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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 ;
-
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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9. Procédés particuliers de réduction des émissions de polluants
Les modes de réalisation et de fonctionnement des moteurs Diesel les plus classiques ayant déjà été décrits ci‐avant, nous allons traiter globalement des problèmes de réduction des émissions de polluants et des procédés particuliers qui peuvent être mis en œuvre, sachant qu’ils sont de manière générale adaptables aux divers types de moteurs.
Trois objectifs apparaissent prioritaires pour les évolutions à court et moyen terme :
-
obligation de réduire la production d’oxydes d’azote dans la chambre de combustion, puisqu’il est en pratique très difficile de les éliminer a posteriori dans les gaz d’échappement ;
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obligation de réduire les consommations du fait de l’effet de serre provoqué par les émissions de gaz carbonique ;
-
abaissement des émissions d’imbrûlés.
9.1 Oxydes d’azote
Les oxydes d’azote NO x sont formés, en majeure partie, au moment où la température maximale de flamme est atteinte.
HAUT DE PAGE
La première solution utilisée pour réduire les émissions NO x consiste à retarder l’injection pour que la combustion ait lieu avec des températures de flamme plus faibles.
De fortes contre‐indications apparaissent :
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réduction de la course de détente disponible pour faire travailler l’énergie chimique libérée par la combustion, d’où une augmentation de la consommation (figure 34 a ) et donc des émissions de CO2 , du fait de la dégradation du rendement indiqué du moteur ;
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réduction de la puissance massique et du travail indiqué pour des pertes par frottement identiques, d’où une dégradation du rendement mécanique du moteur. Cette tendance, néfaste pour la consommation et les émissions de CO2 , est compensable par un niveau de suralimentation plus élevé ;
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effet saturant : de très forts retards à l’injection conduisent à dégrader très fortement le rendement sans réduire de...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(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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