Pourquoi les voitures fonctionnent-elles à l’essence, les camions au diesel, les avions au kérosène et les navires au fioul lourd ?
En bref : si un carburant spécifique répond le mieux aux besoins opérationnels d’un mode de transport particulier, alors il s’agit du carburant le plus adapté à ce véhicule.
Cela semble-t-il un peu déroutant ? Laissez-moi vous expliquer.
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Essence et voitures
L'essence est une fraction pétrolière relativement légère ; il a une faible densité, un faible pouvoir calorifique et une volatilité élevée. Il brûle extrêmement vite par rapport aux huiles lourdes-pensez à la différence entre allumer de la poudre à canon et allumer un feu de camp.
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Moteur à essence
Quant aux moteurs eux-mêmes : comparés à ceux des navires (paquebots de croisière ou navires de guerre) ou des avions (avions de ligne ou avions de combat), les spécifications techniques requises pour les moteurs de voitures sont assez modestes. Cependant, les voitures exigent une accélération rapide et des moteurs compacts. Les voitures de sport-hautes performances, par exemple, accélèrent souvent de 0 à 100 km/h en moins de cinq secondes. Par conséquent, le moteur doit réagir rapidement, ce qui fait de l'essence-avec ses caractéristiques de combustion « explosives »-une solution idéale pour les voitures.
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Kérosène et avions
Le kérosène d'aviation est raffiné par de multiples processus à partir de substances comme le naphta et les huiles paraffiniques. Comparé à l'essence-qui se distille plus tôt dans le processus de raffinage-le kérosène est beaucoup plus stable ; il a une faible densité, un pouvoir calorifique élevé et une faible volatilité. Pourtant, dans l’environnement de combustion unique d’un moteur à turbine, celui-ci brûle aussi vite que l’essence.
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Moteur radial à cinq-cylindres
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Moteur à double flux
Il existe de nombreux types d'avions. La plupart des avions de la Seconde Guerre mondiale-utilisaient des moteurs à combustion interne radiaux-essentiellement des moteurs alternatifs-qui fonctionnaient principalement à l'essence. Les moteurs à turbine modernes n'ont commencé à apparaître sur les avions (à commencer par les avions de combat) que vers la fin de la Seconde Guerre mondiale, marquant un bond considérable en termes de performances.
L'essence est dangereuse pour les avions car elle s'évapore facilement à haute altitude (ce qui signifie qu'un tir ennemi pourrait provoquer une explosion). Le kérosène, qui offre des performances supérieures, est utilisé à la place (supportant des vitesses de rotation supérieures à 10 000 tr/min). Un autre avantage du kérosène par rapport à l'essence est qu'il est moins sujet à l'accumulation de carbone-un facteur crucial pour les moteurs d'avion de haute-précision.
Pourquoi ne pas utiliser du diesel ? C'est simple : il brûle trop lentement (surtout dans les températures froides des hautes altitudes), ce qui compromettrait gravement la maniabilité d'un avion.. 3
Diesel et camions
Si l’essence est décrite comme « volatile » et le kérosène comme « vif », la personnalité du diesel est mieux décrite comme « stable ». Il existe deux variétés : le diesel léger (pour les voitures et les camions) et le diesel lourd (pour les machines lourdes et les petits-à-navires moyens). Comparé à la version légère, le diesel lourd est plus dense, a un pouvoir calorifique et un point d'inflammation plus élevés et est plus visqueux.
En raison de ses caractéristiques stables et de ses propriétés d'allumage, le diesel peut subir un allumage par compression sans risque de détonation incontrôlée (cognement). Cela permet la conception de grandes chambres de combustion-ce qui n'est pas réalisable avec les moteurs à essence.
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Gros moteur diesel
Pour certains navires et machines industrielles lourdes, la priorité est à la manutention de charges lourdes plutôt qu'à une accélération rapide ; au lieu de cela, une puissance élevée et un couple -essentiellement-élevé sont requis. Le pouvoir calorifique élevé du diesel, combiné au taux de compression élevé des moteurs diesel, permet une utilisation efficace de l'énergie. Même s’ils n’atteignent pas des régimes élevés, ils délivrent une puissance immense que les moteurs à essence ne peuvent tout simplement pas égaler.
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Moteur diesel léger
Pour les camions et certains véhicules de tourisme utilisant du diesel léger, l'absence de besoin d'accélération rapide permet aux avantages des moteurs diesel légers-tels qu'une construction plus simple, une fiabilité élevée et une faible consommation de carburant-de briller par rapport aux moteurs à essence. De plus, même si les moteurs diesel accumulent des dépôts de carbone, ils sont relativement insensibles aux effets négatifs de cette accumulation ; Les moteurs diesel lourds-, en particulier, en sont à peine affectés.
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Navires et fioul lourd
Le fioul lourd est le résidu visqueux laissé après la distillation de la plupart des composants plus légers du pétrole brut. Il est dense et riche en énergie-riche-une petite bouteille peut brûler pendant plus d'une heure-bien qu'un manque d'oxygène le fasse dégager une fumée noire (composée de particules de carbone provenant d'une combustion incomplète).
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Turbine à vapeur
Dans le passé, ce type d’huile ne pouvait pas être utilisé dans les moteurs à combustion interne car il était impossible de l’injecter efficacement ; au lieu de cela, il était brûlé directement dans des chaudières pour générer de la vapeur pour entraîner les turbines. Cependant, avec la maturation de la technologie, le fioul lourd peut désormais être utilisé dans les énormes moteurs diesel à deux temps que l'on trouve sur les navires commerciaux. Ces moteurs fonctionnent à bas régime-à peine plus de 100 tr/min-mais comme des régimes inférieurs donnent un rendement plus élevé, ils sont bien plus efficaces que les moteurs utilisés dans les automobiles. Plus important encore, le fioul lourd est très bon marché-et il convient de noter que la consommation de carburant des navires se mesure en tonnes. Cependant, les moteurs qui brûlent du fioul lourd ont une mauvaise réactivité ; par conséquent, les navires doivent passer aux moteurs diesel lorsqu'ils entrent dans le port pour gérer les fréquentes accélérations, décélérations et changements de cap requis.
