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Pourquoi les poids lourds utilisent-ils presque toujours des moteurs diesel ?
Question
Je me suis toujours demandé pourquoi les véhicules lourds tels que les gros camions et les bus utilisent presque toujours des moteurs diesel, alors que dans les voitures légères, il y a le choix entre les moteurs diesel et essence.
L'efficacité du moteur pourrait expliquer la préférence pour moteurs diesel, mais là encore, n'est-ce pas une considération valable également dans les voitures légères ? Vous devriez obtenir une meilleure efficacité avec un moteur diesel et, par conséquent, toutes les voitures devraient utiliser des moteurs diesel.
Alors, pourquoi les gros véhicules utilisent-ils presque toujours des moteurs diesel, alors que les voitures légères ont le choix entre l'essence et le diesel ?
La technologie moderne telle que la technologie hybride avec cycle Atkinson pourrait-elle également apporter des moteurs à essence aux gros véhicules ? J'ai lu que le moteur à cycle Atkinson de la Toyota Prius 2016 a une efficacité thermique de 40%. Cela ressemble beaucoup au diesel à mon avis et si la technologie est étendue, cela pourrait aider à amener la technologie de l'essence aux gros véhicules.
Réponse acceptée
Le couple est le nom du jeu. Un couple élevé est nécessaire pour déplacer des charges lourdes. Si l'on compare un moteur à essence à un moteur diesel comparable, le diesel aura toujours un couple plus élevé. Le couple plus élevé vient de la nécessité d'un rapport de compression plus élevé nécessaire pour l'allumage par compression. Pour obtenir un taux de compression plus élevé, une course plus longue est nécessaire. La course plus longue provient d'un plus grand décalage du vilebrequin. Ce décalage donne un plus grand couple.
Un autre aspect est que les moteurs diesel peuvent produire un couple énorme à très bas régime. Très simplement, plus de carburant équivaut à plus de couple lorsque tout le reste reste le même. Un diesel n'a pas de papillon des gaz et aspire le maximum d'air à chaque coup. Dans un diesel, la quantité de carburant ajoutée est ce qui contrôle la puissance. L'accélérateur contrôle la quantité de carburant ajoutée. Cela signifie qu'un diesel fonctionne toujours en mode pauvre. Au ralenti, le moteur consomme très peu de carburant. Ce mélange pauvre permet l'ajout de grandes quantités de carburant même à bas régime. D'un autre côté, un moteur à essence doit toujours maintenir le mélange de carburant à une stoechiométrie optimale. Ce besoin de maintenir le mélange correct signifie que pour obtenir plus de carburant, le moteur doit tourner à des régimes plus élevés. Cela signifie qu'un moteur à essence produit son couple à un régime beaucoup plus élevé qu'un moteur diesel. Cette caractéristique de couple haut de gamme rend un moteur à essence difficile à conduire, ce qui nécessite de maintenir constamment le régime élevé.
Le seul véritable inconvénient de cette production de couple est un régime limité. Ceci est compensé par une boîte de vitesses avec beaucoup, beaucoup de vitesses.
Si un moteur à essence était utilisé, il devrait être beaucoup plus gros. Le moteur beaucoup plus gros entraînerait une plus grande consommation de carburant.
Réponse populaire
Une raison majeure, mais souvent négligée, de la prédominance des moteurs à essence dans les véhicules de tourisme est le besoin de moteurs diesel dans les véhicules lourds. Une quantité donnée de pétrole brut, selon sa composition, produira une quantité donnée de diesel, une quantité donnée d'essence, une quantité donnée de cire de bougie et des quantités données spécifiques d'autres produits pétroliers. Par conséquent , si nous fixons la quantité de l'un de ces produits dont nous avons besoin comme constante, nous avons également fixé la quantité de tous les autres produits comme constante.
Comme vini_i l'a expliqué dans une autre réponse, les diesels produire plus de couple en tant que sous-produit des décisions d'ingénierie dans la création d'un moteur à taux de compression plus élevé. Les véhicules lourds sont équipés de moteurs diesel produisant un couple. Fixons la quantité de carburant diesel nécessaire pour transporter les marchandises d'un pays donné via le diesel. Maintenant, nous avons une quantité fixe d'essence qui a été produite comme sous-produit de la production de ce carburant diesel. Il est beaucoup plus logique de mettre des moteurs à essence dans les véhicules de tourisme qui peuvent brûler ce reste d'essence, que de mettre des moteurs diesel dans les véhicules de tourisme qui seront alors en concurrence pour la quantité fixe de diesel produite.
Ainsi, , aucun type de moteur ne serait économiquement bien adapté à une utilisation dans tous les véhicules, quelles que soient les considérations techniques. Chaque fois que du carburant pour un type de moteur est créé, le carburant pour l'autre type de moteur est créé en tant que sous-produit et quelqu'un viendra avec un moteur qui peut brûler ce sous-produit.
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À la question principale d'OP : « Pourquoi les véhicules lourds utilisent-ils presque toujours des moteurs diesel ? » Réponse : Coût et fiabilité. Les moteurs diesel sont nettement plus chers, mais ont une durée de vie plusieurs fois supérieure à celle des moteurs à essence. Pour un véhicule utilitaire qui roule toute la journée tous les jours, cela représente de grosses économies en raison d'une meilleure efficacité énergétique et de moins de temps d'arrêt pour les réparations.
À la question supplémentaire du PO sur les véhicules légers utilisant du diesel : Aux États-Unis, le diesel a une image très négative chez les consommateurs, à savoir qu'il est sale, bruyant, lent, etc. Les constructeurs automobiles affirment que même si les véhicules grand public diesel sont supérieurs à l'essence, les consommateurs américains ont gagné ne les achète pas. Cela ne vaut pas la peine de débattre ici de la validité de cette affirmation, mais il convient de noter que dans d'autres endroits comme l'Europe, un grand pourcentage de véhicules grand public sont au diesel. La réponse peut donc être plus culturelle que scientifique (que je parle de la culture de consommation américaine ou de la culture des trois grands constructeurs automobiles est ouverte à l'interprétation).
Compte tenu de deux moteurs de poids similaire, fonctionnant tous deux à leur efficacité optimale respective (c'est-à-dire le travail mécanique maximal effectué par unité d'enthalpie chimique dans le carburant brûlé), vous obtiendrez une consommation de carburant similaire pour chaque type de moteur. Mais un moteur Diesel offrira généralement un peu plus de puissance, en donnant plus de couple ; c'est ainsi qu'il est plus efficace.
Cependant, une telle efficacité optimale est toujours atteinte à un régime assez bas. Désormais, les moteurs à pistons offrent en fait la plus grande puissance à élevé tr/min, mais au prix d'une efficacité réduite. C'est-à-dire qu'en rétrogradant et en augmentant, vous obtenez considérablement plus de puissance (et avez besoin de beaucoup de carburant). Maintenant, parce que les moteurs Otto peuvent monter en régime plus haut que les moteurs Diesel (et ont également tendance à réagir beaucoup plus rapidement), ils sont plus adaptés à ce type d'"overclocking", et donc plus attrayants pour les voitures de sport. Pour les camions, ce n'est cependant pas économique.
Si vous voulez, un moteur Otto est un compromis entre un moteur Diesel (lourd ; bon rendement à bas régime ; peu de puissance supplémentaire à haut régime) et un moteur à essence turbine (très légère ; efficacité terrible à bas régime ; beaucoup de puissance à haut régime).
Une autre considération, au Royaume-Uni du moins, est que vous pouvez acheter du "diesel rouge" (carburant diesel, teint en rouge) pour une utilisation agricole, des générateurs fixes, etc. avec beaucoup moins de taxes. Actuellement, le diesel ici est d'environ 1,10 £ le litre (garage local, passé plus tôt) alors que la dernière fois que j'ai acheté du diesel rouge, il était d'environ 0,60 £ le litre.
Je ne sais pas si ce genre de chose se produit dans d'autres pays, mais étant donné la similitude des performances diesel/essence (essence), cette réduction significative des coûts de carburant signifie que le diesel est le carburant de choix pour les tracteurs et les machines agricoles ou tout moteur qui n'entraîne pas les roues des véhicules routiers, tels que les systèmes de réfrigération et les générateurs, etc. Si une chose similaire se produit dans d'autres pays, c'est sans aucun doute l'une des raisons pour lesquelles les moteurs diesel dominent ces industries. Vous ne seriez pas en mesure de fabriquer un moteur à essence qui utiliserait suffisamment moins de carburant au cours de sa durée de vie pour récupérer un tel différentiel de coût de carburant.
Je ne sais pas, mais je me risquerais à suggérer qu'une telle situation s'est produite il y a des années, lorsque les moteurs à essence ne pouvaient tout simplement pas produire le couple ou la fiabilité requis dans les conditions requises, le diesel était donc l'option préférée. La législation sur la taxe sur les carburants pour différentes utilisations ne suivra pas les taux de développement modernes des entreprises privées.
Certes, l'argument du diesel rouge ne le coupe pas avec les véhicules routiers, mais lorsque l'on considère que la charge tirée dans une remorque de 40' est comparable à celle d'un tracteur et d'une remorque dans un champ, c'est plus facile pour les motoristes de fabriquer deux moteurs similaires adaptés au marché. Je ne sais pas assez qui appartient à qui en ce qui concerne les fabricants de moteurs diesel au cours des cinquante dernières années, mais c'est au moins une source de doute.
Enfin, si tout le monde utilisait du diesel, la police devrait vérifier chaque véhicule pour le diesel rouge dans le réservoir de carburant, plutôt que le petit pourcentage qui pourrait l'utiliser aujourd'hui. Cela coûterait aux gouvernements et aux compagnies pétrolières plusieurs millions de dollars en pertes de revenus, ce qui serait bien sûr impensable.
Quelques bonnes et presque bonnes réponses ici.
Les moteurs diesel (ou n'importe quel piston) - contrairement à ce qui est affirmé ci-dessus - n'ont pas nécessairement besoin d'une longue course pour une compression élevée ; mais ils ont souvent des alésages carrés et/ou des courses qui ne sont pas courtes (selon les normes typiques des moteurs à essence).
Les moteurs diesel - contrairement à ce qui est affirmé ci-dessus - ont des papillons des gaz ; ceux-ci régulent le débit d'air entrant - qui à son tour régule le couple, la puissance et le régime . . etc.
Une compression élevée peut être obtenue avec et sans modification de la course, et cela peut être fait en modifiant la longueur de la bielle (pas la même que la course) afin de placer le piston plus haut dans le bloc-cylindres et éventuellement en faisant saillie dans la chambre de combustion, et/ou en modifiant la géométrie du piston.
Une course plus importante peut et conduit souvent à un moment de couple instantané et composite plus important au vilebrequin (pensez à un effet de levier avec une grosse clé ; car ceci [plus plus de friction] est exactement ce que vous donnez le BMEP et/ou la force exercée sur le piston produit par chaque produit de combustion lorsqu'il est connecté au vilebrequin avec une longue course/"levier"); mais - comme mentionné - cela augmente également la friction.
Les moteurs diesel peuvent généralement exécuter une compression extrêmement élevée (beaucoup plus élevée que les moteurs à essence typiques) en raison du carburant qu'ils utilisent qui, entre autres, ne compresse pas -s'enflammer à des taux de compression qui seraient dans un moteur à essence typique.
Comme le disent les réponses et les notes ci-dessus ; le nom du jeu est toujours le couple.
Et c'est la raison pour laquelle les moteurs diesel sont fabriqués, en plus de la capacité de produire des couples élevés de manière fiable et (pour le travail effectué) économiquement.
HorsePower (une force liée à des objets [un camion] qui se déplacent en ligne droite et/ou dans un plan linéaire) est simplement un produit de couple (une force associée à des objets [un vilebrequin] qui tournent et/ou tournent); la quantité de couple produite dans un temps et/ou un régime donnés.
Puisqu'il y a vraiment quelques choses que l'ingénieur du groupe motopropulseur peut faire pour augmenter la sortie de n'importe quel moteur à piston (diesel/essence) (à part de, l'augmentation de la consommation de carburant et/ou de la capacité de balayage, l'augmentation de la capacité statique du moteur, l'augmentation de la compression, la réduction du frottement/du poids réciproque, etc.), veuillez noter que l'augmentation de la compression est directement liée à l'augmentation de l'efficacité et du rendement.
Contrairement, par exemple, à l'augmentation de la capacité statique du moteur ; car un chev 454 pouces cubes (< 7 litres) n'est pas nécessairement plus efficace que, disons, un V6 3 litres moderne - bien que le 454 chev soit probablement plus puissant - à condition que le V6 3 litres ne soit pas turbocompressé.
Même dans ce cas, turbocompressez le 454 et vous aurez un couple et une puissance prodigieux au-delà de 1500HP et peut-être approchant 2000HP à condition que tout le réglage/le ravitaillement soit fait correctement.
Les moteurs diesel sont donc conçus pour produire un couple important via le approches de conception mentionnées ci-dessus et compression/combustion très élevée.
La longueur de la course dans un moteur diesel a plus à voir avec la génération de couple maximum (à partir du produit de combustion) et/ou la conception - que la compression pure ; mais - comme indiqué ci-dessus - il peut également aider à la compression.
Le processus de combustion est complexe, et c'est un endroit où l'efficacité, l'économie et le couple/la puissance peuvent être maximisés.
C'est pourquoi nous voyons des voitures à essence modernes - en particulier les européennes - sortir toutes avec une injection directe ; comme la plupart des moteurs diesel depuis des années.
Comme de cette façon, le processus de combustion peut être mieux contrôlé pour toutes les conditions et "modes" de conduite.
Moteurs diesel - contrairement à la plupart des moteurs à essence typiques, en particulier ceux d'il y a une décennie - veillent presque toujours à ce qu'ils se déclenchent précisément au point mort haut (PMH) en raison du fait qu'ils reposent sur l'allumage par compression.
De nombreux moteurs à essence typiques - certains même aujourd'hui - sont sans précision pour déclencher chaque cycle de combustion au PMH en raison de la complexité d'un moteur et de la vitesse à laquelle les choses se déplacent à l'intérieur ; et lorsque cela ne se produit pas, l'efficacité et le couple chutent rapidement.
Plus un moteur tourne vite, plus il est difficile de s'assurer que chaque cycle de combustion se déclenche juste au PMH ; c'est l'une des raisons pour lesquelles les moteurs non diesel de nos jours ont tous des bobines individuelles (pour chaque fiche) et une certaine forme d'allumage électronique/contrôlé par ordinateur.
Comparativement, les moteurs diesel n'ont pas besoin de systèmes d'allumage électronique à tous, et ils n'ont pas non plus des vitesses de vilebrequin élevées (un diesel de paquebot fera rarement plus de 250 à 300 tr / min, si cela).
Les moteurs diesel sont également essentiellement construits pour générer un couple important à partir de très à faible vitesse du véhicule/moteur, et ils utilisent également un carburant qui a été conçu (à l'époque où le seul carburant à essence disponible était au plomb) pour faciliter un taux de compression très élevé.
C'est une erreur que les moteurs diesel soient bien plus efficace que les moteurs à essence modernes typiques.
Habituellement - il y a une dizaine d'années - c'était la capacité du moteur diesel à fournir un couple important à partir de bas régimes moteur/véhicule, combinée à sa capacité à supporter des taux de compression élevés, ainsi que le fait que les moteurs diesel étaient turbocompressés. ; qui a souvent fourni l'efficacité perçue et d'autres avantages par rapport au moteur à essence typique.
De nos jours - en particulier avec les produits à essence sans plomb qui supportent une compression élevée - les moteurs à essence typiques ne sont pas seulement turbocompressés, à injection directe et à taux de compression élevés - mais ils sont également capables des deux, d'une plus grande rotation du vilebrequin bandes passantes de vitesse que les diesels et produisant également de grands nombres de couple à de faibles vitesses de rotation du vilebrequin.
Cela atteint le même objectif que plusieurs des propositions de vente uniques que les diesels offraient auparavant.
Toujours , le moteur diesel bénéficiera de la popularité pendant un certain temps car le carburant diesel est légèrement moins cher que l'essence classique.
De plus, les moteurs diesel ; (a) sont robustes, (b) sont relativement simples, (c) ils fonctionnent généralement à basse vitesse [et sont donc des produits de couple et "raisonnablement" économiques/rentables], (d) ils ne nécessitent pas de système de soupapes sophistiqué et/ou des considérations relatives au système d'allumage, et, (e) lorsqu'ils sont conçus pour fonctionner en mode 2 temps, ils peuvent être mis en œuvre pour produire des sorties de couple plus importantes avec parfois une complexité égale ou moindre, en particulier en ce qui concerne les considérations de commande des soupapes.< /p>
Cela dit, je pense, la combinaison de la lente disparition de l'industrie des combustibles fossiles, des politiques carbone/pollution de la plupart des pays du premier monde, et aussi la montée des moteurs électriques hybrides/autonomes dans les véhicules de tourisme, va probablement - à moins qu'il n'évolue de manière significative - tuer le moteur diesel dans les 10 prochaines années.