Chapitre 10
283
ce taux est la température à laquelle le mélange air-carburant s’enflamme
spontanément, provoquant une combustion prématurée.
10.3.3 Le cycle de Diesel
« [Nous souhaitons] produire la
température la plus haute du cycle (la
température de combustion) non pas
par et pendant la combustion, mais
avant et indépendamment d’elle, entièrement par la compression d’air ordinaire. [...] Le combustible, ainsi, ne doit
pas être précédemment mélangé à l’air,
mais ce dernier doit être comprimé séparément, sinon, bien avant que la compression requise ne soit atteinte, l’allumage se produirait, et le cycle serait
interrompu. »
Rudolf Diesel, 1893 [23, 24]
Fruit du travail patient et soigneux de son inventeur, l’ingénieur allemand
Rudolf Diesel (§7.6), le moteur Diesel propulse aujourd’hui l’écrasante majorité des transports commerciaux sur route et sur mer.
D’un point de vue strictement thermodynamique, le cycle de Diesel théorique ne diffère de celui d’Otto que par son mode de combustion : l’apport
de chaleur se fait à pression constante et non à volume constant, comme
montré en figure 10.4.
Figure 10.4 – Cycle théorique de Diesel représenté sur des diagrammes pressionvolume et température-entropie. Ces graphiques représentent le trajet idéal, sans
irréversibilité de compression ou détente.
Diagrammes CC-0 Olivier Cleynen
Comme l’apport de chaleur í µí± combustion = í µí± í µí± (í µí± C − í µí± B ) (4/17) est fait conjointement à une production de travail, il n’existe pas d’expression simple pour le
rendement í µí¼ Diesel , qui ne dépend plus uniquement du taux de compression.
Il faudra le calculer en étudiant le cycle étape par étape. On s’apercevra
alors que toutes choses étant égales par ailleurs (même taux de compression
et même température maximale), le cycle de Diesel a un rendement plus
faible que celui d’Otto.
Pour comprendre, alors, l’intérêt de ce cycle et la différence véritable entre
un moteur Diesel et un moteur essence, il faut un peu de contexte historique.
Rudolf Diesel conçoit en 1892 un moteur « rationnel » pour mettre en
pratique le cycle de Carnot. Il recherche donc deux caractéristiques :
• un fort taux de compression, pour augmenter la température de l’air avant
la combustion ;
• une combustion à température constante.
Pour obtenir cela, Diesel doit attendre la fin de la compression pour injecter
le carburant, afin d’éviter un allumage prématuré. L’apport de chaleur isotherme demande quant à lui une combustion progressive. Ainsi, le moteur
Diesel originel est par nature doté d’une injection directe de carburant, indépendante de l’admission d’air. Le cycle de Diesel est donc intéressant car
il permet un taux de compression et une qualité de combustion supérieurs à
ceux du cycle d’Otto.
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen
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ce taux est la température à laquelle le mélange air-carburant s’enflamme
spontanément, provoquant une combustion prématurée.
10.3.3 Le cycle de Diesel
« [Nous souhaitons] produire la
température la plus haute du cycle (la
température de combustion) non pas
par et pendant la combustion, mais
avant et indépendamment d’elle, entièrement par la compression d’air ordinaire. [...] Le combustible, ainsi, ne doit
pas être précédemment mélangé à l’air,
mais ce dernier doit être comprimé séparément, sinon, bien avant que la compression requise ne soit atteinte, l’allumage se produirait, et le cycle serait
interrompu. »
Rudolf Diesel, 1893 [23, 24]
Fruit du travail patient et soigneux de son inventeur, l’ingénieur allemand
Rudolf Diesel (§7.6), le moteur Diesel propulse aujourd’hui l’écrasante majorité des transports commerciaux sur route et sur mer.
D’un point de vue strictement thermodynamique, le cycle de Diesel théorique ne diffère de celui d’Otto que par son mode de combustion : l’apport
de chaleur se fait à pression constante et non à volume constant, comme
montré en figure 10.4.
Figure 10.4 – Cycle théorique de Diesel représenté sur des diagrammes pressionvolume et température-entropie. Ces graphiques représentent le trajet idéal, sans
irréversibilité de compression ou détente.
Diagrammes CC-0 Olivier Cleynen
Comme l’apport de chaleur í µí± combustion = í µí± í µí± (í µí± C − í µí± B ) (4/17) est fait conjointement à une production de travail, il n’existe pas d’expression simple pour le
rendement í µí¼ Diesel , qui ne dépend plus uniquement du taux de compression.
Il faudra le calculer en étudiant le cycle étape par étape. On s’apercevra
alors que toutes choses étant égales par ailleurs (même taux de compression
et même température maximale), le cycle de Diesel a un rendement plus
faible que celui d’Otto.
Pour comprendre, alors, l’intérêt de ce cycle et la différence véritable entre
un moteur Diesel et un moteur essence, il faut un peu de contexte historique.
Rudolf Diesel conçoit en 1892 un moteur « rationnel » pour mettre en
pratique le cycle de Carnot. Il recherche donc deux caractéristiques :
• un fort taux de compression, pour augmenter la température de l’air avant
la combustion ;
• une combustion à température constante.
Pour obtenir cela, Diesel doit attendre la fin de la compression pour injecter
le carburant, afin d’éviter un allumage prématuré. L’apport de chaleur isotherme demande quant à lui une combustion progressive. Ainsi, le moteur
Diesel originel est par nature doté d’une injection directe de carburant, indépendante de l’admission d’air. Le cycle de Diesel est donc intéressant car
il permet un taux de compression et une qualité de combustion supérieurs à
ceux du cycle d’Otto.
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen