allumage du Ford 5.4 Triton V8 parce qu'elles sont difficiles à retirer, mais très peu de gens demandent pourquoi elles ont été mises là en premier lieu. Les bougies d'allumage du Triton sont longues et étroites, de sorte que les électrodes sont parfaitement placées près des soupapes d'échappement et d'admission, et elles sont positionnées pour rester à l'écart des arbres à cames, des soupapes et des orifices d'admission. Ford a utilisé une fiche de 12 mm avec un dé à coudre incorporant une sangle d'électrode. L'emplacement a été déterminé par modélisation informatique pour s'assurer que le front de flamme se propage uniformément dans la chambre de combustion et brûle tout le carburant. Cela signifie que le convertisseur catalytique n'a pas à gérer les hydrocarbures non brûlés.
Les systèmes EGR mettent une petite quantité de gaz inerte dans la chambre de combustion pour contrôler les températures. Étant donné que les gaz d'échappement ne brûlent généralement pas, cela abaisse la température de combustion et réduit les émissions de NOx du moteur.
Lorsque les choses chauffent dans la chambre de combustion à des températures d'environ 1 300 °C ou 2 500 °F, l'oxygène et l'azote commencent à se combiner et forment des NOx et du CO.
En mettant les gaz d'échappement dans la chambre de combustion, le mélange air/carburant est dilué par les gaz d'échappement inertes. Cela ralentit le processus de combustion et abaisse les températures de combustion à des niveaux où les NOx ne se forment pas.
Les véhicules plus récents avec calage variable des soupapes sur les arbres à cames d'échappement et d'admission peuvent ajuster le calage de sorte qu'une petite quantité de gaz d'échappement soit aspirée dans la chambre pendant la course d'admission à travers les soupapes d'échappement. Cela se fait en actionnant le calage et la levée de l'arbre à cames. Au fil des ans, les véhicules ont pu faire avancer et retarder les arbres à cames plus rapidement, et les actionneurs ont un plus grand degré de rotation.
Le problème avec l'événement de combustion parfaite est qu'il doit se produire sur une large plage de températures du moteur et de l'air. Le moteur moderne a encore du mal à démarrer et à contrôler les émissions lors de démarrages à froid.
Les systèmes d'injection d'air secondaire pompent l'air extérieur dans le flux d'échappement afin que le carburant non brûlé puisse être brûlé. Les premiers systèmes avaient une pompe à air entraînée par courroie. Les nouveaux systèmes aspirés utilisent le vide créé par une impulsion d'échappement pour aspirer l'air dans le tuyau. Les derniers systèmes utilisent un moteur électrique pour pomper l'air. Ces systèmes sont essentiels pour la durée de vie du convertisseur catalytique.
Dans des conditions idéales, un catalyseur à trois voies peut réduire entre 50 % et 95 % des émissions de NOx et 99,9 % du carburant non brûlé. C'est le dernier arrêt pour les polluants, et si les capteurs en amont du système d'émissions sont compromis, cela ne peut que compenser avant que les émissions d'échappement n'augmentent.
Pour diagnostiquer correctement un véhicule à haute émission, vous devez parfois penser comme un ingénieur. Les moteurs modernes sont capables de fonctionner à la frontière entre la détonation et l'efficacité énergétique ultime, car ils sont capables de détecter, de contrôler et de s'adapter.
La partie détection signifie qu'il y a plus de capteurs sur le véhicule comme des capteurs d'oxygène en amont et en aval. Ces capteurs sont plus sensibles et peuvent afficher beaucoup plus de résolution. De plus, les modules qui traitent les informations peuvent les utiliser rapidement pour cartographier les garnitures de carburant, les courbes d'allumage et le calage des soupapes.
Le contrôle de la combustion est devenu plus facile grâce au calage variable des soupapes, à l'allumage électronique et à l'injection directe. Ces technologies garantissent que le bon mélange air/carburant se trouve dans la chambre de combustion et s'enflamme au moment optimal pour obtenir l'événement de combustion le plus efficace et le plus puissant.
Les moteurs modernes sont également capables de mieux s'adapter aux conditions telles que les changements de qualité du carburant, la température ambiante et les exigences du conducteur en détectant et en contrôlant l'événement de combustion presque en temps réel.
