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Mar 30, 2024

Pourquoi le carburant canalisé

Image credit: Dedmityay/Dreamstime By Roger Brereton, Pailton Engineering Published Friday, May 19, 2023 A new invention inspired by the Bunsen burner could lead to major breakthroughs in the quest

Crédit image : Dedmityay/Dreamstime

Par Roger Brereton, Pailton Engineering

Publié le vendredi 19 mai 2023

Une nouvelle invention inspirée du bec Bunsen pourrait conduire à des avancées majeures dans la recherche d’un diesel plus propre, avec des implications significatives pour le transport commercial.

Un article du New York Times de 2016 retraçant l'histoire de notre relation avec le diesel, depuis son invention dans les années 1800 jusqu'au scandale du « Dieselgate » de Volkswagen, concluait que la notion de diesel propre était « un oxymore ».

Les gaz d'échappement des moteurs diesel contiennent des polluants nocifs tels que des oxydes d'azote et des particules de suie. Bien que les gouvernements à partir de la fin des années 1990 aient encouragé leur adoption, estimant qu’ils étaient plus respectueux de l’environnement que leurs équivalents essence, il a été avancé depuis que les voitures diesel produisaient plus de quatre fois plus de pollution.

Pour le secteur automobile, la solution résidait dans l’introduction de réglementations visant à décourager l’utilisation de véhicules diesel, tout en accélérant l’adoption d’alternatives électriques. Pour les véhicules utilitaires, ce n’est cependant pas si simple. Malgré toute la mauvaise publicité que le diesel a suscitée ces dernières années, il n’existe tout simplement rien qui puisse égaler ce carburant en termes de densité énergétique, de fiabilité et de durabilité.

Électrifier des véhicules plus petits et plus légers est une chose. Pour les bus et les véhicules long-courriers, le diesel est de loin supérieur pour générer le couple nécessaire à leur déplacement. Cela n’exclut pas la viabilité des camions et des bus électriques, hybrides ou à hydrogène. Cependant, le poids de ces véhicules génère un ensemble d’exigences différentes qui rendent plus difficile le développement d’alternatives au moteur thermique.

Alors que certains s’efforcent de relever les défis liés au développement de véhicules électriques ou à hydrogène, d’autres se concentrent sur la production d’un diesel plus propre. Il faudra peut-être de nombreuses années et d’énormes investissements en infrastructures avant de voir un nombre significatif de camions long-courriers alimentés par des batteries électriques ou des piles à combustible à hydrogène. Si le diesel est là pour rester – du moins à court terme – alors tout ce qui peut réduire ses émissions fera une grande différence pour la planète.

La question de savoir si le diesel peut être véritablement « propre » est sujette à débat, mais en termes relatifs, les améliorations sont là. Une combinaison de percées techniques et de réglementations gouvernementales a permis de garantir que le diesel moderne est nettement plus propre que ses prédécesseurs. Les développements technologiques clés comprennent les progrès dans les technologies d’injection de carburant et les systèmes de traitement des émissions d’échappement. Selon le constructeur DAF, les émissions d'oxyde d'azote d'un camion moderne équipé d'un moteur Euro 6 sont inférieures de 95 % à celles de camions similaires d'il y a 25 à 30 ans.

Un dilemme technique persistant est celui du compromis entre la réduction des suies et des oxydes d’azote. Un moteur diesel offre un meilleur rendement énergétique que son homologue à essence ou à essence, mais il libère des émissions toxiques d'oxyde d'azote. Pour atténuer ce problème, les gaz de combustion épuisés à faible teneur en oxygène provenant du cycle moteur précédent sont renvoyés dans l'admission d'air. Cela réduit la température et les concentrations d’oxygène dans les mélanges air-carburant, réduisant ainsi la production d’oxydes d’azote.

L’inconvénient de cette stratégie de dilution est qu’à ces températures plus basses, tout le carburant n’est pas consommé, ce qui reste créant davantage de particules de carbone ou de suie partiellement brûlées. Les ingénieurs doivent donc trouver un moyen de brûler le diesel le plus complètement possible, tout en maintenant des températures suffisamment basses pour éviter un excès d'oxyde d'azote.

Charles Mueller, chercheur en combustion aux laboratoires nationaux Sandia aux États-Unis, pense avoir trouvé une solution à ce problème. S'inspirant d'un bec Bunsen, il propose d'équiper les injecteurs de carburant diesel de minuscules équivalents de cheminée de bec Bunsen. Ces petits tubes métalliques seraient installés à une courte distance du trou de la buse de l’injecteur et s’aligneraient avec le flux de carburant. Tout comme un bec Bunsen lorsqu'il brûle en bleu, cela garantira un mélange plus complet du combustible et de l'air et permettra une meilleure combustion, mais à des températures plus basses nécessaires à la dilution de l'oxyde d'azote.