Comprendre les moteurs Lean Burn

Dans un moteur à combustion interne, la combustion pauvre fait référence à la combustion de carburant avec un excès d'air. Le rapport air-carburant dans les moteurs à mélange pauvre peut être aussi bas que 65:1. (en masse). En comparaison, le rapport air/carburant requis pour brûler l'essence de manière stœchiométrique est de 14,64:1. Dans un moteur à mélange pauvre, le surplus d'air produit beaucoup moins d'hydrocarbures. Des rapports air-carburant élevés peuvent également être utilisés pour réduire les pertes d'étranglement, qui sont produites par diverses techniques de gestion de la puissance du moteur.

Dans cet article, vous apprendrez la définition, les applications, le schéma, le fonctionnement, les avantages et les inconvénients des moteurs à mélange pauvre.

Qu'est-ce qu'un moteur à mélange pauvre ?

Bien que les moteurs à mélange pauvre ou diesel consomment moins de carburant et émettent moins de CO2 que les moteurs existants à rapport air/carburant stoechiométrique, la présence d'O2 dans leurs émissions inhibe l'utilisation des catalyseurs actuels de type « trois voies ». En conséquence, des catalyseurs capables de convertir les NOx en N2 dans les émissions de moteur contenant de l'oxygène sont nécessaires. Le terme « mélange pauvre » est relativement explicite. C'est une petite quantité de carburant délivrée et consommée dans la chambre de combustion d'un moteur. Le rapport air-carburant normal est d'environ 15:1. (15 parts d'air pour 1 part de carburant). Les vrais ratios de mélange pauvre peuvent atteindre 23:1.

Les moteurs à combustion pauvre (à essence et diesel) ont une meilleure économie de carburant et des émissions inférieures à celles des moteurs qui ont été traditionnellement réglés. De par leur nature même, ils consomment moins de carburant et produisent moins d'hydrocarbures imbrûlés et de gaz à effet de serre qu'un moteur à combustion « normal » comparable tout en fournissant la même quantité de puissance. Des taux de compression plus élevés dans la chambre de combustion (pression de cylindre plus élevée), un tourbillon d'admission d'air substantiel et une injection directe de carburant à dosage pauvre de précision sont utilisés pour atteindre des conditions de combustion pauvre.

Les applications des systèmes à mélange pauvre sont courantes dans toutes sortes de véhicules utilitaires tels que Honda, Toyota, Mitsubishi, les moteurs à essence lourds et également les moteurs diesel.

Schéma d'un moteur à mélange pauvre :

Principe de fonctionnement :

Le fonctionnement d'un moteur à mélange pauvre est moins complexe et peut être facilement compris. dans son fonctionnement, les pertes d'étranglement peuvent être réduites en utilisant un mode de combustion pauvre. En fonctionnement normal à vitesse constante, un moteur dans un véhicule conventionnel est dimensionné pour fournir la puissance nécessaire à l'accélération, mais il doit fonctionner bien en dessous de ce point. Normalement, la puissance est réduite en fermant partiellement l'accélérateur. Le travail accru requis pour pomper l'air via l'accélérateur, d'autre part, diminue l'efficacité. Une puissance inférieure peut être obtenue avec l'accélérateur plus proche de l'ouverture complète si le rapport carburant/air est réduit, et l'efficacité pendant la conduite normale (en dessous des capacités de couple maximales du moteur) peut être améliorée.

Les moteurs à combustion pauvre peuvent utiliser des taux de compression plus élevés, ce qui se traduit par des performances supérieures, un rendement énergétique et des émissions d'hydrocarbures réduites par rapport aux moteurs à essence traditionnels. Les moteurs à injection directe sont le seul moyen d'obtenir des mélanges ultra-pauvres avec des rapports air-carburant élevés.

Le principal inconvénient de la combustion propre est que la réduction des émissions de NOx nécessite l'utilisation d'un système de convertisseur catalytique compliqué. Les convertisseurs catalytiques à 3 voies actuels nécessitent un équilibre des polluants au niveau de l'orifice d'échappement pour effectuer les réactions d'oxydation et de réduction. Par conséquent, la plupart des moteurs modernes roulent et ralentissent au point stœchiométrique ou à proximité.

Regardez la vidéo ci-dessous pour en savoir plus sur le fonctionnement d'un moteur à mélange pauvre :

Avantages et inconvénients du moteur à mélange pauvre

Avantages :

Vous trouverez ci-dessous les avantages d'un moteur à mélange pauvre dans ses différentes applications :

• Amélioration de l'efficacité énergétique
• Réduire le nombre d'hydrocarbures non brûlés et de gaz à effet de serre rejetés dans l'atmosphère
• Un mode de combustion pauvre est une technique permettant de réduire les pertes d'étranglement.

Inconvénients :

Malgré les bons avantages d'un moteur à mélange pauvre, certaines limitations se produisent toujours. Vous trouverez ci-dessous les inconvénients des moteurs à mélange pauvre dans leurs diverses applications :

• Pour réduire les émissions de NOx, la combustion pauvre nécessite un système de convertisseur catalytique compliqué.
• Coûts relativement élevés

Conclusion

Les moteurs à combustion pauvre (à essence et diesel) ont une meilleure économie de carburant et des émissions inférieures à celles des moteurs qui ont été traditionnellement réglés. De par leur nature même, ils consomment moins de carburant et produisent moins d'hydrocarbures imbrûlés et de gaz à effet de serre qu'un moteur à combustion « normal » comparable tout en fournissant la même quantité de puissance. C'est tout pour cet article, où la définition, les applications, le schéma, le fonctionnement, les avantages et les inconvénients d'un moteur à mélange pauvre sont discutés.

J'espère que vous apprendrez beaucoup de la lecture, si c'est le cas, veuillez partager avec d'autres étudiants. Merci d'avoir lu, à bientôt !