Lorsque vous amenez une voiture ou un camion dans une station-service, quel que soit le type de carburant utilisé par le véhicule, vous ne pouvez pas vous empêcher de remarquer que le carburant diesel est presque toujours une option. Si votre propre véhicule fonctionne à l'essence sans plomb standard, vous vous demandez peut-être pourquoi d'autres ne le font pas. Qu'est-ce qui rend le carburant diesel spécial? S'il a des propriétés "d'élite", pourquoi toutes les voitures ne l'utilisent-elles pas ?
Ces questions conduisent à des interrogations qui portent moins sur le carburant diesel lui-même que sur le moteur diesel, et pourquoi le développement de la pompe à injecteur diesel à la fin des années 1800 a représenté un saut technologique avant. L'idée principale à garder à l'esprit pendant que vous lisez est que les moteurs diesel utilisent une compression physique au lieu d'une véritable étincelle d'allumage pour rendre leur carburant suffisamment chaud pour brûler.
En quoi les moteurs diesel sont-ils différents?
Allumer quelque chose en feu, le faire bouillir ou le "mettre au feu" dans un four à micro-ondes sont tous des moyens évidents d'augmenter la teneur en chaleur de cet objet. Mais il n'est pas aussi intuitif qu'augmenter considérablement la pression d'un gaz sans permettre à la chaleur d'entrer ou de sortir peut augmenter considérablement la température de la chambre.
Dans un moteur diesel, l'air est comprimé à environ 1/15 à 1/20 de son volume habituel juste avant que le carburant diesel ne soit injecté, ou pompé, dans le moteur. Le mélange air-carburant devient suffisamment chaud pour brûler, entraînant l'expansion du cylindre (piston) dans le moteur. Tout comme pendant la phase de compression d'air, il n'y a pas de transfert de chaleur dans ou hors du moteur; qui ne se produit que pendant la phase d'échappement.
La pompe à carburant diesel
Le système d'injection de carburant dans un moteur diesel se compose d'un pompe à injection, une conduite de carburant et un buse (aussi appelé injecteur). Lorsque l'air est comprimé, la pression à l'intérieur du cylindre monte brièvement à 400 à 600 livres par pouce carré (atmosphère normale la pression est inférieure à 15 psi), entraînant des températures internes dans la plage de 800 degrés Fahrenheit à 1200 F (430 degrés Celsius à 650 C).
Un moteur diesel présente les mêmes cycles et la même disposition physique qu'un moteur à essence; c'est le processus d'allumage, et non la structure, qui les distingue. En général, ils sont plus fiables, génèrent plus de puissance par kilogramme de carburant et sont globalement plus efficaces; le carburant diesel présente également moins de risques d'incendie.
Les moteurs diesel présentent des inconvénients par rapport à leurs homologues à essence conventionnels. Ils doivent être d'une construction plus robuste en raison des pressions élevées subies pendant la phase de compression de l'air, qui présente à la fois un défi d'ingénierie et un produit plus coûteux. De plus, les pressions élevées peuvent rendre les moteurs diesel difficiles à démarrer.
Le cycle du moteur diesel
Le moteur diesel subit un cycle en quatre étapes pour terminer un mouvement de compression-détente d'un piston. La première d'entre elles est l'étape de compression d'air; parce que la même quantité de chaleur est conservée dans un espace qui rétrécit rapidement, cela augmente la pression et la température. Dans la deuxième phase (d'allumage), la pression reste constante lorsque le volume commence à augmenter.
Au cours de la troisième phase, appelée course motrice, le volume et la pression diminuent tous les deux au fur et à mesure que le moteur travail, alimentant finalement la voiture. Enfin, dans la phase d'échappement, le volume reste constant à son niveau le plus élevé, puis le cycle recommence lorsque de l'air est aspiré pour la compression dans la première phase.
Gas-oil
Le carburant pour moteurs diesel est plus lourd que l'essence, car il est fabriqué à partir de résidus de pétrole brut par opposition aux sous-produits plus volatils qui entraînent la formation d'essence. Comme l'essence ordinaire, il existe en plusieurs qualités qui peuvent être adaptées aux besoins de moteurs spécifiques.
L'utilisation du mauvais carburant diesel peut entraîner des problèmes de fonctionnement, allant d'un mauvais démarrage au "cliquetis et cliquetis" à un échappement trop enfumé.