Moteur Diesel - Définition

Dénominations commerciales

Voici la liste des différents noms donnés aux moteurs diesels modernes (injecteurs pompes ou rampe commune) selon les marques qui les commercialisent :

• JTD : Fiat, Alfa Romeo, Lancia common rail 1^re génération,
• Mjt : Fiat, Alfa Romeo, Lancia, Iveco - inventeur et distributeur du système common rail 2^e et 3^e génération,
• HDi : Peugeot, Citroën - Inventeur du premier moteur Diesel au monde, appelés Indenor.
• dCi (Direct Common rail Injection) : Renault, Nissan, Dacia
• CDI (Common rail Direct Injection) : Mercedes-Benz, Smart
• CRD : Jeep, Chrysler
• Td(x), TDV(x) : Land Rover (ex : Td4 ou TDV8)
• d : BMW (ex : 530d)
• TDI (Turbo Direct Injection) : Audi, Seat, Skoda, Volkswagen
• D-4D ou D-CAT : Toyota (CAT signifie Clean Advanced Technology)
• d : Lexus (ex:IS 220 d)
• CDTI : (Common rail Turbo Direct Injection) : Opel (les DTI sont des moteurs à injection directe sans rampe commune)
• VDi : dénomination anciennement utilisée par Nissan, aujourd'hui remplacée par dCi
• DDiS : Suzuki
• DI-D : Mitsubishi
• D : Volvo (ex : 2.4D ou D5)
• D : Jaguar (ex : 2.7D)
• TDCi : Ford (les moteurs TDdi sont à injection directe mais ne comportent pas de rampe commune)
• MZR-CD : Mazda
• i-CTDi : Honda
• CRDi (Common Rail Direct Injection) Hyundai, Kia
• TCDi, VCDi : Chevrolet
• TID : Saab

Le cas particulier du NO2

Le dioxyde d'azote NO₂ se combine avec l'humidité des muqueuses nasales, de la sphère ORL et des poumons en donnant de l'acide nitrique. Il est 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.

Aux États-Unis, l'EPA a proposé en juin 2009 de durcir la réglementation (éventuellement avant janvier 2010) sur les émissions de NO₂ par les véhicules ; l'agence a proposé sur des bases scientifiques récentes :

• une valeur limite horaire en NO₂ qui n'existait pas aux USA, et pourrait être comprise entre 80 et 100 parties par milliard (ppb).
• le maintien d'une concentration moyenne annuelle ne devant pas dépasser 53 ppb (norme en vigueur depuis 1971).
• une surveillance obligatoire des taux de NO2 dans une bande de 50 mètres autour des principaux axes routiers urbains dans les villes de 350,000 habitants (Jusqu'en 2009, un tel contrôle n'était dans ce pays pratiqué que dans quelques villes de plus d’un million d’habitants).

En France, en 2009, constatant que les émissions de NO₂ par les diesels n'ont pas diminué depuis plus de 10 ans (des années 1995 à 2009), l'AFSSET a appelé - sans attendre les futures normes annoncées par l'Europe – à réduire les émissions de NO₂ des moteurs diesel.

Les pots catalytiques se développent et vont encourager la généralisation (à partir de 2009) de filtres 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 NO₂.

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 NO2 émis par les véhicules légers devraient diminuer entre 2009 et 2014, mais si moins de 30% des filtres posés le sont, le NO2 augmentera encore.

L’Afsset a recommandé mi 2009

• que les flottes captives (bus, utilitaires, taxis) soient équipés de filtres moins polluants en NO₂ (c'est aussi une des propositions du Plan national santé environnement, PNSE II).
• faire du NO₂ 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_x).
• créer un outil d’évaluation de l’efficacité des technologies de contrôle des émissions diesel
• faire des recherches en toxicologie sur l'impact des émissions diesel.

Odeurs

Les odeurs caractéristiques des gaz d'échappement des moteurs Diesel sont dues à un ensemble complexe de composés organiques tels que les indoles, furanes et phénols.

Pistes de solutions, encore insatisfaisantes

Des solutions pour l'amélioration de ce moteur au niveau de l'émission de particules et d'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 filtre à particules (FAP) est nécessaire. Cette technologie se généralisera à partir de 2009, lors de l'adoption des normes antipollution européennes EURO V. Cependant, les particules les plus fines ne sont pas filtrées et ces dernières sont les plus cancérigènes, car leur petite taille les fait s'infiltrer plus profondément dans les alvéoles pulmonaires.

• Le problème des oxydes d'azote (NO) 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, 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 sont un équilibre entre une combustion efficace, une émission de NO faible et un niveau de particules émises faible. Le dispositif le plus courant est l'utilisation de la recirculation des gaz d'échappement (EGR : Exhaust Gas Recirculation). On peut aussi utiliser des systèmes recourant à un additif à base d’urée que l’on injecte dans le pot catalytique. Ce qui est très efficace puisque le groupe Volkswagen a réussi en fin 2008 à homologuer aux États-Unis divers modèles (Q7, Jetta, A4…) satisfaisant aux très sévères normes Tier2 Bin5 et à la californienne LEV 2 (NB : les versions européennes, soumises à des normes nettement moins strictes, ne bénéficient pas du même niveau de dépollution).
• La voie de la catalyse des NO semble assez délicate car ils sont relativement stables et ne se dégradent à la lumière du jour qu'en quatre heures sous l'effet des ultraviolets, en produisant de l'ozone (O), gaz très irritant, toxique, donc nuisible en basse atmosphère bien qu'indispensable en haute altitude. Toutefois, Toyota s'y est essayé avec un système de catalyse des NO sur son dernier moteur 2.2 D-CAT (Clean Advanced Technologie) développant 177 ch. Les versions 136 et 150 ch de ce même moteur ne sont pas équipées de ce système de catalyse des NO.
• 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 thermique 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.
• Considérant que le gazole est constitué de 86% en masse de carbone de 12 g (une mole de carbone pèse 12 g elle est composée de 6,02x10^23 atomes) donnera une mole de 44 g (une mole de CO₂ pèse 44 g) de CO₂, 1 litre de gazole de 830 g donnera : 830*86%/12*44=2 617 g de CO₂ ce qui fait que les moteurs Diesel produisent en moyenne une tonne de CO pour 382 litres de gazole. L'utilisation des moteurs Diesel permet donc de réduire les émissions de CO, au détriment des émissions de particules.
• Il existe des carburants de synthèse (Fischer-Tropsch) dénués de soufre, qui permettent de réduire les émissions de particules à des niveaux très faibles. Ces carburants, le di-méthyl éther notamment, peuvent être synthétisés à partir d'hydrocarbures. Cependant, toute synthèse (ou transformation chimique) induit elle-même une consommation et une émission de CO : il est donc nécessaire de comptabiliser l'ensemble de la dépense énergétique de la filière, et pas uniquement ce que le consommateur final est à même de percevoir et de concevoir.

• Ne pas oublier que la diminution de carburant sur un moteur essence vient du fait d'une sur-alimentation carburant+air venant d'un moteur équipé d'un turbo.