Différences entre un moteur à essence et un moteur diesel

Plus d’une personne répond sûrement que oui, l’essence a plus de nerf, que le diesel consomme moins de carburant… Tout cela est vrai, mais aujourd’hui nous allons essayer de creuser un peu plus, d’essayer d’expliquer les différences entre les deux.

Dans la plupart des cas, les deux fonctionnent avec le même système de cycle à quatre temps, mais cela ne se passe pas de la même manière. C’est la grande différence entre un moteur à essence et un moteur diesel.

Etincelle VS Compression

Dans les moteurs à combustion interne, le cycle d’explosion est provoqué par l’allumage du mélange air-carburant dans le corps du cylindre. Mais pourquoi les moteurs à essence ont-ils besoin de bougies d’allumage alors que les moteurs diesel n’en ont pas besoin ?

Le diesel et l’essence ont tous deux une température au-dessus de laquelle ils s’enflamment, connue sous le nom de température d’auto-inflammation, et c’est là que les deux moteurs fonctionnent différemment.

Dans les moteurs diesel, cette température est atteinte par la compression de l’air. Au cours du cycle d’admission, l’air entre dans la chambre de combustion et sera comprimé au cours du cycle suivant. Cette compression fait augmenter la température de l’air jusqu’à ce qu’elle dépasse la valeur de la température d’auto-inflammation. C’est à ce moment que les injecteurs injectent le carburant sous pression, sous forme pulvérisée pour un meilleur mélange avec l’air, et que la combustion du carburant a lieu.

Dans le cas de l’essence, c’est presque l’inverse : elle entre dans la chambre avec l’air (qui, dans ce cas, est inférieur à la température d’auto-inflammation). Dans ce cas, le piston pousse un mélange air-essence qui augmente sa pression, mais n’atteint en aucun cas la température d’auto-inflammation de l’essence. C’est là qu’intervient la bougie d’allumage, qui produit l’étincelle qui enflamme les particules d’essence mélangées à l’air.

Cette vidéo illustre parfaitement la différence entre les deux systèmes.

Ces deux formes de fonctionnement entraînent deux autres différences entre les deux systèmes : les différents rapports de pression auxquels ils fonctionnent et le système qu’ils utilisent pour l’accélération.

Poids lourd ou poids plume

Comme nous l’avons déjà vu, les différents types de carburant nécessitent des rapports de pression de fonctionnement différents, ce qui influe sur la conception des moteurs.

Les pressions élevées auxquelles les moteurs diesel sont soumis les obligent à être beaucoup plus robustes et lourds que les moteurs à essence (qui ne doivent pas atteindre la température d’auto-inflammation et n’ont donc pas besoin de parois et de pièces aussi solides).

Que se passe-t-il exactement lorsque vous appuyez sur l’accélérateur ?

Commençons par le plus simple : que se passe-t-il lorsque l’on appuie sur la pédale d’accélérateur d’un véhicule diesel ? Dans ce cas, la réponse est simple : les moteurs diesel font varier leur puissance en modifiant le rapport air-carburant qui entre dans la chambre de combustion. En effet, en appuyant sur la pédale, nous augmentons la quantité de gazole qui entre dans les injecteurs, c’est-à-dire qu’une plus grande proportion de gazole dans l’air se traduit par une plus grande puissance.

Dans le cas des moteurs à essence, le fonctionnement est un peu plus difficile à comprendre/expliquer, car nous faisons intervenir un concept qui n’existe pas dans les moteurs diesel, le boitier papillon.

Le boitier papillon est en fait une soupape qui ouvre et ferme le flux d’air dans le moteur. Lorsque nous appuyons sur la pédale d’accélérateur, nous agissons sur cette soupape, en augmentant la quantité d’air qui entre dans la chambre de combustion.

En regardant cette vidéo, vous comprendrez beaucoup mieux le fonctionnement du système d’admission.

Et voici le système d’admission complet

Freinage du moteur

La dernière différence que nous allons expliquer est la manière dont le moteur contribue au ralentissement du véhicule, et la vérité est que cela ne fonctionne pas de la même manière dans les moteurs à essence et dans les moteurs diesel.

Dans le cas des moteurs à essence, le frein moteur est produit par le système d’admission d’air (à ne pas confondre avec le frein moteur que nous appliquons avec la boîte de vitesses). Lorsque nous cessons d’agir sur la pédale d’accélérateur, le papillon des gaz ferme le flux d’air, ce qui empêche l’air d’entrer dans la chambre de combustion et génère une dépression. La force qu’exerce le piston pour générer cette dépression est l’énergie obtenue lors du freinage.

Dans le cas des véhicules diesel, et étant donné qu’ils n’ont pas de corps de papillon, il n’est pas possible de couper le flux d’air pour générer cette dépression. Le processus naturel serait le suivant : les soupapes sont ouvertes et l’air entre, les soupapes sont fermées et l’air est comprimé, lorsque le piston atteint le point mort haut, il commence à descendre, aidé par la pression de l’air comprimé. De cette manière, il n’y a pratiquement pas de perte d’énergie.

Pour contrebalancer la force générée par l’air comprimé sur le piston, tant que la pédale d’accélérateur n’est pas actionnée, les soupapes d’échappement s’ouvrent pendant que le piston descend, ce qui permet à l’air encore comprimé de s’échapper et annule la force qu’il exercerait sur le piston.

Pourquoi les moteurs diesel consomment-ils beaucoup moins de carburant que leurs équivalents à essence ?

Parce que seul l’air intervient dans la compression du moteur diesel, un bon taux de compression peut être obtenu sans risque d’auto-inflammation. Dans un moteur à mélange d’essence, un taux de compression aussi élevé n’est pas possible sans risque de détonation prématurée.

La raison pour laquelle une voiture diesel est plus économique est liée au taux de compression. Plus le taux de compression est élevé, meilleure est l’efficacité du cycle.

Le taux de compression d’un moteur désigne le degré de compression des gaz dans le cylindre du moteur. Un taux de compression élevé est ce que les ingénieurs recherchent le plus, car il crée une température plus élevée, une évaporation plus importante et un mélange air/carburant plus homogène.

Un moteur avec un taux de compression élevé permet d’augmenter la puissance et de réduire la consommation de carburant.

Les moteurs diesel peuvent atteindre des taux de compression très élevés, compris entre 14:1 et 23:1.

Dans un moteur à essence, le carburant et l’air sont présents en même temps dans le moteur, ce qui limite la compression, en partie parce que l’essence s’enflamme à une température plus basse et peut même geler en cas de grand froid.

Les taux de compression des voitures varient généralement entre 7:1 et 10:1.

La composition des carburants joue également un rôle dans les différences de rendement.

En tant que carburant, le diesel est plus lourd que l’essence. En effet, les chaînes d’hydrogène et de carbone qui composent ces carburants sont plus longues et plus lourdes dans le gazole, qui contient 17 % de plus de ces atomes que l’essence.

L’évolution de la mécanique mettra fin à ces différences : L’avenir est à la modularité

L’objectif de certains constructeurs est d’utiliser le plus grand nombre possible de pièces répétitives dans les moteurs diesel et essence afin d’économiser des coûts, d’améliorer les prix et d’accroître la flexibilité. Avec la nouvelle famille de moteurs Drive-E, Volvo a conçu des moteurs facile à entretenir qui réduisent la complexité en appliquant une approche modulaire et compacte.

Cela signifie que les deux moteurs (diesel et essence) partagent une architecture commune et peuvent donc être produits sur les mêmes lignes d’assemblage.