Régulation du diesel

[GSX-R]

Bonjour,

Pourquoi le moteur diesel régule-t-il si tôt ?
J'imagine que c'est essentiellement dû à la vitesse de combustion du gazole. Il semblerait qu'il y a aussi des problèmes de contraintes mécanique d'une injection trop violente de gazole pour se rapprocher du cycle d'Otto et qu'aujourd'hui le cycle Diesel serait plus de type Seiliger que réellement diesel et ni complètement donc Otto.

a+

[size="1"][ 22.08.2004, 14:51: Message édité par : GSX-R ][/size]

[Invité]

Raymond Brun, "La combustion au sein de moteurs à piston" dans un numéro d'"Ingénieurs de l'Automobile" dont je n'ai pas la date (1980 ou 1981) :

"Si nous avons affaire à un diesel tournant à 1500tr/mn (soit 25 tr/s) le délai d'inflammation de 0,001 seconde correspondant à une rotation de 10 degrés de vilebrequin, la quantité de combustible présente dans la chambre de combustion à la fin du délai est de ¼ de la masse globale injectée par cycle et la pression de combustion pourra encore être raisonnable.

Si nous avons un diesel tournant à 3000 tr/mn, la masse présente à la fin du délai est de ½ la masse globale et la pression de combustion sera insupportable. Par contre, si nous avons affaire à un diesel lent (120 tr/mn, soit 2 tr/s), la masse présente à la fin du délai ne représente que 2% du combustible du combustible global et tout devient simple au point que l'on peut se permettre d'utiliser des combustibles de qualité inférieure."

[Emerson]

C'est pour ca que les gros bateaux utilisent un fuel semi lourd, voir lourd
Ce combustible nécéssite un pré chauffage avant d'etre injecté
C'est un combustible aussi utilisé dans les centrales thermiques par des bruleurs spéciaux

[GSX-R]

</font><blockquote>citation:</font><hr />Débat lancé par Iguane:
Raymond Brun : "Si nous avons affaire à un diesel tournant à 1500tr/mn (soit 25 tr/s) le délai d'inflammation de 0,001 seconde correspondant à une rotation de 10 degrés de vilebrequin, la quantité de combustible présente dans la chambre de combustion à la fin du délai est de ¼ de la masse globale injectée par cycle et la pression de combustion pourra encore être raisonnable. </font>[/QUOTE]1/4 ! On a quand même plus cela avec les moteurs actuels quand meme ?
Si le délais d'inflammation est de 1 milliseconde, connait-on le délais de combustion ou celui perdure jusqu'au PMB voir même au delà ?

</font><blockquote>citation:</font><hr />
Si nous avons un diesel tournant à 3000 tr/mn, la masse présente à la fin du délai est de ½ la masse globale et la pression de combustion sera insupportable. Par contre, si nous avons affaire à un diesel lent (120 tr/mn, soit 2 tr/s), la masse présente à la fin du délai ne représente que 2% du combustible du combustible global et tout devient simple au point que l'on peut se permettre d'utiliser des combustibles de qualité inférieure." </font>[/QUOTE]Sais-tu ce qu'il entend par pression de combustion insupportable ?

Pour quelle vitesse de piston dans l'exemple cité c'est important ?

(on parlait de seuil mini à 4-5 m/s pour le couple dans l'autre sujet traitant de l'équilibrage)
D'autre part, est-ce que l'on peut injecter en fin de compression pour anticiper ? Si oui est-ce utilisé actuellement ?

[size="1"][ 23.08.2004, 01:34: Message édité par : GSX-R ][/size]

[Invité]

Faut pas oublier que, excepté celui de la Fiat Croma, on a des diesels à injection directe qui tournent à 4000 tr/mn ou plus uniquement depuis que l'on a mis au point l'injection pilote (dite aussi préinjection) ce qui fait que peu de gasole est injecté pendant le délai d'inflamation.

Auparavant, les diesels d'automobile étaient à chambre de turbulence Ricardo Comet V ou a préchambre (Mercedes), systèmes qui limitent le gradient de montée en pression dans la chambre principale.

Bien sûr que l'on injecte en fin de compression, sur les pompes mécaniques il y a un variateur d'avance en fonction du régime.

Il ne précise pas ce qu'il entend exactement par pression de combustion insupportable. A l'époque elles allaient jusqu'à 140-150 bar.

Je suppose qu'il parle de vitesses de piston courantes, 4 à 12 m/s

[Invité]

PS : La combustion ne doit pas durer jusqu'au PMB. On connait ça, bien sûr, c'est montré sur les courbes de pression dans le cylindre en fonction des degrés de vilo.

[GSX-R]

Tu saurais où l'on peut trouver des diagrammes de combustion sur ce sujet ?

Mis à part des modélisation thermodynamique du cycle je n'ai rien trouvé d'expérimental sur les vitesses de combustion.

Est-ce que c'est à cause de la vitesse de combustion notamment que la modélisation du diesel (du moins à la base) se fait selon une combustion isobare (choisie/contrainte ?) par rapport à l'essence modélisée en isochore ?

J'imagine qu'elles ne sont ni l'une ni l'autre aussi conforme à ces modèles mais penchent plus ou moins entre les 2. Je n'ai pas réussi à savoir dans quelle mesure pour chacune d'entre elle. Le sens commun laisse à penser que l'essence brule énormément plus vite que le gazole ce que laissent penser les vitesses de piston atteintes par les moteurs essence sans ce couple qui s'effondre si tôt.

[size="1"][ 23.08.2004, 11:52: Message édité par : GSX-R ][/size]

[Invité]

Concernant les pré-injections, elles ont été mises en place pour une problématique de bruit (pas vraiment pour essayer de suivre le cycle thermodynamique "idéal"; les Diesel injection directe brûlaient tout leur carburant en même temps, très violemment, et du coup ça faisait un bruit infernal (cf Fiat Croma TDID, dont j'ai été l'un des propriétaires...avant de claquer le moteur! [img]tongue.gif[/img] ). Une injection pilote permet de brûler une petite quantité de carburant assez tôt, ce qui augmente pression et température dans la chambre et donne des conditions meilleures pour l'injection principale. On ne brûle dès lors plus tout en même temps: dès que l'injection principale a débuté, le carburant s'enflamme avec un délai nettement réduit. La combustion est rendue ainsi plus "douce" et moins bruyante.
Par la même occasion, on se rapproche un peu du cycle Diesel théorique isobare.

La combustion isobare ou isochore est en fait physiquement imposée par le mode de combustion. En Diesel on brûle selon le taux d'introduction du carburant dans la chambre...ce faisant le piston bouge pas mal et la pression est sensiblement constante (si la vitesse de combustion est + ou - constante). C'est donc grosso modo isobare.

En essence, on allume quand tout le combustible est déjà introduit. La combustion est donc plus violente et plus rapide. Sa violence dépend du parcours de la flamme. Comme c'est plus rapide, le piston n'a pas bcp bougé tandis que la pression monte d'un coup. On est donc plutôt dans le cas isochore.

Concernant les vitesses de combustion, un truc intéressant à savoir c'est qu'en Diesel, elle vaut plus ou moins deux fois le temps d'injection (à tous régimes et charges).
Ce temps augmentant avec le régime et la charge (puisqu'on a plus d'air, il faut plus de carburant et donc injecter pendant plus longtemps), on est limité en régime à cause de cela. Arrivé à un certain régime, on devra décaler l'injection beaucoup trop tôt dans le cycle, où les conditions thermodynamiques sont très mauvaises. Le mélange ne s'inflammera pas, ou alors avec un rendement de m..

Sur un moteur essence par contre, la vitesse de combustion est guidée par la vitesse de parcours du front de flamme dans la chambre. Celle-ci dépend beaucoup de la turbulence aérodynamique (tumble essentiellement sur les essences). Or la turbulence augmente naturellement avec le débit d'air (et donc avec le régime). Du coup miracle, plus on monte en régime, plus la vitesse de combustion augmente en essence! Sans cela, impossible de faire tourner des moteurs au-delà de 6000 rpm!

Concernant les cycles thermo, en réalité ils ne sont bien sûr pas joliment isobare ou isochore, mais ressemblent plus à des espèces de grosses "patates" [img]tongue.gif[/img] J'en ai quelques uns, mais sous format excel. Si ça t'intéresse je peux t'envoyer ça...

[GSX-R]

Je suis très intéressé par tes diagrammes.
Je te joins mon adresse en message.

De façon générale ce qui m'intéresse vous l'aurez compris ce sont les temps d'injection utilisés aujourd'hui. Si en plus on peut avoir en index l'orientation villebrequin et le régime. Toute une cartographie quoi.

Je souhaiterais aussi savoir si il est théoriquement possible d'injecter encore plus vite et violemment dans l'optique d'augmenter le régime et le facteur limitant.

Si on pouvait hypotétiquement injecter toute la quantité de gazole instantannément pourrait-on espérer atteindre des régimes comparables aux essences ?

Dans le cas contraire est-ce que même soumis à des turbulences comparables aux moteurs essences sans le problème du temps d'injection le gazole ne brule-t-il pas aussi rapidement que l'essence ?
En d'autres termes, sans les problèmes liés à l'injection peux-t-on escompter avoir une combustion assimilable de l'isochore ?

Il faudra aussi me rappeller pourquoi le gazole cogne comme ça ? Est-ce dû entièrement/en partie au taux de compression ambient ? Intuitivement on tendrait à penser que l'essence est plus violente qu'un carburant plus lourd si l'on exclut la pression. Une combustion isochore est à priori plus violente qu'une isobare.

Pour finir, si vous avez des digrammes pression/températures/° vilo/régime sur les essences ça m'intéresse aussi.

merci
a+

[size="1"][ 23.08.2004, 18:33: Message édité par : GSX-R ][/size]

[GSX-R]

Pas d'idées ?

[Invité]

Injecter plus vite ? Non, je pense qu'au contraire si on injecte plus vite on augmente le volume injecté pendant le délai et on nuit au mixage air-gasole; la pression de combustion montera beaucoup trop haut.

Un diesel cogne plus qu'un moteur essence parce que les pressions de combustion y sont 3 x plus élevées. On a environ 60 bars dans un moteur essence et on monte actuellement à 180 bar dans un diesel d'automobile. On atteindra bientôt 200 bars.

[GSX-R]

Est-ce que cela signifie qu'une essence à injection directe serait aussi limitée en régime ou l'injection directe d'essence peut-être plus courte ?

[Invité]

L'injection directe d'essence se fait pendant la course d'aspiration dès que le moteur ne travaille plus en charge stratifiée, c'est à dire au dessus de 3000-3500 tr/min, ou même 1500 tr/mn pour l'Alfa Romeo JTS.

[Invité]

Oui voilà en essence injection directe aucun problème limitatif pour le régime car on injecte largement avant que la combustion ne démarre (car l'essence nécessite un très bon mélange préalable...).

En Diesel comme l'a dit Iguane, espérer injecter beaucoup plus rapidement amènerait des problèmes de mélange également, mais surtout je pense des problèmes de mouillage des parois (=&gt; HC imbrûlés) et cela nécessiterait des pression d'injection énormes que le Common rail ne permet pas (encore?). Ou alors il faut avec la même pression augmenter la taille des trous d'injecteur, ce qui engendre une moins bonne pulvérisation et du coup on fait plus de suies. On tourne en rond...

A noter au passage beaucoup de recherches qui sont faites actuellement sur des nouveaux procédés de combustion, qui contredisent un peu tout ça; la CAI (pour controlled auto ignition, essence) et le HCCI (pour, euuuuuh...homogeneous controlled combustion i??? je sais plus trop, en Diesel en tout cas). Ces deux procédés rapprochent les combustions essence et Diesel dans leur principe...

[GSX-R]

Ah. C'est déjà plus clair. On n'injecte pas le gazole aussi violemment que ce que je pouvais imaginer.

A propos de :

</font><blockquote>citation:</font><hr />Débat lancé par Iguane:
On a environ 60 bars dans un moteur essence et on monte actuellement à 180 bar dans un diesel d'automobile. On atteindra bientôt 200 bars. </font>[/QUOTE]Ces valeurs sont pour des moteurs atmo/suralimentés ?
Outre ces pressions, quelles sont les températures des mélanges au PMB (essences et diesel) ?

En passant si quelqu'un aurait un diagramme essence (le plus proche de l'expérimental toujours) en comparaison ?

Sinon on ne pourrait pas concevoir un moteur diesel/auxiliaire nanti d'une injection combinée : une de gazole dans la tubulure d'admission (mélange amélioré et complet) + un carburant auxiliaire en faible quantité genre kérozène ( gazole &lt; auto-allumage &lt; essence ) en injection directe cette fois. Combiné à un taux de compression plus faible, le gazole ne s'enflamme pas par autoallumage mais par la chaleur dégagé par la combustion du kérozène. Le rendement serait biensûr en baisse mais on pourrait peut-être produire exceptionnellement plus de puissance avec le système de taux de compression variable SAAB.

Ou alors, plutôt que de baisser le taux de compression, on baisse simplement la témpérature de la chambre de combustion pour éviter l'auto-inflammation du gazole et on conserve un rendement correcte contre-balancé quand même par la consommation du carburant auxiliaire qu'il faudrait évaluer.

[size="1"][ 26.08.2004, 10:49: Message édité par : GSX-R ][/size]