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Auteur(s)
-
Jean-Louis FROMENT : Ingénieur-conseil - Consultant - Professeur associé à l’École nationale supérieure du pétrole et des moteurs (ENSPM)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le moteur Diesel est reconnu pour présenter l’un des meilleurs rendements énergétiques avec une remarquable flexibilité d’utilisation. Ses performances, qu’il s’agisse de sa puissance, de son rendement ou de ses émissions de polluants, sont particulièrement sensibles à la qualité de la combustion. Celle-ci est essentiellement liée au choix du système de combustion, à la forme de la chambre ou préchambre de combustion ainsi qu’à la façon dont le combustible y est introduit.
Diverses solutions ont été utilisées avec plus ou moins de réussite. Les choix techniques ont, dans le passé, été principalement dictés par le souci de réaliser la combustion le plus simplement possible en utilisant des moyens d’injection peu sophistiqués pour des raisons économiques.
Depuis quelques années, le besoin de solutions performantes et dépolluées force l’orientation vers des solutions techniques plus évoluées. Les objectifs peuvent être atteints par la combinaison de l’injection et de la chambre de combustion qui permet de maîtriser avec précision le mélange du combustible à l’air contenu dans la chambre de combustion.
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Association du dispositif d’injection à la chambre de combustion
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3. Chambres de combustion
3.1 Moteurs à injection directe
3.1.1 Principe de fonctionnement
La combustion dans les moteurs à injection directe est essentiellement organisée sur la base de l’entraînement d’air par les jets de combustible issus de l’injecteur.
La chambre de combustion, ménagée le plus souvent dans la tête du piston, a une forme adaptée à la trajectoire des jets. Les règles principales conduisant à ces choix sont :
-
la présence d’air frais autour des jets ;
-
la maîtrise de la trajectoire des jets ;
-
la simplicité de réalisation du piston.
Afin de disposer du maximum de l’air dans la chambre de combustion, les volumes morts parasites doivent être limités, en particulier :
-
les volumes de retrait de soupapes ;
-
les alvéoles éventuels du dessus de piston, en vis-à-vis des soupapes ;
-
la distance entre le piston et la culasse au point mort haut.
3.1.2 Forme générale de la chambre
-
Chambres très ouvertes
Dans ces configurations (figure 33), le diamètre de la chambre de combustion dépasse 70 à 80 % du diamètre du cylindre, ce qui implique :
-
que la chambre soit de faible profondeur, ce qui laisse peu d’espace entre les jets et les parois de la culasse et du fond de la chambre ;
-
que les jets ne soient pas déviés pour pouvoir pénétrer jusqu’à la périphérie de la chambre de combustion ;
-
que le nombre de jets soit grand (8 à 10), sur une seule nappe conique, afin de bien tirer profit de l’air comprimé contenu dans la chambre de combustion.
-
Le grand diamètre de chambre permet ici de minimiser facilement les volumes morts parasites.
-
Chambres compactes
Dans ces configurations (figure 34), le diamètre de la chambre...
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