Notion sur le moteur diesel

Indubitablement, l’un des plus imposants défis qu’ait à relever le monde moderne consiste à garantir l’accès à des sources d’énergie qui soient abondantes, bon marché, propres et renouvelables. C’est la dégradation de l’environnement par les activités humaines et le flambé du prix des carburants fossiles qui lancent automatiquement ce propre jeux. Tout cela peut introduire l’utilisation et l’application des plusieurs énergies propres y compris les biocarburants pour les activités industrielles et de transport. Parmi les biocarburants utilisables dès aujourd’hui ou à très court terme, les huiles végétales ont l’avantage d’avoir fait récemment l’objet de nombreux travaux. Les premières expériences d’huile végétale carburant sont attribuées à Rudolf Diesel lui-même lors de l’exposition coloniale de Paris en 1900. Depuis, les huiles végétales tropicales ont fait l’objet d’études, de tests et même d’utilisations massives (seconde guerre mondiale) en fonction des aléas liés aux coûts ou à la disponibilité du pétrole. L’huile de Jatropha Curcas sera l’une des huiles végétales la plus connue par la présente recherche expérimentale. C’est un biocarburant performant par rapport aux autres car elle peut être utilisée sans mélange et sans modification des moteurs. Alors, cette présente étude de mémoire intitulée : « Elaboration du bilan thermique du moteur à combustion à l’huile de Jatropha » renforce l’adaptation à l’énergie propre et renouvelable dans la filière biocarburants.

NOTION SUR LE MOTEUR DIESEL

Historique

Le moteur Diesel qui équipe les secteurs industriels et les automobiles que nous connaissons à ce jour est le fruit d’une évolution constante. Cette évolution a subi des accélérations en fonction de circonstances telles que le premier choc pétrolier et l’apparition des normes antipollution. Le moteur Diesel est un inoubliable résultat des travaux menés par un ingénieur Allemand de l’Ecole Polytechnique de Munich, Rudolf Christian Karl Diesel (1958-1913). Il met au point un moteur à pétrole dont le rendement thermique est supérieur à celui des mécaniques existantes. Il dépose pour ce moteur à deux temps à pression constante un brevet en 1892, puis en expose les principes en 1893 dans Théorie et construction du moteur thermique rationnel. Son moteur utilise des huiles lourdes, l’inflammation du mélange gazeux se faisant par la compression du piston, donc par auto-allumage (…) .

En 1897, Il résulte de travaux théoriques destinés à améliorer le rendement thermodynamique. Ce moteur, qui a un rendement de 26,2 % (à rapporter aux 20% du moteur à essence de l’époque), développe une puissance de 27 kW pour une cylindrée d’environ 20 litres.

Généralités

Comme le moteur thermique à essence, le moteur Diesel est constitué de pistons coulissants dans des cylindres, fermés par une culasse reliant les cylindres aux collecteurs d’admission et d’échappement et munie de soupapes commandées par un arbre à cames. De plus, il s’accompagne toujours avec des éléments nécessaires pour leur bon fonctionnement. Par contre, il n’a pas donc besoin de carburateur ni de dispositif d’allumage mais d’un ensemble d’organe d’injection de combustible. Des bougies de préchauffage sont souvent utilisées pour permettre le démarrage du moteur à froid en augmentant la température de la chambre de combustion, mais leur présence n’est pas systématique.

Définition
Le moteur Diesel est un moteur à combustion interne fonctionnant avec allumage spontané d’un combustible liquide et de l’air préchauffé, pulvérisés dans le cylindre qui s’enflamme presque instantanément par phénomène d’auto-inflammation. Cela est possible grâce à un très fort taux de compression (rapport volumétrique) d’environ 15 à 23, permettant d’obtenir une température de 600 °C. Ce type de moteur à taux de compression élevé a connu rapidité d’expansion à partir de la fin des années 1980.

Avantages et inconvénients du moteur diesel

Avantages

– Le rendement est meilleur: le taux de compression étant plus élevé, une proportion plus grande de chaleur est convertie en travail. En outre, la consommation spécifique est en moyenne de 200 [g/kw/h] au lieu de 330 [g/kw/h] pour le moteur à explosion (rendement thermique moyen 0,35 à 0,38 en version aspiré ; 0,40 en version suralimentée ; et 0,44 en équipement turbocompresseur).

– Le couple moteur est plus important et il reste sensiblement constant pour les faibles vitesses.

– Les combustibles employés coûtent moins cher.

– Les risques d’incendie sont moindres car le point d’inflammation du gasoil est plus élevé que celui de l’essence.

– Les gaz d’échappement sont moins toxiques car ils contiennent moins d’oxyde de carbone.

Inconvénients

– Les organes du moteur sont largement calculés car ils sont soumis à des températures élevées et à des pressions très fortes (de 50 bars à 60 bars).
– L’étanchéité entre le cylindre et le piston est plus difficile à réaliser.
– L’aptitude au démarrage à froid est moins bonne qu’un moteur à allumage commandé.
– Il faut assurer un refroidissement suffisant du moteur pour obtenir une bonne tenue des métaux.
– Le graissage est plus délicat du fait des hautes températures atteintes et des charges plus fortes des organes mobiles.
– Le moteur est plus coûteux à l’achat (la pompe d’injection et les injecteurs sont des organes de construction délicate et très précise).
– La marche du diesel est plus bruyante que celle du moteur à essence et l’on y perçoit aisément un bruit de fonctionnement caractéristique, dû aux fortes pointes de pression dans les cylindres. (Des progrès importants ont été réalisés.)
– Problème de viscosité du carburant par très basses températures.

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I : NOTION SUR LE MOTEUR DIESEL
I- 1 Historique
I- 2 Généralités
I- 2- 1 Définition
I- 2- 2 La combustion dans le moteur Diesel
I- 2- 2- 1 Combustible
I- 2- 2- 2 La combustion
I- 3 Principe de fonctionnement du moteur Diesel
I- 3- 1 Cycle Diesel
I- 3- 2 Cycle théorique pour moteur Diesel
I- 3- 3 Cycle mixte Diesel
I- 3- 4 Cycle mixte Diesel théorique
I- 4 Avantages et inconvénients du moteur Diesel
I- 4- 1 Avantages
I- 4- 2 Inconvénients
I- 5 Raisons d’utilisation de l’huile de Jatropha comme carburant dans un moteur Diesel
CHAPITRE II : HUILE DE JATROPHA
II-1 Généralités
II- 2 Présentation et description de la plante Jatropha Curcas
II- 3 L’huile de Jatropha
II- 3- 1 Propriétés de l’huile de Jatropha Curcas
II- 3- 1- 1 Propriété organoleptique
II- 3- 1- 2 Propriétés physiques et chimiques
II- 3- 2 Composition de l’huile de Jatropha Curcas
CHAPITRE III : CARACTERISTIQUES TECHNIQUES ET PARAMETRES THERMODYNAMIQUES DU MOTEUR D’ESSAI
III- 1 Désignation du moteur
III- 2 Données caractéristiques du moteur
III- 3 Les paramètres thermodynamiques du moteur
III- 3- 1 Caractéristiques de chaque point du cycle
III- 3- 2 Calcul des paramètres thermodynamiques
III- 4 Calculs des pressions – Rendements – Puissances – Couples et Consommations
III- 4- 1 Pressions
III- 4-1-1 Pression moyenne indiquée du cycle théorique du moteur
III- 4-1-2 calcul de la pression moyenne indiquée
III- 4 -2 Puissances
III- 4- 2- 1 Puissance indiquée
III- 4- 2- 2 Puissance mécanique
III- 4- 2- 3 Puissance effective
III- 4- 3 Rendements
III- 4- 3-1 Rendement thermique théorique
III- 4- 3- 2 Rendement mécanique
III- 4- 3- 3 Rendement thermique indiqué
III- 4- 3- 4 Rendement effectif
III- 4- 4 Consommations
III- 4- 4-1 Consommation spécifique indiquée
III- 4- 4- 2 Consommation spécifique effective
III- 4- 5 Couples
III- 4-1- 5- 1 Couple nominal du moteur
III- 4-1- 5- 2 Couple moteur
CONCLUSION