« Technologie/Moteurs thermiques/Moteur Diesel/Introduction » : différence entre les versions
Contenu supprimé Contenu ajouté
m travaux |
m travaux |
||
Ligne 122 :
* 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">{{pdf}}{{en}}[http://www.nature.com/jes/journal/v19/n5/pdf/jes200921a.pdf ''Occupational exposure to diesel engine exhaust: A literature review''], Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology - Mis en ligne le 11 mars 2009 sur le site nature.com</ref>{{,}}<ref>[http://dx.doi.org/10.1093/jnci/djs035 ''Effects of diesel exhaust among non-metal miners: a cohort mortality study with emphasis on lung cancer''] sur le site dx.doi.org.</ref>.
*
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.
==== D'autres imbrûlés cancérigènes ====
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
▲* 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>), à une concentration similaire à celle des moteurs à essence (100 à {{unité|300|ppm}}).
==== Les oxydes d'azote ====
Les [[:w:oxyde d'azote|oxydes d'azote - NOx]] sont des précurseurs de la pollution à l'
Les [[:w:Norme européenne d'émission Euro|normes européennes d'émission]] ont pris en compte de manière limitée la réduction des
==== 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 [[:w:Oto-rhino-laryngologie|ORL]] et des
Aux États-Unis, l'[[:w:Environmental Protection Agency|EPA]] a proposé
* une valeur limite horaire en NO<sub>2</sub> qui n'existait pas aux États-Unis, et pourrait être comprise entre 80 et 100
* le maintien d'une concentration moyenne annuelle ne devant pas dépasser 53 ppb (norme en vigueur depuis 1971
* une surveillance obligatoire des taux de [[Dioxyde d'azote|NO<sub>2</sub>]] dans une bande de {{unité|50|mètres}} autour des principaux axes routiers urbains dans les villes de {{unité|350000|habitants}} (jusqu'en 2009, un tel contrôle n'était dans ce pays pratiqué que dans quelques villes de plus d’un million d’habitants)
Les
L'[[:w:Agence française de sécurité sanitaire de l'environnement et du travail|AFSSET]] alerte sur le fait que si au moins 30 % des filtres installés dans les années à venir sont de type « non polluants », alors les taux de NO<sub>2</sub> émis par les véhicules légers devraient diminuer entre 2009 et 2014, mais si moins de 30 % des filtres posés le sont, le NO<sub>2</sub> augmentera encore
▲Les [[pots catalytiques]] se développent et on voit se généraliser, depuis 2009, la présence de [[filtre à particules]] (FAP) sur les nouveaux moteurs Diesel. Or, les catalyseurs mais aussi certains FAP (FAP dits « catalysés » et non les FAP dits « additivés »), s'ils permettent la « combustion » de suies fines dans le filtre ou le pot catalytique ont pour effet paradoxal d'encore accroître les émissions de [[Dioxyde d'azote|NO<sub>2</sub>]]<ref name="AFSSET2009"/>. L'addition de [[platine]], notamment dans le Diesel oxydation catalyst (DOC) positionné en amont du filtre à particules (FAP), génère du NO<sub>2</sub><ref name="AFSSET2009"/> qui va contribuer à la régénération dite « ''passive ''» des filtres à particules.
▲L'[[AFSSET]] alerte sur le fait que si au moins 30 % des filtres installés dans les années à venir sont de type « non polluants », alors les taux de NO<sub>2</sub> émis par les véhicules légers devraient diminuer entre 2009 et 2014, mais si moins de 30 % des filtres posés le sont, le NO<sub>2</sub> augmentera encore<ref name="AFSSET2009"/>.
* que les flottes captives (bus, utilitaires, taxis) soient équipés de filtres moins polluants en NO<sub>2</sub> (c'est aussi une des propositions du Plan national santé environnement,
▲L’Afsset a recommandé mi 2009<ref name="AFSSET2009"/>
▲* que les flottes captives (bus, utilitaires, taxis) soient équipés de filtres moins polluants en NO<sub>2</sub> (c'est aussi une des propositions du Plan national santé environnement, [[PNSE II]]).
* faire du [[Dioxyde d'azote|NO<sub>2</sub>]] un critère obligatoire dans toutes les nouvelles réglementations sur les émissions des véhicules, au lieu de ne se baser que sur la somme des oxydes d’azote (NO<sub>x</sub>).
* créer un outil d’évaluation de l’efficacité des technologies de contrôle des émissions Diesel
Ligne 159 ⟶ 154 :
Les règlements Euro VI (véhicules lourds) et Euro 6 (véhicules légers) imposeront aux constructeurs des moteurs émettant moins de [[Dioxyde d'azote|NO<sub>2</sub>]], mais :
* la norme
* les normes n'entreront en vigueur qu'au 31 décembre 2013 ;
* les normes présentes (jusqu'en 2009) visaient principalement à diminuer les particules émises par les Diesel, la réduction des taux de NOx n'était prise en compte que de manière marginale, et n'ont eu aucun effet significatif sur les taux émis de NO<sub>2</sub>.
Les
=== Pistes d’améliorations potentielles ===
Des améliorations des moteurs au niveau de l'émission de particules et d'[[oxyde d'azote|oxydes d'azote]] sont aujourd'hui proposées.
* La réduction de la quantité de particules émises dépend de la qualité du carburant et de la conception du moteur (amélioration de l'injection, dispositifs à injections multiples…). Pour certaines particules difficilement combustibles un
* Le problème des oxydes d'azote (NO{{ind|x}}) est plus difficile à résoudre car ils sont générés par la présence simultanée d'oxygène et d'azote dans l'air, aux températures élevées nécessaires à un bon rendement et ce d'autant plus que, revers de son bon rendement et donc de sa plus faible production de CO{{ind|2}}, le moteur Diesel fonctionne en mélange dit « pauvre » (c'est-à-dire avec beaucoup d’air par rapport aux hydrocarbures). Les émissions de particules et de NO{{ind|x}} sont un équilibre entre une combustion efficace, une émission de NO{{ind|x}} faible et un niveau de particules émises faible. Le dispositif le plus courant à ce jour est l'utilisation de la
* La voie de la
* L'inconvénient majeur du pot catalytique réside dans le fait que, comme sur un moteur à allumage commandé (moteur à essence), son efficacité n'intervient qu'après une plus ou moins longue période de chauffe (suivant la température ambiante extérieure). Ce phénomène pose le problème de l’adaptation des motorisations thermiques à la circulation urbaine qui se caractérise par des trajets plutôt courts, souvent insuffisants pour permettre au dispositif catalytique d'atteindre la température nécessaire à son efficacité. Certains pots catalytiques sont d’ailleurs équipés de systèmes favorisant leur montée en température.
* Des [[:w:Filtre à particules|filtres à particules]] d'échappement plus performants sont à l'étude et de nouvelles technologies d'échappement permettent de modifier les taux de particules et leur nature
===Évolution des carburants===
Une première amélioration des carburants destinés aux moteurs Diesel (gazole, fiouls) a consisté en l'abaissement progressif, dans tous les pays, de leur teneur en [[soufre]], ce qui a réduit l'émission de dérivés soufrés acides et polluants. Aujourd'hui, la réglementation européenne exige que le gazole, routier ou non routier, contienne moins de {{unité|10|mg/kg}} de soufre. Toutefois, cette amélioration a un coût énergétique et environnemental : la [[désulfuration]] du gazole requiert un traitement à l'hydrogène et la production d'hydrogène est elle-même une source importante d'émissions de {{fchim|C||O|2}} à l'atmosphère
Le lien entre la présence dans le carburant d'hydrocarbures naphténiques et aromatiques et particulièrement, d'[[Hydrocarbure aromatique polycyclique|hydrocarbures aromatiques polycycliques]] (HAP) et la formation de particules étant avérée, la réglementation a limité à {{unité|8.0|% masse}} la teneur en composés aromatiques polycycliques du gazole. On sait aussi que l'ajout de composés oxygénés, qui améliorent la qualité de la combustion, diminue la production de particules ; il est prévu d'incorporer des [[Ester méthylique d'huile végétale|méthyl-esters d'acides gras]] (EMHV) au gazole, mais à hauteur maximale de {{unité|7.0|% vol.}}, sans qu'une teneur minimale soit fixée.
A plus longue échéance, si les procédés "gas to liquids" se développent, le gazole issu du [[procédé Fischer-Tropsch]] suivi d'[[hydroisomérisation]] fournirait un gazole totalement paraffinique, donc à très haut indice de cétane, le degré d'isomérisation permettant de contrôler la tenue au froid. Une telle composition réduirait fortement les émissions de particules. Il est également envisagé d'utiliser le [[méthoxyméthane]], plus connu sous la désignation de diméthyl-éther (DME), comme carburant diesel du fait de son indice de cétane élevé (55, à comparer à celui du gazole, de 51 au minimum). Sa formule semi-développée CH<sub>3</sub>OCH<sub>3</sub> met en évidence qu'il s'agit d'un produit léger, à chaîne carbonée courte et dépourvue de cycle aromatique, et de surcroît oxygéné. La qualité de la combustion serait toute autre, qu'il s'agisse des particules et imbrûlés de toutes sortes ou des NO{{ind|x}}.
Ces carburants synthétiques sont pour l'instant principalement produits à partir de combustibles fossiles et leur synthèse induit elle-même une consommation énergétique et une émission de CO{{ind|2}} : un bilan global implique de comptabiliser l'ensemble de la dépense énergétique et des émissions de la filière, et pas uniquement ce que le consommateur final est à même de percevoir et de concevoir. Mais on peut envisager de générer le [[gaz de synthèse]] alimentant le procédé Fischer-Tropsch à partir de [[biomasse]] et le DME fait partie des possibles [[biocarburant]]s de seconde génération, qui pourraient se contenter de
== Compétition ==
[[Image:Cummins Diesel Roadster.jpg|thumb|Roadster de compétition propulsé par un moteur Diesel]]
La domination
▲La domination de ces moteurs Diesel durant les 24 Heures du Mans a fait l'objet de nombreuses controverses. Explicitement celle-ci était surtout due à des arrêts aux stands moins fréquents en raison d'une consommation inférieure à celle des moteurs à essence, mais aussi au couple énorme que génère ces moteur (un [[Moteur V12|V12]] [[TDI (Moteur)|TDI]] dont la puissance maximale est atteinte à {{unité|4100|tr/min}} ({{unité|430|rad/s}}) environ, avec une puissance de {{unité|474|kW}} ({{unité|650|ch}}), on en déduit un couple de (C=P/omega) {{formatnum:474000}}/430 = {{unité|1100|N·m}}), (ces calculs sont approximatifs mais démontrent parfaitement le phénomène autour de ces moteurs), qui permet des accélérations supérieures aux essences. Mais implicitement, leur domination est aussi due à leur valorisation, par rapport aux moteurs essence, de la part de l'[[Automobile Club de l'Ouest]] (ACO), l'organisateur des 24 Heures du Mans. Ces problèmes d'équivalence essence/Diesel au niveau des règlements techniques sont remis à plat par l'ACO et la [[Fédération Internationale de l'Automobile|FIA]] pour la saison 2012<ref>[http://www.endurance-info.com/version2/actualite-endurance-8517.html L'ACO publie les règlements Techniques et Sportifs 2012] - Endurance-Info.com, 10 octobre 2011</ref> qui verra notamment la renaissance d'un [[Championnat du monde d’endurance FIA 2012|Championnat du monde d’endurance FIA]].
Les usines Audi et Peugeot envisagent à l'avenir de mêler la motorisation Diesel à une motorisation électrique, créant ainsi un bolide de compétition hybride. Les tentatives d'insertion des motorisations Diesel en compétition font écho aux chiffres de vente de ces motorisations face aux motorisations à essence en Europe. Les constructeurs automobiles cherchent à promouvoir l'image d'un Diesel plus intéressant économiquement que l'essence, sous l'influence très marquée des incitations gouvernementales (taxes moindres sur les carburants Diesel, primes écologiques à l'achat, etc.).
| |||