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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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Autres types de chambres de combustion
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7. Moteurs à injection indirecte ou à préchambre
Le principe de ce type de moteur consiste à séparer la chambre de combustion en deux :
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une préchambre ou chambre de turbulence située le plus généralement dans la culasse et dans laquelle l’injection a lieu ;
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une chambre principale délimitée par la culasse, le cylindre et le piston.
Ce type de moteur est actuellement le plus répandu pour les applications aux véhicules de tourisme et les petits véhicules utilitaires.
7.1 Formes usuelles
Les formes de préchambre et de chambre principale peuvent être très variées, comme le montre la figure 30.
On retrouve comme dénominateur commun les points suivants :
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le transfert des gaz entre les deux volumes se fait par l’intermédiaire d’un canal à un ou plusieurs trous de petite section. Lors de la compression, les gaz sont transférés du cylindre vers la préchambre avec des vitesses de passage très élevées qui produisent un champ de vitesses intense dans la préchambre. Lors de la combustion et de la détente, les gaz sont transférés à grande vitesse dans la chambre principale, ce qui permet de terminer la combustion (en particulier, la postoxydation des suies) en mélangeant les gaz partiellement brûlés de la préchambre à l’air frais présent dans le cylindre ;
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au PMH, la fraction maximale des gaz contenue par la préchambre est de 30 à 60 % selon le type de chambre. Pour un fonctionnement, à pleine charge, avec un excès d’air global de 20 % par rapport à la stœchiométrie, la quantité d’air disponible dans la préchambre est très nettement inférieure à la stœchiométrie. La combustion dans la préchambre ne peut donc être que partielle ; elle se terminera dans la chambre principale qui aura de ce fait un rôle important sur les émissions de suies ;
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ces chambres sont équipées d’un injecteur à un seul trou, ce qui permet d’utiliser des injecteurs à téton, ou à téton et recouvrement ; ces injecteurs à géométrie variable en fonction de la levée d’aiguille permettent de réduire très sensiblement le bruit de combustion ;
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ces préchambres sont toujours munies d’une bougie de préchauffage. La surface d’échange importante et les vitesses de...
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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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