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Auteur(s)
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Alain HAUPAIS : Ingénieur de l’École Centrale de Lyon - Docteur ès Sciences - Président Directeur Général du Centre de Recherches en Machines Thermiques (CRMT)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Bien que le moteur Diesel soit centenaire, il est en constante et forte évolution, à la fois du fait d’une meilleure connaissance des phénomènes impliqués et d’une exigence croissante de performances, de faible consommation et de réduction des émissions de polluants. Les performances et les niveaux de pollution obtenus sur les moteurs récemment commercialisés ou en cours de développement auraient très certainement, il y a 20 ou 30 ans, été réputés comme infaisables par les meilleurs diésélistes.
Deux grandes familles de moteurs émergent :
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les moteurs à injection directe, qui donnent des consommations plus faibles, des émissions d’oxydes d’azote plus élevées. Ils sont de loin les plus répandus pour les applications stationnaires, de propulsion navale et pour les moteurs de véhicules poids lourds et utilitaires. Leur utilisation dans les véhicules de tourisme est récente et encore rare, du fait de difficultés à les faire fonctionner sur une très large plage de régimes ;
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les moteurs à injection indirecte, qui sont actuellement largement majoritaires pour les applications aux véhicules de tourisme, du fait d’une puissance massique plus élevée, d’un système d’injection moins coûteux et de bonnes performances sur une large plage de régimes. La consommation plus élevée les a progressivement fait disparaître pour les applications industrielles et les poids lourds.
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2. Cycles des moteurs Diesel
2.1 Grandeurs représentatives
Pour décrire les cycles des moteurs, nous faisons appel aux grandeurs suivantes, qui permettent de comparer les moteurs en s’affranchissant de leur taille.
La consommation spécifique CS est le rapport entre la consommation de combustible et la puissance produite. Elle s’exprime en g/(kW · h) ou en g/(ch · h). Cette notion peut se référer à la puissance effectivement disponible sur l’arbre du moteur, c’est la consommation spécifique effective CS e , ou à la puissance indiquée sous le nom de consommation spécifique indiquée CS i .
La consommation spécifique ne prend pas en compte le pouvoir calorifique du combustible utilisé, contrairement au rendement qui représente le rapport inverse. Avec les combustibles usuels, un rendement de 50 % correspond à une consommation spécifique de 170 g/(kW · h) environ.
Les consommations spécifiques des meilleurs moteurs de grande taille peuvent descendre à 160 g/(kW · h). Pour les moteurs de poids lourds, les meilleurs points de fonctionnement donnaient des consommations de 200 g/(kW · h), sans limitation des émissions d’oxydes d’azote ; avec des émissions compatibles avec les normes, leurs consommations sont de 220 à 240 g/(kW · h).
La pression moyenne effective pme est la pression qui, si elle était constante pendant toute la course de détente, produirait le même travail que celui mesuré sur l’arbre du moteur.
Pour un moteur 4 temps, il y a une course de détente tous les deux tours d’où :
et pour un moteur 2 temps, il y a une course de détente à chaque tour :
Pour un moteur Diesel à injection directe non suralimenté, la pme maximale est de l’ordre de 7 à 7,5 bar alors que, pour un moteur Diesel de tourisme à injection indirecte et non suralimenté, la pme maximale est de 8 à 8,5 bar. La suralimentation permet une pme de 16 bar pour les moteurs de poids...
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Cycles des moteurs Diesel
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Manual of engine test method for rating Diesel fuels by cetane method. - Publication ASTM (1963).
-
(2) - WEISSMANN (J.) - Carburants et combustibles pour moteurs à combustion interne. - Éd. Technip.
-
(3) - GUIBET (J.C.), MARTIN (B.) - Carburants et moteurs. - Éd. Technip (1987).
-
(4) - RICOU (F.P.), SPALDING (D.B.) - Measurements of entrainement by axisymetrical turbulent jets. - J. of Fluid Mechanics (1961).
-
(5) - BECKER (H.A.), HOTTEL (H.C.) - The nozzle fluid concentration field of the round turbulent jet. - J. of Fluid Mechanics (1967).
-
(6) - ABRAMOVICH (G.N.) - The theory of turbulent jets. - MIT Press (1963).
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