« Technologie/Moteurs thermiques/Moteur Diesel/Introduction » : différence entre les versions

Contenu supprimé Contenu ajouté
imported>MOUDRU
Aucun résumé des modifications
imported>MOUDRU
Ajout d'un paragraphe "Le problème des particules"
Ligne 114 :
La réduction du niveau sonore dépend beaucoup de la gestion de l'injection et des dispositifs d'[[Isolation phonique|insonorisation]]. De par leur conception, à puissance égale, ces moteurs restent plus lourds que leurs homologues à essence. {{refnec|Un moteur Diesel est moins "lisse" qu'un moteur Essence, et fonctionne mieux à bas régime, il a donc moins d'allonge que son homologue à essence.}}
 
===== Pollution, toxicité et écotoxicité des gaz d'échappement =====
Outre que le Diesel incite aussi à encore prélever du [[carbone fossile]] et émettre des [[gaz à effet de serre]], ses impacts spécifiques sur la [[santé environnementale]], évoqués dès les [[années 1900]]<ref>Roger O. McClellan, Thomas W. Hesterberg, John C. Wall, ''[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273230012000694 Evaluation of carcinogenic hazard of diesel engine exhaust needs to consider revolutionary changes in diesel technology]'' ; Regulatory Toxicology and Pharmacology Volume 63, Issue 2, July 2012, Pages 225–258</ref> et sur la pollution de l'air sont préoccupants :.
 
===== Le problème des particules =====
* Les [[suie]]s et micro ou [[nanoparticule]]s<ref>[http://www.ademe.fr/particuliers/Fiches/3735/AirSante01_01.html Les effets sur la santé] Sur le site de l'ADEME</ref> ont d'abord (1998) été classés comme « ''cancérogènes probables'' » par le Centre international de recherche sur le cancer ([[Circ]]<ref>Anjoeka Pronka et al., « Occupational exposure to diesel engine exhaust: A literature review », ''Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology'', vol.19, 2009, pp. 443-457</ref>, et peut-être [[reprotoxique]]s<ref>[http://www.atousante.com/risques_professionnels/risques_lies_aux_produits_cancerogenes_mutagenes_toxiques_pourion_la_reproduction_cmr/gaz_d_echappement_diesel présentation des risques cancérigènes des émissions Diesel]</ref>). Puis (12 Juin 2012) suite à une réunion d'une semaine en son siège de Lyon, les experts du [[Centre international de recherche sur le cancer|Centre International de Recherche sur le Cancer]] (CIRC) ont reclassé les émissions de gaz d'échappement des moteurs Diesel comme [[Cancérogène|cancérogène]]<ref name=Cancer2012>{{en}}
La génération de particules est quasi-congénitale au principe du moteur Diesel. Dans les motorisations essence, on introduit dans le cylindre un mélange gazeux air/essence quasiment homogène, de composition invariable (et explosive), qu'on amène à la pression souhaitée, puis dont on provoque l'explosion par ignition en un point au moyen d'une étincelle commandée et déplacement d'un front de flamme dans le mélange ; on évite l'auto-inflammation du mélange, qui provoquerait le cliquetis (et à terme des dégâts matériels plus graves). Dans les moteurs Diesel, on la recherche ; le débit d'air y est constant, mais la proportion de carburant qui y est injecté, sous forme d'un brouillard de fines gouttelettes, est variable ; c'est la compression, qui, par augmentation simultanée de la pression et de la température, va provoquer l'auto-inflammation du mélange en un ou plusieurs points de la chambre de combustion, où sont simultanément réunies les bonnes conditions de concentration, de pression et de température. Ailleurs, elles ne le sont pas, ce qui a plusieurs conséquences : certaines heureuses, à savoir qu'il n'y a pas auto-inflammation de l'ensemble du contenu du cylindre, comme cela se produit dans le cas du cliquetis des moteurs à essence, et donc pas de stress mécanique exagéré ; d'autres qui le sont moins : en dehors des points où se produit l'auto-inflammation, la combustion n'est pas optimale ; ceci est en grande partie compensé par le fort excès d'air et le fort taux de compression des moteurs Diesel, qui favorisent l'efficacité de la combustion, mais il y a forcément des zones à grand excès d'air, qui provoqueront la formation d'oxydes d'azote et des zones trop riches en carburant, qui génèreront des imbrûlés<ref>Jean-Claude Guibet - Characteristics of Petroleum Products for Energy Use - § 5.1.3.1 : Particularities of diesel engines - Dans Petroleum refining - Tome 1 : Crude oil, Petroleum products, Process flowsheets, par Jean-Pierre Wauquier et al., Editions Technip (1995), pp. 212–213</ref>.
 
La nature des carburants diesel usuels : des hydrocarbures relativement lourds, avec un ratio carbone/hydrogène élevé, une fraction aromatique importante et un taux d'aromatiques polycycliques (HAP) non négligeable, fait que parmi ces imbrûlés, il y a des [[suie]]s, des dépôts de coke mêlé à des HAP, qui forment des plaquettes de type graphitique, puis des sphérules carbonées, sur lesquelles viennent s'adsorber d'autres polluants (oxydes de soufre, hydrocarbures). La taille moyenne de ces particules serait de {{unité|100|nm}} en nombre, de {{unité|250|nm}} en volume<ref>Stéphane Barbusse et Gabriel Plassat – Les particules de combustion automobile et leurs dispositifs d'élimination, ADEME (2005)[http://www2.ademe.fr/servlet/getDoc?cid=96&m=3&id=35160&p1=00&p2=12&ref=17597]</ref> <ref>Etude diagnostique sur l’évaluation de la pollution par les particules fines et leurs constituants, intégrant les méthodes de bio-indication et de bio-accumulation en Alsace, ASPA (2001))[http://www.atmo-alsace.net/medias/produits/Etude_diagnostique_sur_.pdf]</ref>. Non seulement on a affaire à des particules fines, mais elles comportent une grande part de [[nanoparticule]]s<ref>[http://www.ademe.fr/particuliers/Fiches/3735/AirSante01_01.html Les effets sur la santé] Sur le site de l'ADEME</ref>.
 
*La Les [[suie]]scomposition et microla ougranulométrie [[nanoparticule]]s<ref>[http://www.ademe.fr/particuliers/Fiches/3735/AirSante01_01.htmldes Lesparticules effetsémises surpar lales santé]moteurs SurDiesel leen sitefont deleur l'ADEME</ref>principal ontproblème d'abordsanitaire (1998)et étéenvironnemental classés: commele «[[Centre ''cancérogènesinternational probables''de »recherche parsur le cancer|Centre internationalInternational de rechercheRecherche sur le cancer ([[CircCancer]] (CIRC/IARC) avait dans un premier temps (1998) classé leurs gaz d'échappement « ''cancérogènes probables'' »<ref>Anjoeka Pronka et al., « Occupational exposure to diesel engine exhaust: A literature review », ''Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology'', vol.19, 2009, pp. 443-457</ref>, et peut-être [[reprotoxique]]s<ref>[http://www.atousante.com/risques_professionnels/risques_lies_aux_produits_cancerogenes_mutagenes_toxiques_pourion_la_reproduction_cmr/gaz_d_echappement_diesel présentation des risques cancérigènes des émissions Diesel]</ref>). Puis, le (12 Juinjuin 2012)<ref>International suiteAgency àfor uneResearch réunionon d'uneCancer semaine enPress sonRelease siège de213 Lyon- 12 June 2012 – Diesel engine exhaust carcinogenic [http://www.iarc.fr/en/media-centre/iarcnews/2012/mono105-info.php]</ref>, les experts du [[CentreCirc]], internationalaprès deune rechercheréunion surd'une lesemaine cancer|Centretenue Internationalen son siège de RechercheLyon, suront ledécidé Cancerde les reclasser comme [[Cancérogène|cancérogène]] (CIRC)pour ontl'[[Homo reclassésapiens|Homme]] les émissions([[Liste de gazcancérogènes d'échappementdu desgroupe moteurs1 Dieseldu comme [[CancérogèneCIRC|cancérogèneGroupe 1]])<ref name=Cancer2012>{{en}}
{{Lien web
| url = http://press.iarc.fr/pr213_E.pdf
Ligne 126 ⟶ 131 :
| en ligne le = 12 juin 2012
| consulté le = 13 juin 2012
}}</ref> .
}}</ref> pour l'[[Homo sapiens|Homme]] ([[Liste de cancérogènes du groupe 1 du CIRC|Groupe 1]]).
 
:* Ce sont aussi des facteurs d'aggravation de l'[[asthme]] et d'un risque accru de décès chez les [[chauffeur (chemin-de-fer)|cheminot]]s. Les lieux les plus exposés sont ''les [[tunnel]]s routiers ou ferroviaires'', certains lieux industriels dont lieux de travail confinés (''[[garage]]s, [[dock]]s) ou souterrains, [[mine (gisement)|miniers]]'' en particulier<ref name="nature">[http://www.nature.com/jes/journal/v19/n5/pdf/jes200921a.pdf Anjoeka Pronk, Joseph Coble & Patricia Stewart ; ''Occupational exposure to diesel engine exhaust: A literature review'' Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology] (2009) 19, 443–457; doi:10.1038/jes.2009.21; Mis en ligne le 11 mars 2009</ref> <ref>Attfield et al., 2012 Attfield, M., Schleiff, P., Stewart, P. et al., 2012. ''Effects of diesel exhaust among non-metal miners: a cohort mortality study with emphasis on lung cancer''. J. Natl. Cancer Inst., 104, http://dx.doi.org/10.1093/jnci/djs035.</ref>.
 
:* Aux [[États-Unis]], environ {{unité|1.4|million}} de travailleurs étaient chroniquement exposés aux particules-diesel de [[1981]] à [[1983]] ; et {{unité|3|millions}} dans l’Europe des quinze, de [[1990]] à [[1993]]<ref name="nature"/>. Sur ce point, le lobby minier Américain ''Mining Awareness Resource Groupe (MARG)'' ''veut s'opposer à la publication d'études sur les effets sur la santé des mineurs des gaz d'échappement des moteurs diesel''<ref>[http://www.lepoint.fr/chroniqueurs-du-point/anne-jeanblanc/cancer-et-environnement-la-loi-du-silence-29-02-2012-1436457_57.php Cancer et environnement : la loi du silence] Sur le site lepoint.fr - consulté le 21 avril 2012</ref>. Les [[Norme européenne d'émission Euro|normes européennes d'émission]] ont pris en compte la réduction des taux de particules émis par les moteurs Diesel. Actuellement la limite est de {{unité|0.02|g/kWh}} pour les camions ([[Norme européenne d'émission Euro|Euro V]]) et {{unité|0.005|g/km}} pour les voitures particulieres ([[Norme européenne d'émission Euro|Euro 5]]).
 
Les systèmes d'injection directe haute pression, qui permettent d'homogénéiser la composition du mélange, et la sur-alimentation par turbo-compression à géométrie variable, qui augmente la pression partielle d'oxygène, sont supposés améliorer la qualité de la combustion et donc, d'une part augmenter le rendement, d'autre part, diminuer la quantité de particules, mais ce dernier fait est controversé en ce qui concerne les systèmes d'injection.<br />
:* Ce sont aussi des facteurs d'aggravation de l'[[asthme]] et d'un risque accru de décès chez les [[chauffeur (chemin-de-fer)|cheminot]]s. Les lieux les plus exposés sont ''les [[tunnel]]s routiers ou ferroviaires'', certains lieux industriels dont lieux de travail confinés (''[[garage]]s, [[dock]]s) ou souterrains, [[mine (gisement)|miniers]]'' en particulier<ref name="nature">[http://www.nature.com/jes/journal/v19/n5/pdf/jes200921a.pdf Anjoeka Pronk, Joseph Coble & Patricia Stewart ; ''Occupational exposure to diesel engine exhaust: A literature review'' Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology] (2009) 19, 443–457; doi:10.1038/jes.2009.21; Mis en ligne le 11 mars 2009</ref> <ref>Attfield et al., 2012 Attfield, M., Schleiff, P., Stewart, P. et al., 2012. ''Effects of diesel exhaust among non-metal miners: a cohort mortality study with emphasis on lung cancer''. J. Natl. Cancer Inst., 104, http://dx.doi.org/10.1093/jnci/djs035.</ref>.
La diminution de la teneur du carburant en naphténiques et en aromatiques et, particulièrement, en aromatiques polycycliques, son additivation en composés oxygénés diminuent la production de particules. En revanche, le rapport entre indice de cétane et émission de particules est extrêmement controversé, certains affirmant que son élévation s'accompagne de l'augmentation du nombre de particules émises, d'autres assurant le contraire.
 
===== D'autres imbrûlés cancérigènes =====
:* Aux [[États-Unis]], environ {{unité|1.4|million}} de travailleurs étaient chroniquement exposés aux particules-diesel de [[1981]] à [[1983]] ; et {{unité|3|millions}} dans l’Europe des quinze, de [[1990]] à [[1993]]<ref name="nature"/>. Sur ce point, le lobby minier Américain ''Mining Awareness Resource Groupe (MARG)'' ''veut s'opposer à la publication d'études sur les effets sur la santé des mineurs des gaz d'échappement des moteurs diesel''<ref>[http://www.lepoint.fr/chroniqueurs-du-point/anne-jeanblanc/cancer-et-environnement-la-loi-du-silence-29-02-2012-1436457_57.php Cancer et environnement : la loi du silence] Sur le site lepoint.fr - consulté le 21 avril 2012</ref>. Les [[Norme européenne d'émission Euro|normes européennes d'émission]] ont pris en compte la réduction des taux de particules émis par les moteurs Diesel. Actuellement la limite est de {{unité|0.02|g/kWh}} pour les camions ([[Norme européenne d'émission Euro|Euro V]]) et {{unité|0.005|g/km}} pour les voitures particulieres ([[Norme européenne d'émission Euro|Euro 5]]).
Sont également présents dans les gaz d'échappement :
 
* Les [[benzopyrène]]s et les [[Benzanthracène|benzoanthracène]]s, [[hydrocarbure aromatique polycyclique|hydrocarbures aromatiques polycycliques]] reconnus cancérigènes.
 
* Le [[formaldéhyde]] cancérigène de catégorie 1 (CIRC) (catégorie 3 au niveau européen, 1 ou 2, pour le code du travail français<ref>[http://www.travailler-mieux.gouv.fr/spip.php?page=risque-sources&id_article=188 Dangers et risques : Formaldehyde] - Travailler mieux, site gouvernemental français</ref>), est présent dans les gaz d'échappement, à une concentration similaire à celle des moteurs à essence (100 à {{unité|300|ppm}}).
 
*===== Les oxydes d'azote =====
Les [[oxyde d'azote|oxydes d'azote - NOx]] sont des précurseurs de la pollution à l'[[ozone]], surtout par temps ensoleillé et notamment lors de [[canicule]]s.
Les [[Norme européenne d'émission Euro|normes européennes d'émission]] ont pris en compte de manière limitée la réduction des [[oxyde d'azote|oxydes d'azote - NOx]]émis par les moteurs Diesel. Actuellement la limite est de {{unité|2|g/kWh}} pour les camions ([[Norme européenne d'émission Euro|Euro V]]) et {{unité|0.18|g/km}} pour les voitures particulières ([[Norme européenne d'émission Euro|Euro 5]]).
 
===== Le cas particulier du NO<sub>2</sub> =====
On distingue le [[Dioxyde d'azote|NO<sub>2</sub>]] des autres [[oxyde d'azote|oxydes d'azote - NOx]]. Le NO<sub>2</sub> se combine avec l'humidité des muqueuses nasales, de la sphère [[Oto-rhino-laryngologie|ORL]] et des [[Poumon|poumons]] en donnant de l'[[acide nitrique]]. Il cause des troubles respiratoires ([[asthme]] notamment) ou il les aggrave, avec des symptômes souvent chroniques chez certains automobilistes et chez les habitants ou travailleurs des zones où la circulation est dense.