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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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4. Association du dispositif d’injection à la chambre de combustion
4.1 Système à injection directe
Le type d’injecteur le mieux adapté au moteur à injection directe est habituellement l’injecteur à trous qui permet de répartir efficacement le combustible dans l’ensemble de la chambre de combustion.
Le nombre de trous dépend de la forme de la chambre de combustion, ainsi que de la rotation de l’air (tourbillon désigné aussi par « swirl » ou « nd/n »), lequel est caractérisé par le ratio entre la vitesse de rotation de l’air dans le cylindre en début de compression et le régime de rotation du vilebrequin du moteur (nd/n). Ce couplage peut se résumer par les alternatives suivantes (figure 41) :
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faible tourbillon appliqué aux chambres très ouvertes avec injecteurs à une nappe de 8 à 10 trous ;
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tourbillon moyen appliqué aux chambres compactes avec injecteurs à une nappe de 4 à 6 trous ;
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faible tourbillon appliqué aux chambres compactes avec injecteurs à une nappe de 6 à 8 trous ou deux nappes de 4 à 6 trous chacune ;
-
fort tourbillon quasi obligatoire pour les chambres très profondes avec injecteurs à un ou deux trous.
La performance de mélange étant obtenue principalement par l’énergie cinétique portée par le combustible injecté, il est évident que le besoin de pression est d’autant plus grand que l’on souhaite une combustion rapide. Les développements en cours visent de plus en plus des pressions maximales d’injection supérieures à 1 000 bar, soit :
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1 200 à 1 800 bar pour le fonctionnement au gazole ou équivalent ;
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1 500 à 2 000 bar pour le fonctionnement au fioul lourd.
En fait, on doit souvent se contenter de 800 à 1 100 bar, compte tenu de la situation actuelle des matériels disponibles,...
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