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Auteur(s)
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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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2. Dispositif d’injection
2.1 Généralités
Les dispositifs d’injection, dont la construction dépend à la fois du niveau de pression requis et de la façon de l’installer sur le moteur, peuvent être caractérisés par :
-
la façon d’alimenter et de commander l’ouverture de l’injecteur ;
-
le type de tuyère d’injecteur utilisée pour répartir le combustible ;
-
la technique utilisée pour doser le combustible à chaque injection ;
-
le mode de construction de la pompe d’injection ;
-
la localisation du dispositif d’injection et de ses raccordements.
C’est donc en s’appuyant sur ces critères que nous allons comparer les diverses solutions envisagées dans la pratique.
HAUT DE PAGE
Si l’on se réfère aux brevets d’invention et aux divers récits relatifs aux expériences initiales, Rudolf Diesel a imaginé et/ou essayé diverses solutions :
-
injection de poudre de charbon poussée par de l’air comprimé (idée très vite abandonnée à cause de sa difficulté de mise en œuvre ;
-
injection de combustible liquide par un jet unique central dans une chambre de combustion cylindrique allongée. Le mélange réalisé était tel que la combustion se traduisait plutôt par une explosion ;
-
injection de combustible liquide, propulsé et finement pulvérisé par de l’air comprimé froid, au travers de plusieurs jets. Cette solution, appelée injection pneumatique, était particulièrement efficace pour activer le mélange du combustible à l’air enfermé dans le cylindre (cf. encadré).
L’injection pneumatique imaginée par Rudolf Diesel, appliquée à des moteurs dont le régime de rotation restait limité à quelques centaines de tours par minute et dont la pression en fin de compression ne dépassait pas 30 à 35 bar, se caractérisait par :
-
une alimentation permanente de l’injecteur par de l’air comprimé à une pression d’environ 70 bar ;
-
l’apport entre deux injections...
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