Moteur Diesel

 

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Pourquoi la mousse isolante? Fibre de cellulose Source: Prévention au radon Source: Fire Proof Technologie Fiche Technique. Fibre de Cellulose Fiche Technique. J'ai envoyé un plan à votre adresse courriel via We transfer. Hesterberg [ 23 ] , [ 24 ] et John C. Wall [ 25 ] , chercheurs travaillant ou ayant travaillé pour l'industrie du Diesel [ 26 ] , mettent en avant les progrès réalisés par cette technologie pour demander une réévaluation des risques qu'elle fait peser sur la santé des populations [ 27 ].

En France, le Diesel profite d'une fiscalité avantageuse depuis l'époque de l' après-guerre. Il s'agissait alors de favoriser les transports routiers, l'agriculture et l'artisanat, qui avaient particulièrement recours à cette motorisation. Au cours des années , les constructeurs de voiture de tourisme se lancent à leur tour à la suite du deuxième choc pétrolier.

L'expertise de Peugeot en la matière, et le choix de Renault de développer à son tour cette technologie, conduisent l' État français à poursuivre sa politique de soutien envers le Diesel. Une seconde composante a toutefois été ajoutée à la TVS à compter du 1 er octobre , afin de prendre en compte les émissions de polluants atmosphériques.

Calculée sur la base de l'année de mise en circulation du véhicule et du type de motorisation, cette seconde composante pénalise les véhicules Diesel, notamment les plus anciens [ 29 ]. Depuis , chaque modification des barèmes de la fiscalité sur les carburants a été l'occasion de légèrement réduire l'écart de fiscalité entre gazole et essence.

Cette réduction a été sensible notamment en et en Les voix de plus en plus nombreuses à s'élever contre ce carburant, notamment en raison de ses émissions de particules fines, amènent le gouvernement à en relever les taxes. Le scandale de l' affaire Volkswagen en septembre confirme l' État français dans ses choix: Les gros véhicules Diesel sont par ailleurs soumis à un malus plus faible que les véhicules à essence de même puissance dans le cadre du bonus-malus écologique , car ils émettent moins de CO 2.

Ils pouvaient même initialement faire l'objet d'un bonus, notamment les véhicules hybrides Diesel-électriques, mais cette disposition a été supprimée [ 32 ]. Au contraire, les acheteurs de véhicules électriques ou hybrides peuvent bénéficier d'un bonus supplémentaire si leur achat s'accompagne de la mise au rebut d'un véhicule Diesel ancien [ 33 ].

Les premiers moteurs Diesel étaient beaucoup plus lourds, bruyants et bien moins puissants que leurs homologues à essence. Ces inconvénients ont été partiellement éliminés sur les véhicules modernes grâce, en particulier, au turbocompresseur à géométrie variable, à l' injection directe à rampe commune ou à l' injection très haute pression.

Cependant, à puissance égale, ces moteurs restent plus lourds que leurs homologues à essence du fait des contraintes mécaniques et thermiques plus élevées. Du fait de son principe même, qui impose, pour un rendement optimal, une forte présence d'air dans la chambre et de hautes pressions et températures, le moteur Diesel induit un certain nombre de réactions chimiques indésirables qui conduisent à l'apparition et au rejet de particules et de gaz nocifs.

D'une part, la réaction entre l'oxygène et l'azote présents dans l'air engendre l'apparition d' oxydes d'azote NO x. De l'autre, les noyaux de carbone engendrés par la combustion se combinent à l'oxygène et aux diverses impuretés contenues dans le gazole pour former des particules, telles les hydrocarbures aromatiques polycycliques HAP et des composés oxygénés comme les aldéhydes. Ces phénomènes sont d'autant plus importants que la concentration en air et la température de la chambre sont élevés.

S'ajoute encore dans les gaz d'échappement la présence de métaux et d' hydrocarbures imbrûlés. Une étude de menée par l' ADEME a tenté de dresser la liste et la composition des émissions dues à des véhicules équipés de moteurs Diesel. Certaines peuvent aller jusqu'à la taille de nanoparticules , mais ce sont les plus grosses qui ressortent par leur teneur non négligeable en douze types de métaux, et cinq des 17 HAP classés comme polluants prioritaires par l' EPA , dont du benzanthracène , considéré par l'agence américaine comme à fort risque cancérogène [ N 6 ].

Certains de ces rejets sont dus à la combustion, d'autres à l'usure du moteur. Certains enfin, comme le zinc ou le manganèse , se retrouvent aussi dans les particules plus fines en raison de leur présence dans les additifs du carburant et des lubrifiants. Plus généralement, de nombreux facteurs concernant la qualité du gazole peuvent accroître la présence de particules: À l'inverse, une quantité importante de composés oxygénés limite l'émission de particules.

L'étude remarque en outre l'impact positif notable qu'offrent les systèmes de dépollution, comme les catalyseurs ou les FAP [ B 3 ]. Une analyse complémentaire de l'ADEME rapporte que les hydrocarbures rejetés se composent essentiellement d' éthane , d' éthylène et d'hydrocarbures légers. Elle établit également que les aldéhydes émis sont en majorité du formaldéhyde , classé comme cancérigène avéré par le CIRC.

L'agence ne fournit cependant pas les quantités mesurées, et surtout précise que l'utilisation du FAP en réduit la quasi totalité émise les restantes provenant pour l'essentiel des phases de démarrage à froid [ B 2 ]. Les normes européennes d'émission ont été progressivement durcies: Il n'existe toujours aucun plafond pour le cas particulier des NO 2 [ 36 ]. Des tests réalisés sur 52 véhicules équipés de moteurs Diesel et reproduisant les conditions réelles de conduite sur route ont toutefois révélé qu'aucun des modèles testés ne respectaient les règles relatives aux émissions de CO 2 et de NO x qui prévalaient lors de leur mise sur le marché.

Les émissions d'oxydes d'azote notamment étaient de 5 à 10 fois supérieures aux limites autorisées par les normes Euro 5 ou 6 selon les modèles [ 37 ]. Les normes européennes d'émission fixent un niveau maximal pour les oxydes d'azote émis par les nouveaux véhicules Diesel mis sur le marché. On distingue le NO 2 des autres oxydes d'azote NO x. Sur les muqueuses nasales, de la sphère ORL et des poumons , il se combine avec l'humidité et y forme de l' acide nitrique.

La part de NO 2 est plus importante pour les véhicules à moteurs Diesel que pour ceux utilisant l'essence de norme Euro équivalente. Le dioxyde d'azote n'est pas pris en compte en tant que tel dans ces normes d'émission [ 38 ] , qui fixent des seuils pour l'ensemble des NO x. En juin , l' agence américaine de protection de l'environnement EPA a proposé, sur des bases scientifiques, de durcir la réglementation sur les émissions de NO 2 par les véhicules [ 39 ] avec:.

En France, en , les émissions de NO 2 par les moteurs Diesel n'ayant pas diminué depuis plus de dix ans des années à , l' Agence française de sécurité sanitaire de l'environnement et du travail AFSSET [ 40 ] a appelé — sans attendre les futures normes européennes — à réduire ces émissions [ 40 ].

Les pots catalytiques se développent, de même depuis que le filtre à particules FAP sur les nouveaux moteurs Diesel.

À partir de mai des études montrent que les systèmes de dépollution des voitures de dernière génération, devant respecter la norme Euro 6, ne fonctionnent généralement pas au plein de leur capacité, les industriels ayant choisi d'en limiter l'efficacité au seul respect des tests d'homologation européens.

Les oxydes d'azote sont des précurseurs de la pollution à l' ozone , surtout par temps ensoleillé et lors de canicules [ 42 ] et par temps brumeux comme lors du smog de janvier à Pékin [ 43 ] ils contribuent à la production de sulfates quand l'activité photochimique est réduite [ 43 ].

Elles sont source d'insuffisances respiratoires et de certains cancers une hausse du taux de particules fines PM 2. Le risque est identique chez les fumeurs et les non-fumeurs. Il ne semble pas exister de seuil sous lequel il n'y aurait plus de risque [ 50 ] , [ 51 ] , [ 52 ] , [ 53 ] , [ 54 ] , [ 55 ]. Les particules en suspension émises par les pots d'échappement de moteurs Diesel peuvent être inhalées et se déposer dans les voies respiratoires, plus ou moins profondément selon leur taille.

Le risque de toxicité varie selon le sujet touché et le type de particule inhalées, mais reste réel même en présence de faibles concentrations. Les particules les plus fines sont considérées comme les plus dangereuses car leur petite taille leur permet de pénétrer plus profondément, jusque dans les alvéoles pulmonaires. L'impact sanitaire associé va de complications respiratoires telles l' asthme à un risque accru d'apparition de cancers [ B 1 ].

Il a reconnu le 17 mars , devant la même commission, avoir reçu du pétrolier Total cinquante mille à soixante mille euros par an depuis la fin des années Libération et Le Canard enchaîné avaient révélé la veille que le professeur exerçait depuis les fonctions de médecin-conseil pour Total, chargé de conseiller les cadres dirigeants du groupe en cas de problèmes de santé [ 56 ].

En Allemagne , en février , le Tribunal administratif fédéral a ouvert la voie aux interdictions des vieux véhicules diesel dans les grandes villes. Excepté les véhicules répondant à la norme Euro 6 , plus de neuf millions de véhicules diesel aux normes plus anciennes, Euro 4 et Euro 5 notamment, sont concernés.

Plusieurs grandes villes avaient décidé d'interdire ces véhicules anciens, mais le lobby de l'automobile avait demandé l'annulation de ces interdictions.

L'association de protection de l'environnement Deutsche Umwelthilfe DUH est à l'origine de ces interdictions, soulignant que les niveaux de particules enregistrés n'étaient pas conformes aux normes européennes d'émissions d'oxyde d'azote NOx. Les émissions des moteurs Diesel sont classées depuis dans la catégorie des cancérigènes certains par le Centre international de recherche sur le cancer CIRC.

Le caractère toxique et surtout cancérigène du Diesel était depuis longtemps débattu. Les moteurs d'avant les années ont progressivement inquiété du fait de leur impact visuel fumées opaques et noires et leur potentiel risque sanitaire pour l'homme. Les recherches se sont intensifiées, prouvant que les particules qu'ils dégageaient s'avéraient souvent mutagènes , et donc possiblement cancérigènes. L' INSERM a réalisé, en , une synthèse de la quarantaine d'études ayant analysé l'effet cancérigène du Diesel depuis les années Toutes portent sur des sujets exposés professionnellement aux fumées du gazole: Les résultats concluent à des risques accrus, souvent de manière significative, d'apparition de cancers du poumon.

Une relation semble également se révéler entre ces risques et la durée d'exposition aux émissions. L'institut met toutefois en garde sur les probables perturbations induites par la consommation de tabac et l'exposition à l'amiante. Si un débat épidémiologique est en cours pour mesurer l'impact de ces deux éléments, l'INSERM estime malgré tout qu'il ne peut suffire à changer drastiquement les conclusions.

En , le CIRC, qui classait depuis les émissions Diesel parmi les cancérigènes probables pour l'homme groupe 2A , a modifié son évaluation et les classe désormais dans la catégorie des cancérigènes certains groupe 1.

L'agence s'inquiète aussi d'une association possible avec le cancer de la vessie [ 61 ]. Les oxydes d'azote sont des gaz très toxiques, notamment le NO 2. Ils pénètrent dans les poumons, irritent les bronches et réduisent la capacité du sang à oxygéner les cellules. Ils sont particulièrement nocifs pour les enfants et les asthmatiques [ 62 ] , [ 63 ].

Les particules fines, outre leur effet sur le risque de cancer, peuvent être à l'origine d'autres maladies, comme l'asthme et la bronchopneumopathie chronique obstructive BPCO [ 64 ].

L'ozone produit par transformation des oxydes d'azote par temps chaud sous l'effet des rayons ultraviolet du soleil est aussi un gaz irritant pour les bronches, le nez, la gorge et les yeux [ 65 ]. Le Diesel cause un risque accru de décès chez les cheminots. Les lieux les plus exposés sont les tunnels routiers ou ferroviaires , certains lieux industriels dont lieux de travail confinés garages , docks ou souterrains, miniers en particulier [ 66 ] , [ 67 ].

Il cause des troubles respiratoires 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. En , le lobby minier Américain Mining Awareness Resource Groupe s'est opposé à la publication d'études sur les effets sur la santé des mineurs des gaz d'échappement des moteurs Diesel [ 68 ]. Les oxydes d'azote sont des précurseurs de l'ozone, un gaz à effet de serre qui contribue au réchauffement climatique.

Par ailleurs, le NO 2 réagit au contact de l'eau, et entraîne la formation d' acide nitrique , conduisant à un phénomène d' eutrophisation des lacs et cours d'eau et à la formation de pluies acides [ 69 ]. Les rejets soufrés des moteurs Diesel étaient précédemment un facteur important de la formation de pluies acides, mais la règlementation limite désormais la quantité de soufre dans le gazole. La réduction du niveau sonore de fonctionnement dépend beaucoup de la gestion de l'injection et des dispositifs d' insonorisation , néanmoins, des progrès sont encore à faire, les moteurs Diesel étant toujours plus bruyants que ceux à essence.

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. L'optimisation des moteurs Diesel au fil des années a conduit au développement de technologies nouvelles, en particulier dans les domaines de la combustion et de la dépollution.

Ce sont elles qui permettent aux constructeurs de passer les normes toujours plus contraignantes en vigueur. Le groupe Volkswagen a ainsi pu homologuer fin différents modèles Q7, Jetta, A4… aux États-Unis, pourtant soumis aux très sévères normes Tier2 , Bin5 , et LEV 2 en Californie [ N 7 ] , [ 70 ] mais il est apparu en lors de l' affaire Volkswagen que ces normes n'étaient pas toujours respectées.

Ces technologies se sont également généralisées aux camions, contraints de respecter les niveaux d'émission Euro VI depuis le 31 décembre La suralimentation est une technique permettant d'améliorer le rendement du moteur. Elle consiste à augmenter le taux de compression de l'air aspiré pour accroître celui du mélange. On utilise pour cela un compresseur, qui augmente la quantité d'air introduite dans le moteur pour une même quantité de gazole.

Cet apport supplémentaire en oxygène lutte contre la formation de gaz chauds non propices à la combustion, permettant ainsi d'augmenter le taux de détente des gaz, et donc la puissance engendrée, sans pour autant injecter plus de carburant [ 71 ]. La technique a d'abord fait ses preuves dans l'aviation, où l'altitude induit une réduction de la densité de l'air entrant donc de sa teneur en oxygène , mais s'est ensuite répandue à tous les moteurs thermiques.

Il existe un grand nombre de solutions pour comprimer l'air d'admission. On peut citer notamment [ 72 ]:. Cette technique consiste à injecter le carburant directement dans la chambre , et non plus en amont comme dans les systèmes à injection indirecte. Elle permet de contrôler précisément la zone où on injecte le gazole, et d'ainsi optimiser la combustion du mélange.

Si l'injection directe existe depuis les débuts du Diesel, elle a longtemps été réservée aux moteurs lents utilisés dans l'industrie, la navale ou les poids-lourds. Des raisons techniques fumées et bruit supérieurs, gradient de pression trop élevé contraignaient à utiliser des pistons très solides et très lourds, incompatibles avec des encombrements réduits et des vitesses d'utilisation élevées.

Il faut attendre et le Toyota Land Cruiser HJ61 pour voir le premier moteur Diesel à injection directe le célèbre 12HT installé sur un véhicule particulier [ 73 ]. De nouveaux dispositifs sont apparus dernièrement pour contrôler plus finement encore la qualité d'injection.

Certains moteurs sont ainsi équipés d'injecteurs-pompe, qui régulent la pression d'injection individuellement dans chaque cylindre [ 74 ]. D'autres utilisent une rampe commune , où, à l'inverse, la pression est régulée dans un rail, duquel partent tous les injecteurs.

Celle-ci est de plus en plus souvent combinée à des injecteurs piézo-électriques , dont le pilotage par impulsions électriques permet une gestion plus fine, et décorrélée du vilebrequin [ 75 ]. Associée à un pilotage précis des injecteurs, elle assure une pulvérisation du gazole continue, constante et bien répartie, essentielle pour une bonne combustion [ N 9 ] , [ 76 ].

Le moteur Diesel fonctionnant par auto-allumage à partir d'une certaine température, le démarrage à froid est impossible sans l'aide d'un apport de chaleur extérieur. Une alternative consiste à réchauffer l'air admis, à l'aide de systèmes qui agissent en amont de la chambre [ 77 ]. En l'absence ou en complément de ces dispositifs, les constructeurs peuvent enfin réguler les injecteurs pour opérer une surcharge d'injection au démarrage.

Pour les moteurs de bateaux à huile lourde, on préchauffe le combustible à une température élevée avant d'entamer la procédure de démarrage. Pour certaines particules difficilement combustibles, un filtre à particules FAP peut s'avérer nécessaire. Cette technologie s'est généralisée à partir de , lors de la mise en place de la Norme européenne d'émission Euro V camions.

Elle ne peut cependant pas filtrer les particules les plus fines. Le FAP est donc généralement combiné à des catalyseurs le précédant dans la chaîne d'échappement, de manière à ne plus avoir, en théorie, qu'à bloquer les particules les plus grosses et les imbrûlés [ 78 ].

Le problème majeur d'un FAP est qu'il voit progressivement les particules retenues s'amasser en suies , au risque de bloquer l'élément filtrant. Il faut donc procéder régulièrement à sa régénération, en brûlant ces suies.

Si la régénération du FAP peut avoir lieu toute seule, à vitesse élevée, elle s'opère généralement par une injection de plus dans la chambre en fin de combustion, quand le moteur détecte un excédent de pression sur le FAP. La technique engendre toutefois des émissions supplémentaires de NO x du fait de l'injection complémentaire , et d' HC et CO dus à la combustion proprement dite des suies.

De nouveaux FAP sont à l'étude pour pallier ce problème, notamment par le biais de nouveaux additifs, de technologies de filtrage plus pointues, et du perfectionnement des diagnostics embarqués. En , l'analyse des rejets occasionnés sur deux ans par une flotte de taxis des Peugeot 2.

Une analyse des FAP à l'issue des tests montre une faible quantité de métaux piégés dans le filtre, avec une très forte prédominance de sulfate et de soufre.

Plusieurs systèmes coexistent pour lutter contre la formation de NO x et de particules fines. Le plus courant à ce jour est la recirculation des gaz d'échappement. Il consiste à réintroduire une partie des gaz d'échappement dans le circuit d'admission, après les avoir refroidis pour éviter une température trop élevée dans la chambre de combustion. La vanne qui pilote la portion dérivée du collecteur d'échappement peut cependant s'encrasser, notamment à bas régime moteur.

Pour contrer cet inconvénient, on peut recourir à un additif , ou faire monter le régime moteur, par exemple en circulant sur autoroute [ 79 ] , [ 80 ]. Une autre technologie très répandue est la réduction catalytique sélective ou SCR, pour Selective Catalytic Reduction , qui recourt à un additif à base d'urée injecté dans le pot catalytique pour trier les particules émises.

La catalyse des NO x est assez délicate, car ils sont relativement stables et peuvent prendre plusieurs heures à se désagréger sous les ultraviolets de la lumière du jour. Ils produisent alors de l' ozone O 3 , gaz très irritant, toxique, donc nuisible en basse atmosphère bien qu'indispensable en haute altitude [ 81 ].

De plus, ce système impose la présence d'une température élevée pour être efficace, nécessitant une plus ou moins longue période de chauffe selon les conditions extérieures. Ce phénomène pose le problème de l'adaptation des motorisations thermiques à la circulation urbaine, caractérisée par des trajets plutôt courts. C'est pourquoi certains pots catalytiques sont équipés de dispositifs favorisant leur montée en température. Pour les véhicules particuliers, les choix technologiques ne sont pas encore figés.

Il est encore possible de voir émerger des choix alternatifs de dosage d' ammoniac solide SCR ou metal ammine [ 82 ]. Les progrès techniques en matière d'optimisation et de dépollution du moteur ne doivent pas faire oublier qu'avec le temps, les systèmes employés s'usent et perdent en efficacité. Il est donc nécessaire de suivre leur état, afin de les faire contrôler, voire remplacer si nécessaire.

Cette situation a conduit les constructeurs à mettre en place une surveillance continue du véhicule, puis d'élargir petit à petit leur champ d'action. Le système de diagnostic embarqué vérifie en permanence le fonctionnement des différents dispositifs: Cela permet en théorie de maintenir les systèmes à un état optimal, et donc d'en limiter les pertes de performances en matière d'émissions [ 83 ].

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. Toutefois, cette amélioration a un coût énergétique et environnemental: Toutefois, de fortes difficultés se font jour: Une bonne façon de limiter la teneur en aromatiques en même temps que d'élever l' indice de cétane et d'améliorer la tenue au froid serait de davantage recourir à l' hydrocraquage pour l'obtention de gazole, mais ceci requiert des investissements élevés.

Par ailleurs, les pétroliers demeurent hostiles à l'incorporation de produits oxygénés dans les carburants.