Moteurs Diesel d’automobiles - Conception et mise au point

Le moteur Diesel s’est principalement développé pour des applications industrielles, dans lesquelles il a permis d’utiliser, avec un bon rendement, un carburant rustique et bon marché. La puissance spécifique et la plage de régimes utilisable n’ont pas été des objectifs prioritaires. Cependant, les progrès accomplis sur les petits moteurs Diesel rapides (rendement, performances spécifiques, plage de régimes utilisable, bruit, agrément d’utilisation) en ont fait des concurrents des moteurs à allumage commandé pour les applications automobiles.

Si l’intérêt du diesel sur la voiture particulière réside notamment dans son rendement et, par là, dans son faible coût d’utilisation (le surcoût à l’achat étant en partie compensé par une plus grande longévité), les progrès récents et à venir du moteur à allumage commandé dans les domaines de la consommation et des émissions constituent un défi pour les diésélistes.

Dans le domaine des émissions, ce défi s’avère particulièrement difficile à relever car le moteur à allumage commandé, grâce à sa combustion homogène, n’émet que très peu de particules et peut traiter les émissions gazeuses de HC (hydrocarbures imbrûlés), CO (monoxyde de carbone) et NO_x (oxydes d’azote) à l’échappement au moyen d’un catalyseur trifonctionnel dont l’efficacité est de l’ordre de 98 %. Ce catalyseur trifonctionnel favorise simultanément les réactions d’oxydation (HC, CO) et de réduction (NO_x ), le moteur à allumage commandé fonctionnant en mélange stœchiométrique (richesse 1). Ce n’est pas le cas du moteur Diesel, qui a toujours besoin d’un excès d’air pour réaliser une bonne combustion, ce qui est favorable pour les émissions de HC et CO, produits en faibles quantités et facilement oxydables par un catalyseur, mais ne permet pas de traiter les émissions de NO_x puisque l’on se trouve en milieu oxydant.

En résumé, les principales difficultés rencontrées pour dépolluer les moteurs Diesel concernent la réduction des particules et des oxydes d’azote.

Parallèlement aux efforts prioritaires visant à réduire les émissions et la consommation, le diéséliste doit chercher à accroître les performances spécifiques et à réduire le bruit.

Nous allons décrire la démarche suivie au bureau d’études pour concevoir et dessiner un moteur Diesel, effectuer la mise au point de l’injection et de la combustion, points clés pour relever les défis que nous venons d’évoquer.