Le principe de fonctionnement d'un groupe électrogène diesel s'explique ainsi : dans le cylindre du moteur diesel, l'air propre, filtré par le filtre à air, est mélangé au gazole atomisé à haute pression injecté par l'injecteur. Sous l'effet de la poussée du piston, le volume du mélange se réduit, la température augmente et le point de combustion du gazole est atteint. Le gazole s'enflamme, le mélange brûle violemment, le volume augmente rapidement et le piston redescend, produisant ainsi le travail nécessaire. Chaque cylindre fonctionne à son tour, et la poussée exercée sur le piston se transforme en force motrice, via la bielle, entraînant la rotation du vilebrequin. Un bon fonctionnement de l'injecteur est donc essentiel pour garantir une combustion complète du gazole, une couleur normale et une puissance optimale. Quelles sont les causes d'une mauvaise atomisation du carburant ? Lors de l'utilisation, il convient d'éviter tout problème d'atomisation.
Le procédé de dispersion du carburant en fines particules est appelé pulvérisation (ou atomisation). L'atomisation du carburant par pulvérisation augmente considérablement la surface d'évaporation et favorise le contact avec l'oxygène, permettant ainsi un mélange rapide. De nombreux facteurs influencent les caractéristiques du jet d'huile, tels que la structure et la taille de l'injecteur, la pression d'injection, la contre-pression de l'air comprimé dans le cylindre, la forme et la vitesse de la came de la pompe d'injection et la viscosité du carburant.
(1) Structure et taille de l'injecteur de carburant.
Les perturbations internes causées par la structure différente de l'injecteur varient également, générant ainsi différentes configurations de faisceaux d'huile. Ces faisceaux doivent être étroitement coordonnés avec le système de combustion, et différents modes de combustion requièrent différentes configurations de faisceaux d'huile, d'où l'utilisation d'injecteurs de carburant différents.
Lorsque la pression d'injection de carburant et la pression d'air comprimé du cylindre restent constantes, et que la section totale des orifices d'injection demeure inchangée, l'augmentation du nombre d'orifices entraîne une réduction du diamètre de chaque orifice. Le carburant est alors plus contraint à la sortie de l'orifice, ce qui accroît les perturbations et améliore ainsi la qualité de l'atomisation. À l'inverse, l'augmentation du diamètre de la buse permet de densifier le noyau du jet d'huile et d'augmenter sa portée.
(2) pression d'injection.
Plus la pression d'injection du carburant est élevée, plus la vitesse initiale d'éjection du carburant est importante, plus le degré de perturbation du carburant dans l'orifice de pulvérisation est élevé et plus la résistance de l'air comprimé après l'éjection est grande. L'atomisation est ainsi plus fine et plus uniforme, ce qui se traduit par une meilleure qualité d'atomisation. L'augmentation de la pression d'injection accroît également la portée du jet d'huile.
(3) Contre-pression de l'air comprimé dans le cylindre.
Lorsque la contre-pression de l'air comprimé dans le cylindre augmente, sa densité augmente également, ce qui accroît la résistance de l'air agissant sur le jet d'huile. L'atomisation du carburant est ainsi améliorée, l'angle du cône de pulvérisation augmente et la portée diminue. Dans un groupe électrogène diesel non pressurisé, la contre-pression de l'air comprimé dans le cylindre varie peu, son influence sur les caractéristiques du jet d'huile est donc négligeable.
(4) Forme et vitesse de la came de la pompe d'injection.
Lorsque la forme de la came est plus prononcée ou que la vitesse de rotation de l'arbre à cames est plus élevée, la vitesse d'alimentation en carburant du piston de la pompe d'injection est accélérée. Du fait de la réduction du débit de l'orifice d'injection, le carburant ne peut pas s'écouler trop rapidement, ce qui entraîne une augmentation de la pression du carburant dans la tubulure et, par conséquent, de la vitesse d'éjection du carburant. Il en résulte une meilleure atomisation, une portée du jet d'huile accrue et un angle de pulvérisation plus important.
Si la combustion d'un groupe électrogène diesel est insuffisante, elle peut facilement provoquer une pollution de l'air et, dans les cas les plus graves, mettre en danger la sécurité personnelle de l'opérateur. Certaines méthodes peuvent être utilisées pour améliorer le carburant et réduire la pollution.
(1) Tuyau d'arrivée d'eau
La fonction principale du tuyau d'admission d'eau est d'absorber la chaleur et de diluer le carburant. Lorsqu'une petite quantité d'eau pénètre dans la chambre de combustion et s'y vaporise, l'effet de « micro-explosion » de la vapeur d'eau fragmente les gouttelettes d'huile en gouttelettes plus petites, favorisant ainsi la formation et la combustion du mélange. Lors de la combustion, l'effet endothermique de l'eau permet de réduire la température maximale de combustion. La densité du mélange eau-huile étant réduite, la température maximale de combustion est encore abaissée, ce qui diminue les émissions de NOx. Il est important de noter que le réservoir d'eau du groupe électrogène diesel, destiné à l'hivernage, doit contenir de l'antigel et que le débit d'eau s'adapte automatiquement à la charge.
(2) Gazole émulsionné
L'ajout d'eau au gazole, c'est-à-dire l'émulsification du gazole, crée un effet d'« explosion » qui améliore l'atomisation du carburant et favorise une forte turbulence de l'air dans la chambre de combustion. La distribution du carburant et de l'air est ainsi plus homogène, ce qui réduit les émissions de fumées carbonées. De plus, la réaction entre la vapeur d'eau et le gaz de combustion contribue également à réduire ces émissions. Enfin, l'émulsification du gazole permet de réduire la température maximale de combustion, et donc la production d'oxydes d'azote (NOx).
Date de publication : 6 juillet 2023