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Pour provoquer la combustion dans un moteur thermique, deux éléments clés sont nécessaires : le carburant et le comburant. Dans le cas d'un moteur diesel, l'alimentation en air joue un rôle crucial pour optimiser la combustion et garantir le bon fonctionnement du moteur.
La première chose que croisera le comburant admis dans un moteur sera le filtre à air. Ce dernier a la charge de coincer et retenir le plus de particules possibles afin d'éviter qu'elles n'aillent pas abîmer les entrailles du moteur (chambre de combustion). Cependant, il existe plusieurs réglages / calibres de filtres à air.
Plus un filtre retiendra de particules, moins il laissera l'air passer facilement : cela réduira un peu la puissance du moteur (qui respire alors un peu moins bien) mais cela améliorera la qualité de l'air qui entrera dans le moteur (moins de particules parasites).
Sur les moteurs modernes, un capteur, le débitmètre, permet d'indiquer au calculateur moteur la masse d'air qui arrive dans le moteur ainsi que sa température. Le débitmètre indique la masse d'air entrante et sa température.
Le collecteur d'admission est l'une des toutes dernières étapes du chemin parcouru par l'air admis. Il s'agit ici de répartir l'air qui arrive dans chaque cylindre : le chemin se divise alors en plusieurs voies (dépend du nombre de cylindres dans le moteur). Un capteur de pression et de température permet au calculateur de piloter plus finement le moteur.
La pression dans le collecteur est basse sur les essences à faible charge (papillon pas totalement ouvert, faible accélération) tandis qu'elle est toujours positive (> 1 bar) sur les diesels. Sur les essences à injections indirecte, les injecteurs sont placés sur le collecteur pour vaporiser le carburant à cet endroit.
Une vanne EGR est présente sur les moteurs modernes. Elle permet de renvoyer une partie des gaz vers le collecteur d'admission pour qu'ils passent de nouveau dans les cylindres (permet de réduire la pollution : NOx grâce au refroidissement de la combustion.
Destiné à augmenter les performances du moteur, le turbo va permettre d'envoyer plus d'air dans le moteur. Au lieu de se limiter à l'aspiration naturelle du moteur (par le mouvement des pistons), on ajoute un système qui va en plus "souffler" beaucoup d'air à l'intérieur. De cette manière, on peut alors aussi augmenter la quantité de carburant et donc la combustion (combustion plus intense = plus de puissance).
Un turbo marche bien dans les hauts régimes car il s'alimente par les flux d'échappement (plus importants à haut régime). Dans le cas d'un moteur turbo, on fait en sorte de refroidir l'air envoyé par le compresseur (le turbo donc) car ce dernier a été légèrement chauffé lors de sa compression (un gaz comprimé chauffe naturellement). Mais surtout, refroidir l'air permet d'en insérer plus dans la chambre de combustion (un gaz froid prend moins de place qu'un gaz chaud).
Convertir l’air ambiant en air comprimé pour s’en servir comme source d’énergie et alimenter des outils, c’est l’une des fonctions principales d’un compresseur. Mais comment fonctionne un compresseur exactement ? Un compresseur est une machine qui permet d’augmenter la pression d’un gaz, notamment de l’air, et donc son énergie. Pour simplifier, le compresseur est l’opposé d’un diffuseur d’air par exemple.
Pour faire une comparaison facile : l’air comprimé se compose de molécules de gaz (azote + oxygène), ce qui forme une molécule d’air. Chaque molécule d’air a une énergie. Cette énergie a une vitesse qui va s’accélérer au fur et à mesure que la molécule est chauffée. Lorsque l’on compresse de l’air, la température de l’air va alors s’élever et les molécules vont se déplacer de manière plus rapide. C’est ce qu’il se passe lorsque l’on gonfle un ballon. On insère une quantité d’air dans un contenant restreint, ce qui va comprimer l’air.
Les compresseurs sont largement utilisés dans de nombreux endroits - ils peuvent être trouvés à la fois dans un ménage moyen et dans les grandes installations industrielles. L’air comprimé est utilisé pour alimenter des outils pneumatiques tels que des clés à chocs, des pistolets à peinture et des marteaux pneumatiques. Les compresseurs sont également un élément clé des systèmes de réfrigération et de climatisation, où ils permettent la circulation du réfrigérant dans un cycle thermodynamique. Dans les industries chimiques et gazières, ils sont utilisés pour transporter et stocker des gaz sous haute pression.
Les compresseurs d’air à piston sont les plus courants sur le marché en raison de leur compacité et de leur mobilité, ce qui les rend très pratiques. Souvent utilisés pour des activités de loisir, comme le bricolage, ils sont aussi fréquemment présents dans l’industrie automobile, ainsi que dans les ateliers de menuiserie ou de métallurgie. Un compresseur à piston n’est pas conçu pour une utilisation continue ; il fonctionne par cycles de compression, alternant entre des phases actives et des phases de repos. Ce type de compresseur utilise un ou plusieurs pistons qui, dans un mouvement alternatif vertical, pompent de l’air.
Les compresseurs à vis, bien que moins répandus que les compresseurs à piston, sont essentiels dans les secteurs industriels nécessitant des machines performantes pour un fonctionnement continu. Contrairement aux compresseurs à piston, qui utilisent des pistons pour comprimer l’air, les compresseurs à vis fonctionnent grâce à des rotors hélicoïdaux (rotors mâle et femelle) qui, en tournant, emprisonnent et compriment l’air. Bien qu’il existe des compresseurs à vis en version sans huile, chez Airpress, nous avons opté pour des compresseurs à vis lubrifiés en raison de leur durabilité. L’huile utilisée dans ces compresseurs assure la lubrification, l’étanchéité et le refroidissement des rotors, contribuant ainsi à une longue durée de vie de l’équipement.
Un compresseur est composé de plusieurs composants clés qui, ensemble, permettent une compression efficace de l’air et son utilisation ultérieure. L’élément de base est la tête de compression, qui peut être de type piston ou à vis, selon le type d’appareil. Un moteur électrique ou à combustion entraîne le compresseur, transmettant l’énergie au vilebrequin ou aux vis de compression. Un système de refroidissement dissipe la chaleur générée pendant le fonctionnement, évitant ainsi la surchauffe. De plus, chaque compresseur est équipé de filtres à air comprimé, qui nettoient l’air aspiré, et de soupapes de sécurité, qui régulent la pression et protègent l’appareil contre les surcharges. Pour garantir la qualité appropriée de l’air comprimé, des sécheurs d’air pour compresseur et des séparateurs (purgeurs) de condensats sont utilisés pour éliminer l’excès d’humidité.
Un compresseur fonctionne en comprimant l’air, augmentant sa pression et permettant son utilisation ultérieure. Ce procédé consiste à aspirer de l’air, à le comprimer dans une tête de compression et à le stocker dans un réservoir sous pression. Un compresseur à piston, comme son nom l’indique, comprend avant tout un ou quelques pistons. Ces derniers se déplacent à l’intérieur des cylindres dans un mouvement alternatif. En actionnant le piston une dépression va se créer et va aspirer de l’air, puis une surpression qui va réduire le volume d’air dans la chambre du cylindre. Le bloc piston est composé de deux vannes fermées par des lamelles. Une vanne est dite d’aspiration et une deuxième de refoulement. Les lamelles vont alors s’ouvrir alternativement pour faire entrer ou sortir l’air dans la chambre. Lorsque le piston se rétracte, créant un vide, il ouvre la soupape d’admission et l’air s’introduit à l’intérieur du cylindre. Ce processus est appelé la course d’aspiration. Lorsque le piston avance à nouveau, la soupape d’aspiration se ferme et, la soupape de refoulement s’ouvre pour expulser l’air comprimé dans la cuve du compresseur.
Les compresseurs d’air peuvent être conçus avec plusieurs étages de compression, allant jusqu’à quatre étages, pour atteindre des pressions plus élevées et améliorer l’efficacité énergétique. Chez Airpress, nous proposons des compresseurs à un ou deux étages, adaptés à diverses applications. Dans les compresseurs monoétagés, l’air est comprimé en une seule étape. Les cylindres et pistons ont généralement le même diamètre, et la compression s’effectue dans la chambre du bloc. Ce type de compresseur est souvent utilisé pour des applications nécessitant une pression modérée et une utilisation intermittente.
Les compresseurs biétagés, quant à eux, réalisent la compression en deux étapes distinctes. L’air d’admission est d’abord pré-comprimé dans un cylindre de basse pression à environ 3 à 4 bars. Pour exprimer le niveau de compression de l’air, on utilise l’unité de bar. Et en fonction du compresseur, le nombre de bars varie entre 7 et 14. Un compresseur à vis utilise deux rotors à vis imbriqués pour comprimer l’air. Lorsque ces rotors tournent en sens opposé, l’air est aspiré dans les espaces formés entre les rotors et le carter du compresseur. Au fur et à mesure de la rotation, ces espaces se réduisent, comprimant ainsi l’air qui est ensuite expulsé à haute pression. Ce processus de compression continue assure un rendement élevé et une stabilité opérationnelle, ce qui rend les compresseurs à vis particulièrement adaptés aux applications industrielles nécessitant un fonctionnement ininterrompu.
Dans un compresseur d’huile, l’huile joue un rôle essentiel en tant que lubrifiant pour minimiser les frictions, refroidir les composants et améliorer l’efficacité de la compression. L’huile scelle également les espaces de travail, augmentant ainsi l’efficacité de la compression. Un compresseur sans huile fonctionne sans utiliser d’huile pour la lubrification. Il utilise des matériaux spéciaux résistants au frottement tels que les revêtements en Téflon ou les roulements en céramique.
Dans le choix et l’entretien d’un compresseur, la question de la lubrification à l’huile est essentielle. Comme mentionné précédemment, dans un compresseur sans huile, la pompe est sans huile et donc aucun de ces composants n’est lubrifié tout au long de la durée de vie. L’huile joue donc un rôle essentiel en préservant les performances du compresseur et en protégeant les composants internes contre l’usure excessive. De plus, elle aide à lutter contre les agressions extérieures, comme l’ammoniac présent dans certaines environnements agricoles, qui pourraient endommager le compresseur. C’est pourquoi, en fonction de l’application, il peut être judicieux d’opter pour un compresseur sans huile ou d’ajouter des filtres dans le système de compression pour éliminer les traces d’huile. De plus, l’utilisation d’une huile pour compresseur agréée pour l’agroalimentaire peut être recommandée dans certaines industries sensibles.
Lors de l’achat d’un compresseur à piston, il est conseillé de s’orienter vers un compresseur ayant une cuve adaptée à vos besoins. Et cela va avoir son importance, car la capacité de la cuve va influencer le fonctionnement du compresseur. En effet, plus la cuve du compresseur est volumineuse, moins le compresseur devra relancer ces cycles de compression. Si vous avez des besoins intenses et fréquents en air comprimé, mais que votre compresseur ne dispose que d’une petite cuve, alors il devra être en état de marche et en compression plus souvent.
On parle souvent lors de l’évocation des caractéristiques d’un compresseur, de pression maximale et de pression de service. Si la première est la valeur nominale maximale que le compresseur est capable en pression, il est aussi important de connaître la pression de service. La pression de service, ou encore la pression d’enclenchement, d’un compresseur est la pression toujours présente et disponible dans un compresseur après le premier cycle de compresseur. Autrement dit, lorsque le compresseur atteint une pression en dessous de cette valeur (généralement de 2 bars inférieurs à la pression maximale) le compresseur va lancer un nouveau cycle de compression afin d’atteindre la pression maximale à nouveau. De ce fait, la pression de service peut être amenée à changer en fonction de l’outil utilisé. Il est donc essentiel pour l’utilisateur de pouvoir régler la pression à la valeur souhaitée. C’est à ce moment-là que le régulateur de pression entre en jeu. Toujours relié à un manomètre, il permet de régler facilement la pression de service qui sera à la sortie du compresseur, juste après le régulateur.
Un pressostat est un dispositif qui contrôle le niveau de pression dans un système fermé, comme c’est le cas pour un compresseur. Généralement, le pressostat pour compresseur est réglé en usine avant d’être vendu. Mais il est également possible à un utilisateur de faire une demande spécifique auprès d’un service compétent. Ainsi, lorsque la pression de consigne à ne pas dépasser est atteinte, le compresseur arrête de pomper. Si le pressostat est endommagé, le compresseur peut ne plus générer d’air comprimé.
Parmi toutes les sortes de compresseurs, il existe des compresseurs équipés d’un moteur à combustion qui fonctionnent grâce à de l’essence ou du diesel. L’un des avantages de ces compresseurs de chantier est qu’il n’est pas nécessaire d’avoir une prise et un câble électrique pour l’alimenter. Ainsi ils peuvent fonctionner dans des endroits où l’accès à une source électrique est difficile, voire impossible. Un compresseur à combustion est donc beaucoup plus mobile qu’un compresseur standard. De plus, ces compresseurs sont parfois équipés d’un générateur, de sorte qu’ils peuvent être utilisés comme générateurs d’électricité.
Comment fonctionne un compresseur avec un moteur à combustion ?
A l'heure de choisir sa prochaine voiture, un dilemme revient fréquemment auprès des acheteurs. Faut-il faire le choix d'un véhicule équipé d'un moteur atmosphérique (ou atmo) ou d'un moteur suralimenté ?
Un moteur atmosphérique peut être qualifié de moteur standard, c'est à dire non-équipé d'un système de suralimentation. En effet, l'alimentation en air du moteur se fait automatiquement par l'aspiration de l'air extérieur par le piston lors de la phase d'admission du moteur. A l'inverse, le moteur suralimenté est donc un moteur équipé de compresseurs qui vont augmenter l'alimentation en air du moteur de manière forcée.
Sur les voitures destinées au grand public et pensées pour une utilisation quotidienne, on aura tendance à dire que les moteurs atmosphériques sont les plus confortables. En effet, ils sont généralement plus souples, et leurs sonorités à l'allumage et au repos sont plus agréables qu'un moteur suralimenté. Comme l'alimentation du moteur en air se fait naturellement, ces moteurs offrent une accélération plus linéaire, consomment généralement moins de carburant et s'entretiennent plus facilement. Un moteur suralimenté quant à lui présente une capacité d'accélération supérieure avec un véritable effet de poussée lié à la surconsommation en air.
Comme dit ci-dessus, un moteur atmosphérique présente plusieurs avantages lors d'une utilisation quotidienne, à commencer par une consommation en carburant réduite due à une alimentation en air inférieure au moteur suralimenté. L'alimentation linéaire permet au moteur atmosphérique d'avoir une puissance plus importante dès les bas régimes. En revanche, ce type de moteur nécessite une montée en cylindrée importante pour avoir un véhicule plus puissant ce qui entraîne automatiquement une consommation plus importante.
Un moteur suralimenté a d'autres avantages. Il permet un apport de puissance bien supérieur à cylindrée équivalente, ce qui fait que la taille du bloc moteur se retrouve réduit. S'il est moins efficace à bas régime, il compense largement par une accélération bien supérieure avec un effet de poussée appréciable. Côtés inconvénients, cette poussée d'accélération s'accompagne d'une augmentation de la consommation de carburant. Le bruit atténué du moteur peut aussi déplaire à certains conducteurs.
Le système d’admission d’air fournit au moteur l’air de combustion nécessaire à son fonctionnement. Il garantit une bonne puissance et de faibles émissions de gaz d’échappement. Le système d’admission d’air dirige l’air nécessaire à la combustion dans le moteur et régule le flux d’air. En outre, le système fournit certaines valeurs de mesure pour la commande du moteur. Le système d’admission d’air du moteur à combustion se compose de différents éléments. Les différents composants du système d’admission purifient l’air aspiré et l’acheminent vers le moteur à combustion.
Le bon fonctionnement de tous les composants du système d’admission d’air est important pour que le moteur à combustion de la voiture puisse fonctionner comme prévu. Si un composant du système d’admission d’air est défectueux, il doit être remplacé rapidement par une pièce de rechange appropriée. Les pièces de rechange pour le système d’admission d’air des moteurs sont facilement disponibles d’occasion et en bon état.
Le filtre à air du véhicule s’encrasse au fur et à mesure du kilométrage et doit être remplacé à intervalles réguliers. De plus, le filtre est soumis à un vieillissement naturel en fonction du matériau utilisé.
Pour remplacer le filtre à air, suivez ces étapes :
Un bon fonctionnement du papillon des gaz est important pour que le moteur fonctionne de manière optimale et fiable. Mais il arrive souvent que le clapet s’encrasse avec le temps, ce qui se produit surtout dans les moteurs avec recyclage des gaz d’échappement.
Pour nettoyer le papillon des gaz, suivez ces étapes :
Le refroidisseur d’air de suralimentation assure le refroidissement de l’air de combustion derrière le turbocompresseur. Souvent, le refroidisseur lui-même est refroidi par l’air et est monté à cet effet à l’avant du véhicule.
Pour maintenir le refroidisseur d'air en bon état, suivez ces étapes :
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