La vue d’un moteur diesel émettant de la fumée noire lorsqu’il accélère peut être alarmante, mais c’est un phénomène courant. En fait, un moteur diesel produit plus de fumée qu’un moteur à essence lorsqu’il accélère, en raison de la combinaison d’air et de carburant injectée dans la chambre de combustion. Les moteurs diesel génèrent également beaucoup de puissance, ce qui nécessite d’injecter davantage de carburant dans la chambre de combustion. Cette combinaison de carburant atomisé et d’air crée plus de fumée que celle observée dans un moteur à essence. Pour comprendre pourquoi un moteur diesel dégage une fumée noire lorsqu’il accélère, il est important d’examiner le processus de combustion et la manière dont le carburant diesel est atomisé.
Aperçu du processus de combustion dans les moteurs diesel
Les moteurs diesel sont conçus pour fonctionner avec un rapport air/carburant élevé. Le rapport air/carburant est la masse d’air divisée par la masse de carburant. Dans les moteurs diesel, le rapport air/carburant est généralement supérieur à 1, ce qui signifie qu’il y a plus d’air que de carburant dans la chambre de combustion. Cela est nécessaire parce que les moteurs diesel brûlent très lentement et qu’un supplément d’air est donc nécessaire pour brûler le carburant. Si le rapport air/carburant est trop faible, le carburant ne sera pas entièrement brûlé et une quantité importante de suie sera produite. Les moteurs diesel utilisent des rapports air/carburant d’environ 22:1, contre 12:1 ou moins pour les moteurs à essence. L’excès d’air dans la chambre de combustion entraîne une combustion plus lente du carburant, ce qui nécessite une température plus élevée pour la combustion du carburant. Une température de combustion plus élevée est bénéfique car elle produit moins de suie qu’une combustion à basse température.
Raisons de la fumée noire à l’accélération
Lorsqu’un moteur diesel accélère, sa demande en carburant augmente à mesure que le régime moteur s’accroît. La quantité de carburant injectée dans la chambre de combustion dépend de la durée de l’injection, appelée calage de l’injection, et de la quantité d’air fournie. Cela signifie que lorsque le moteur accélère, il brûle le carburant plus rapidement et a donc besoin de plus de carburant. En outre, la quantité d’air fournie au moteur diminue à mesure que le régime moteur augmente. Ces facteurs se combinent pour produire un rapport air/carburant plus élevé, ce qui signifie que le carburant brûle plus rapidement. Cela entraîne la production d’une quantité importante de suie, qui est visible sous forme de fumée noire lorsque le moteur accélère.
Effets du mélange air-carburant sur la production de fumée
La quantité d’air fournie au moteur affecte la quantité de carburant brûlé et la quantité de suie produite. Si la quantité d’air fournie au moteur est augmentée, davantage de carburant est brûlé et davantage de suie est produite. Inversement, si la quantité d’air fournie au moteur est réduite, moins de carburant est brûlé et moins de suie est produite. C’est ce que l’on constate dans les moteurs diesel modernes, qui sont équipés d’un ordinateur de bord qui surveille le mélange air-carburant dans la chambre de combustion et ajuste la quantité d’air fournie au moteur en conséquence.
Effets du moment de l’injection sur la production de fumée
Outre la quantité d’air fournie à la chambre de combustion, le moment de l’injection influe également sur la quantité de suie produite lors de l’accélération. La durée de l’injection, appelée calage de l’injection, contrôle la quantité de carburant injectée dans la chambre de combustion. Plus l’événement d’injection est long, plus la quantité de carburant injectée est importante. Les événements d’injection courts, qui sont nécessaires pour le fonctionnement à faible vitesse, produisent moins de suie que les événements d’injection longs, qui sont utilisés pour le fonctionnement à plus grande vitesse. En effet, le carburant est injecté plus rapidement et brûle plus complètement, ce qui produit moins de suie.
Rôle de la conception de l’injecteur et de la pression du carburant dans la production de fumée
La conception de l’injecteur et la pression à laquelle le carburant est délivré à l’injecteur ont également une incidence sur la quantité de fumée produite lors de l’accélération. Des injecteurs mal conçus ou usés peuvent ne pas délivrer le carburant à la chambre de combustion au bon débit, ce qui peut entraîner une suralimentation du moteur pendant l’accélération, avec pour conséquence une plus grande quantité de suie. Une pression de carburant élevée peut également entraîner une augmentation de la production de suie car l’injecteur a besoin de temps pour se fermer. Plus l’injecteur reste ouvert, plus la quantité de carburant injectée dans la chambre de combustion est importante.
Impact de la température du moteur et du turbocompresseur sur la production de fumée
La température du moteur a également une incidence sur la quantité de suie produite lors de l’accélération. Plus la température du moteur et du turbocompresseur augmente, plus la quantité de suie produite est importante. Un moteur nécessite une longue période de préchauffage et un carburant à haute température pour produire les meilleures performances. Lorsque la température du moteur et du turbocompresseur augmente, la période de préchauffage est raccourcie et la pression de la chambre de combustion augmente, ce qui entraîne l’injection d’une plus grande quantité de carburant dans la chambre de combustion. Cela entraîne une plus grande production de suie, ce qui peut conduire à une période de préchauffage plus longue.
Façons de réduire la production de fumée pendant l’accélération
Pour réduire la production de fumée lors de l’accélération, les fabricants de moteurs recommandent de faire tourner le moteur à basse vitesse avant de passer à la vitesse supérieure. Cela permet au moteur de produire moins de suie avant d’atteindre sa vitesse maximale. Le moteur se réchauffera plus rapidement, parce qu’il tourne à un régime inférieur, et la quantité de suie produite sera plus faible. De plus, l’ordinateur qui contrôle le moteur peut être programmé pour fournir moins d’air au moteur à basse vitesse, ce qui entraîne l’injection de moins de carburant dans la chambre de combustion et produit moins de suie.
