Pour comprendre comment ces carburants se comportent dans les moteurs à combustion interne (IC), vous devez d'abord comprendre les propriétés des carburants et comment ils diffèrent.
Propriétés du carburant
L'essence (essence) et le diesel sont des liquides organiques plus légers que l'eau, le plus souvent produits à partir du pétrole. Le diesel nécessite beaucoup moins d'efforts pour produire - vous pouvez le fabriquer vous-même à partir d'huile de cuisson avec seulement quelques produits chimiques facilement disponibles.
L'essence est plus légère que le diesel, avec une densité d'environ les trois quarts de celle de l'eau et très volatile. Cela signifie qu'il s'évapore rapidement à température ambiante, c'est pourquoi il a une odeur si forte et est stocké dans des conteneurs fermés comme ceux-ci lorsqu'il ne fait pas le plein de carburant directement. Outre l'odeur, les vapeurs d'essence sont également des agents cancérigènes très puissants et des précurseurs de la formation de smog photochimique ("brun"), qui lors d'un incident particulièrement grave a été confondu avec une attaque à l'arme chimique .
Le diesel, par rapport à l'essence, n'est pas du tout très volatil. C'est en partie parce qu'il est moins raffiné; plus le distillat est proche du pétrole brut, plus il a tendance à être stable. Vous pouvez le stocker diesel dans un conteneur ouvert pendant de courtes périodes sans pertes importantes.
Point de rupture
Le point d'éclair , température à laquelle la pression de vapeur du liquide est suffisamment élevée pour que ses vapeurs s'enflamment en présence d'une source d'inflammation, est étroitement lié à la volatilité du liquide . En dessous de cette température, l'état d'équilibre sera tel que même si vous pouvez brûler la vapeur, par exemple avec une allumette allumée, la réaction de combustion serait localisée. Au-dessus du point d'éclair, la flamme provoquerait une réaction en chaîne qui se propage à travers ( enflamme ) le volume de carburant vaporisé.
Comme vous vous en doutez, la forte volatilité de l'essence entraîne un point d'éclair bien inférieur à celui du diesel. Wikipedia donne les valeurs comme −43 ° C (essence) et 52 ° C (diesel). Pour référence, cela signifie que si vous remplissez une piscine intérieure d'essence et laissez la pièce s'équilibrer, vous devrez refroidir cette pièce en dessous de −43 ° C ( environ les températures antarctiques ) avant qu'une allumette allumée ne provoque pas la pièce à exploser. Et même à une température bien inférieure au point d'éclair, ce match brûlerait très rapidement.
D'un autre côté, remplissez la même piscine de carburant diesel et vous devrez chauffer la pièce au-dessus de 52 ° C ( environ les températures de la vallée de la mort ) avant qu'une allumette allumée ne fasse exploser la pièce.
Ceci est différent de la température d'auto-inflammation, également indiquée dans l'article Wikipedia, qui est le point auquel vous n'avez plus besoin d'allumer la correspondance. Kaboom! Bien que l'essence ait le point d'éclair le plus bas, c'est le diesel qui a la température d'auto-inflammation la plus basse (256 ° C, contre 280 ° C, d'après l'article WP ci-dessus).
Alors que nous passons des carburants parlants aux moteurs parlants, le point n ° 1 à retenir est qu'avec une source d'allumage, l'essence s'enflamme en premier; sans source d'inflammation, le diesel s'enflamme en premier.
Propriétés du moteur
Le "moteur IC" est une large catégorie comprenant de nombreux types et technologies de moteur. La principale différence entre les moteurs diesel et essence conventionnels est liée à la manière dont le carburant est allumé (voir point 1 ci-dessus!): Les moteurs à essence utilisent généralement un allumage commandé et les moteurs diesel utilisent un allumage par compression .
Injection
Avant l'allumage, le carburant dans le réservoir doit être mélangé avec de l'air. Cela peut être fait de diverses manières et bien que le concept général soit simple, les propriétés du carburant ont un grand impact sur la façon dont ce mélange est obtenu.
Généralement, le carburant est atomisé dans le cylindre — pulvérisé par de petites buses appelées injecteurs de carburant — produisant de nombreuses très petites gouttelettes de carburant en suspension dans l'air. (Les voitures plus anciennes utilisaient une technologie différente pour créer le mélange air-carburant.) Plus le mélange air-carburant (ou "charge") est homogène, plus il brûle efficacement et complètement et mieux le moteur fonctionne globalement.
Notre objectif est de parvenir rapidement à un bon mélange carburant-air, d'enflammer le carburant, d'extraire son énergie (sous forme de travaux utiles) et de passer au coup suivant. C'est ainsi que nous obtenons la puissance ( travail au fil du temps ) du moteur. L'atomisation du combustible liquide le disperse et augmente sa surface, lui permettant de s'évaporer plus rapidement. La volatilité élevée de l'essence par rapport au diesel facilite beaucoup la vaporisation complète, obtenant cette charge homogène. Ce n'est pas nécessairement toujours un avantage, cependant - ce qui nous amène à considérer les propriétés des moteurs eux-mêmes.
Allumage
L'allumage par étincelle est peut-être la méthode la plus facile à comprendre; c'est comparable à l'analogie allumée précédente. La différence est qu'après avoir vaporisé le carburant et l'avoir mélangé à l'air, la source d'inflammation est une étincelle électrique plutôt qu'une flamme nue. Parce que l'étincelle contrôle le moment exact de l'allumage, nous pouvons nous assurer qu'il se produit au meilleur moment pendant la course du piston pour transférer la puissance à la transmission. Si l'allumage se produit au mauvais moment, il pourrait entraîner le piston dans la mauvaise direction ou brûler le carburant de manière incomplète. C'est ce qu'on appelle le cognement , et cela peut endommager définitivement le moteur.
De nombreux additifs ont été utilisés au cours du siècle dernier pour empêcher l’essence de s’enflammer sans étincelle, notamment le plomb et le MTBE . D'autres formulations sont conçues pour être utilisées dans des moteurs à essence hautes performances (qui ont des taux de compression plus élevés) ou pour améliorer les caractéristiques d'émission .
Allumage par compression
Dans un moteur diesel, il n'y a pas d'étincelle; au lieu de cela, l'air dans le cylindre est comprimé rapidement, le chauffant au- delà du point d'auto-inflammation du carburant. Une fois qu'il y a suffisamment d'énergie thermique disponible pour rendre la réaction de combustion spontanée, kaboom! Vous obtenez votre allumage. Mais il faut beaucoup de compression pour atteindre ce point, beaucoup plus que ce qui est nécessaire pour un fonctionnement efficace d'un moteur à allumage commandé. Ceci est mesuré en termes de rapport du volume du cylindre fermé au début et à la fin d'une course, également connu sous le nom de taux de compression du moteur.
Sans entrer dans tous les détails des cycles du moteur, voici une animation qui montre comment le volume du cylindre change lorsque le piston monte et descend:
4StrokeEngine Ortho 3D Small ( CC BY-SA 3.0 ou
GFDL ), par Zephyris (Travail personnel), de Wikimedia Commons
Un moteur à allumage commandé typique à essence a un taux de compression d'environ 10: 1, ce qui signifie que le volume du cylindre au début de la course de compression est 10 fois le volume du cylindre à la fin de la course. Les moteurs à allumage par compression à moteur diesel ont des taux de compression plus élevés, généralement autour de 17: 1 mais peuvent être plus élevés. Les taux de compression de l'essence et du diesel varient d'un moteur à l'autre; la chose à retenir est que les moteurs diesel ont des taux de compression nettement plus élevés que leurs homologues à essence équivalents.
Utilisation du mauvais carburant
Alors, que se passe-t-il lorsque vous utilisez de l'essence (essence) dans un moteur diesel, ou vice versa? Beaucoup de choses, mais en général, ce qui importe aux gens, c'est:
1. Le moteur fonctionnera-t-il?
Diesel dans un moteur à essence
Comme le note Trevor , des mesures de sécurité sont en place pour empêcher le remplissage d'un véhicule à essence avec du carburant diesel. Le diesel est également plus épais que l'essence, ce qui peut signifier des conduites de carburant et des injecteurs bouchés, mais supposons que le diesel pénètre réellement dans le moteur.
Rappelez-vous le point n ° 1 de notre discussion sur les carburants? Lorsqu'il s'agit d'allumage par étincelle, le diesel est plus difficile à allumer que l'essence. Il a un point d'éclair beaucoup plus élevé, nous devons donc augmenter sa température un peu avant que le moteur ait la moindre chance de tourner. Le taux de compression du moteur à allumage commandé est plus faible, ce qui signifie que le carburant n'est pas aussi chaud. Par conséquent, il est très probable que le moteur ne tourne pas du tout .
Si le moteur a un taux de compression suffisamment élevé et / ou s'il fait assez chaud - rappelez-vous, le point d'éclair du diesel se situe quelque part autour de la limite supérieure des températures de Death Valley - alors le moteur fonctionnera, mais pas très bien. Il peut également ne pas fonctionner très longtemps; vous pouvez atteindre l'allumage dans certains cylindres mais pas dans d'autres, dans certains coups mais pas dans d'autres, et éventuellement le carburant lui-même ou ses restes partiellement brûlés vont obstruer une partie du système. Même lorsque vous obtenez un allumage, vous obtiendrez moins de puissance car les régimes sont plus élevés (le diesel brûle plus lentement que l'essence) et la température est plus basse.
L'essence dans un moteur diesel
C'est à bien des égards un cas plus intéressant: il est plus facile de monter une buse d'essence dans un véhicule diesel à la pompe et l'essence plus mince peut ne pas avoir autant de mal à se déplacer dans un système de carburant conçu pour un diesel plus épais, donc nous pouvons être sûrs que le carburant atteindra le moteur.
Maintenant, nous sommes dans la situation opposée d'avant. Nous avons un carburant qui non seulement est beaucoup plus facile à allumer par étincelle que par compression (rappelez-vous, sa température d'auto-inflammation est plus élevée que celle du diesel), il est également formulé avec des additifs pour l'empêcher de s'enflammer sans étincelle afin qu'il n'endommage pas les moteurs il est conçu pour fonctionner. Et là encore, il est possible que le moteur ne tourne pas du tout .
Mais cela ne signifie pas nécessairement pas d'allumage! Je vais citer The Straight Dope pour cette partie de l'explication:
Étant donné que l'essence est conçue pour résister à l'auto-inflammation, l'essence d'un moteur diesel ne s'enflamme pas ou s'enflamme au mauvais moment. Certains moteurs diesel fonctionnent plus maigres que les moteurs à essence (ce qui signifie que le mélange air-carburant a une proportion d'air plus élevée qu'un moteur à essence). Cela augmente les chances que l'essence ne s'enflamme pas et que du carburant non brûlé soit envoyé dans le système d'échappement chaud - où, ironiquement, il pourrait s'enflammer, ce qui pourrait endommager les gaz d'échappement.
Cela nous amène à:
2. Le moteur sera-t-il endommagé?
Les moteurs diesel sont souvent perçus comme "plus durs" - ils sont construits pour résister aux pressions beaucoup plus élevées qui accompagnent leurs taux de compression élevés et, au moins aux États-Unis, ils sont généralement commercialisés dans des véhicules et des camions plus gros. Ils fournissent plus de couple, ils déplacent de lourdes charges, ils sont utilisés dans des générateurs et des équipements industriels; il est donc ironique que le fait de mettre de l'essence dans un moteur diesel soit beaucoup plus susceptible de causer des dommages importants au véhicule que l'inverse.
En plus du risque de vapeurs d'essence en passant par le moteur d'exploser dans d' autres systèmes, si le moteur ne parvient à enflammer l'essence dans le cylindre, Trevor a fait remarquer que l'essence fournira plus mince moins de lubrification du moteur; même à des régimes diesel, il ne faudra pas trop de temps pour que le moteur se déchire sans une lubrification appropriée. L'article de Straight Dope mentionne également une perte de lubrification pouvant endommager la pompe à carburant.
Bottom Line
Dans les deux cas, il est possible d'allumer le carburant et d'entraîner les pistons, ce qui signifie que le moteur pourrait mal tourner. Mais c'est beaucoup mieux pour le véhicule si le moteur ne tourne pas - en particulier pour le véhicule diesel, qui est plus susceptible d'être endommagé par l'essence (et pourrait théoriquement exploser!). Nous ne sommes pas ici pour donner des conseils d'entretien automobile, mais si vous comprenez le problème d'un point de vue technique, il devrait être clair que le meilleur scénario ici est que vous découvriez le problème avant de démarrer le véhicule, afin que le réservoir de carburant puisse être vidangé et rempli avec le bon type de carburant.
Et rappelez-vous, les enfants: n'essayez pas cela à la maison!
