Silnik wysokoprężny , zwany również silnikiem o zapłonie samoczynnym , jest silnikiem spalinowo-wybuchowym, którego spalanie jest wyzwalane podczas wtrysku paliwa do komory spalania , poprzez zjawisko samozapłonu związane z wysoką temperaturą. Temperatury od 700 do 900 °C są osiągane dzięki wysokiemu stopniowi sprężania (stosunek objętościowy od 14 do 25:1). W żarowe korki są często używane do rozruchu na zimno silników o, które tworzą hotspot ułatwiającym uwalnianie zapalenia mieszanki paliwowo-powietrznej. W przypadku silników łodzi i dużych stacjonarnych silników zasilanych olejem opałowym paliwo jest podgrzewane do wysokiej temperatury, aby umożliwić rozruch.
Nazwa silnika Diesla pochodzi od prac niemieckiego inżyniera Rudolfa Diesela z lat 1893-1897.
Silnik wysokoprężny może być dwusuwowy (szczególnie na statkach, z doładowaniem kompresorem i wtryskiem pneumatycznym) lub czterosuwowy , zwłaszcza w pojazdach drogowych i większości statków.
Jeśli patent na silnik spalinowy został złożony w 1807 r. przez François Isaaca de Rivaza , to dopiero w 1860 r. Étienne Lenoir mógł zobaczyć jego pierwsze rzeczywiste zastosowanie. Maszyna, która jest podobna do silnika o zapłonie iskrowym , najpierw pracuje na gazie oświetleniowym , co oznacza, że musi być podłączona do rur miejskich. Odkrycie ropy naftowej w latach 50. XIX wieku i wynalezienie gaźnika przez Austriaka Siegfrieda Marcusa w 1865 r. skłoniły Lenoira do zaprezentowania na Wystawie Światowej w 1867 r. silnika benzynowego , będącego wówczas produktem ubocznym destylacji ropy naftowej . Podczas gdy technika uległa poprawie, w szczególności dzięki pierwszym zastosowaniom, które Nikolaus Otto wykonał dla cyklu Beau de Rochas z 1876 roku, Rudolf Diesel starał się, aby był prostszy, mniejszy i bardziej dostępny, umożliwiając stosowanie dowolnego paliwa. 27 lutego 1892 rOn złożył patent na pyłem węglowym silniku , w którym spalanie został wywołany przez wysokiej kompresji, a nie o zapłonie iskrowym. Wspomagany przez Francuza Frédérica Dyckhoffa i przy wsparciu dyrektora fabryki maszyn w Augsburgu (przyszły MAN ) podjął się budowy pierwszych prototypów od 1894 roku. Przetestowano różne paliwa, od produktów naftowych po benzynę. realny wynik w 1897 roku: silnik z pneumatycznym wtryskiem paliwa płynnego o pojemności skokowej 19,6 l , o mocy 14,7 kW ( 20 KM ) przy 172 obr/min przy zużyciu 238 g/ch/h .
W 1900 roku, z okazji wprowadzenia na rynek, wynalazek zdobył Grand Prix na Wystawie Światowej .
Ze względu na wagę wynikającą ze wzmocnień, jakie nakłada na mechanikę ( głowica cylindrów , tłoki , wał korbowy ) oraz złożoność wynikającą z pneumatycznej pompy wtryskowej, silnik Diesla jest wtedy zarezerwowany dla ciężkich maszyn. Najpierw wyposażając głównie instalacje stałe, dołączył do rosyjskich stoczni Ludviga Nobla zimą 1902/1903, a następnie do francuskich stoczni w 1903 r., kiedy Adrien Bochet i Frédéric Dyckhoff zamontowali barkę Le Petit Pierre na kanale Marne-Rhine . Navy zespół w 1904 pierwszego okrętu podwodnego, z Czapla , z wysokoprężnego silnika 140 KM francuskiej firmy silników gazowych i inżynierii mechanicznej, a Royal Navy zbudowała swój pierwszy model z Hornsby-Akroyd sześciocylindrowym gorąco - kulkowe silnika 500 KM w następnym roku na HMS A13 . Sytuacja zaczęła się zmieniać w 1909 roku, kiedy Prosper L'Orange, pracownik firmy Benz & Cie, wynalazł wtrysk mechaniczny, system, który był prostszy i lżejszy niż jego powietrzny odpowiednik.
Po I wojnie światowej Diesel rozprzestrzenił się w całym sektorze morskim, a nawet pojawił się w lokomotywach . Przemysł skupił się wówczas na samochodach. Peugeot testował w 1921 prototyp między Paryżem a Bordeaux . W następnym roku Benz wprowadził na rynek dwucylindrowy ciągnik do ciągników rolniczych , a następnie Daimler w 1923 r. wystawił na Berlin Motor Show ciężarówki z silnikami Diesla i odbył podróż Berlin- Stuttgart- Berlin na pokładzie „ inne. Optymalizacje wprowadzone przez Roberta Boscha w kolejnych latach zamykają drogę do demokratyzacji. Citroën w 1933 roku w dość poufny sposób wprowadził na rynek Rosalie 11UD, pierwszy na świecie seryjny samochód osobowy wyposażony w silnik Diesla o pojemności 1766 cm 3 . W 1935 roku Mercedes wygrał kontrakt na wyposażenie floty niemieckich taksówek w silniki Diesla. W następnym roku marka wypuściła model dla szerokiej publiczności, 260 D , zanim Peugeot naśladował go w 1938 roku z 402 .
Zatrzymany przez drugą wojnę światową , ruch został wznowiony w 1949 r. przez Mercedesa 170 D , a następnie w 1959 r. przez Peugeota 403 D ze słynnym silnikiem Indenor , bardzo popularnym wśród paryskich taksówek . Rozwój sieci drogowej i wzrost liczby taksówek w obszarach metropolitalnych w rzeczywistości sprzyja ekspansji oleju napędowego, który jest droższy w zakupie, ale dla którego paliwo obecnie przeznaczone, olej napędowy , ma niższy koszt niż benzyna . Ulgi podatkowe po kryzysach 1973 i 1979 , połączone z pojawieniem się pierwszych turbosprężarek ( Mercedes 300 SD z 1977 roku zarezerwowany dla Stanów Zjednoczonych , następnie jego europejski wariant 300 TD w 1979 roku, wypuszczony tuż po Peugeocie 604 D ), kolejne pomaga we wdrożeniu technologii. Volkswagen prezentuje swój pierwszy kompaktowy silnik wysokoprężny na rynek masowy, Golf D , a następnie w 1985 roku, za pośrednictwem swojej spółki zależnej Audi , podpisuje powrót do wtrysku bezpośredniego za pośrednictwem Audi 100 , prekursora TDI , (technologia opracowana przez FIAT dla modelu Croma, a następnie sprzedany Volkswagenowi). Dwanaście lat później pojawiło się pierwsze zastosowanie bezpośredniego wtrysku common rail w Alfie Romeo 156 , opracowanej przez Magneti Marelli, a następnie sprzedanej firmie Bosch .
Sukces oleju napędowego w Europie (jego obraz pozostaje uboga w azjatyckich i amerykańskich rynkach) zaczyna spadać na początku XXI -go wieku. Sytuacja ta wynika z kilku równoczesnych czynników: z jednej strony uwzględnienie jej zanieczyszczających aspektów wpływa na jej postrzeganie przez opinię publiczną i generuje zaostrzenie standardów ; z drugiej strony optymalizacja i złożoność wykorzystywanych systemów prowadzi do wyższych cen, przy jednoczesnym zwiększeniu występowania awarii. Udział silników wysokoprężnych w sprzedaży nowych samochodów we Francji spada z roku na rok: 65% w 1 st kwartale 2014 roku wobec 69% w stosunku do analogicznego okresu roku 2013, 73% w 2012 i 77% w 2008 roku we Francji pozostaje jednak jeden z pierwszych krajów europejskich preferujących silniki Diesla, za Luksemburgiem, Irlandią i Portugalią, ale przed Hiszpanią (66,3%) i wyraźnie powyżej średniej Europy Zachodniej (53,3% w 2013 roku).
Podobnie jak silnik benzynowy, silnik Diesla składa się z zespołu wał korbowy - tłoki ślizgające się w cylindrach , połączone korbowodami . Całość przykryta jest głowicą , w której zawory , uruchamiane przez sam wałek rozrządu zsynchronizowany z wałem korbowym, na przemian otwierają i zamykają komory spalania, połączone z kolektorami ssącym i wydechowym . W nowoczesnych układach bezpośredniego wtrysku powietrze jest wciągane do komory spalania (objętość uwalniana przez opadnięcie tłoka do cylindra). Idąc w górę, tłok ściska i podgrzewa dopuszczone wcześniej powietrze. Wokół górnym martwym punkcie , olej napędowy jest wtryskiwany w kolej. Powstała w ten sposób mieszanina zaczyna się palić, wypychając tłok w suwie silnika, a następnie spalone gazy są usuwane przez tłok unoszący się w wydechu.
Wariant cyklu Beau de Rochas, cykl Diesla również dzieli się na cztery etapy:
Specyfika Diesela polega na jego samozapłonie w komorze.
W celu umożliwienia samozapłonu mieszanki, napływające powietrze jest sprężane do poziomu 20:1 (ok. 35 barów ), a jego temperatura wzrasta z ok. 600 do 1500 °C. W momencie wtrysku paliwa (rozpylonego w postaci mgiełki drobnych kropelek) zapala się niemal natychmiast, bez konieczności stosowania zapłonu iskrowego za pomocą świecy zapłonowej . Podczas spalania mieszanina znacznie podnosi temperaturę i ciśnienie w cylindrze (od 60 do 100 barów), cofając tłok i powodując, poprzez korbowód, obrót wału korbowego.
Spalanie, które zachodzi w cylindrach silnika wysokoprężnego, polega na aktywnym utlenianiu paliwa przez tlen znajdujący się w powietrzu. Produktami tej reakcji byłyby dwutlenek węgla i woda, gdyby paliwo zawierało tylko węglowodory, a spalanie było całkowite i nie towarzyszyłyby mu reakcje uboczne. Spalanie jest egzotermiczne, to znaczy wydziela ciepło.
Zakładając, że paliwo składa się wyłącznie z heksadekanu , reakcję spalania wewnętrznego silnika Diesla można opisać, jako pierwsze przybliżenie, równaniem całkowitego spalania heksadekanu:
heksadekan + ditlen → dwutlenek węgla + woda lub:
2 C 16 H 34 + 49 O 2→ 32 CO 2+ 34 H 2 Owydzielane ciepło wynosi około 9951 kJ ( PCI ) na mol spalonego heksadekanu.
W warunkach stechiometrycznych „obojętnego” spalania (bez nadmiaru tlenu) do spalenia 1 g heksadekanu potrzeba 3,46 g ditlenku , tj. do spalania w powietrzu 14,96 g powietrza (przyjmując suchego) na gram heksadekanu. To neutralne spalanie uwalnia, na każdy gram spalonego heksadekanu:
W praktyce stosunek stosowany w silnikach wysokoprężnych wynosi raczej 30 g powietrza na gram oleju napędowego. Gazy odlotowe z rzeczywistego spalania oleju napędowego zawierają zatem głównie azot, tlen, dwutlenek węgla, parę wodną i argon; dodawane są do niego różne zanieczyszczenia wynikające z niedoskonałości głównego spalania i występowania różnych reakcji ubocznych.
Prędkości obrotowe silników wysokoprężnych są bardzo różne w zależności od silnika. W rzeczywistości im większy silnik, tym większy skok tłoka i wolniejszy silnik. W ten sposób zdefiniowano trzy klasy silników:
Maksymalna prędkość obrotowa silnika zależy od prędkości ruchu tłoka w cylindrze. Producenci silników, w zależności od zastosowania silnika i wymaganej od nich niezawodności, ustalili następujące zakresy graniczne (wynik testów zużycia):
Limity te określają żywotność silnika i jego moc, w KM lub kilowatach na litr pojemności skokowej. Przekroczenia prędkości silnika może prowadzić do tłoka i zaworów wstrząsy , które często prowadzą do wyboczenia z zaworem łodyg lub ich pręty sterujące.
Prędkość obrotowa silnika jest bezpośrednio związana z skokiem tłoka (a więc z przemieszczeniem) i jego użytkowaniem. Rzeczywiście, schematycznie, im większy tłok, tym większy jego skok. Na przykład, silnik DW10 ated PSA o całkowitej pojemności 1997 cm 3 (cztery cylindry), charakteryzuje się otworu 85 mm , o skoku 88 mm i maksymalnej prędkości 4000 obr / min ; dla tego silnika droga przebyta przez tłok w cylindrze wynosi zatem 2 × 88 mm (jeden suw na zewnątrz i jeden suw powrotny) na obrót silnika, tj. 176 mm ; przy 4000 obr/min średnia liniowa prędkość przemieszczenia wynosi zatem 0,176 × 4000 m/min , czyli 11,7 m/s .
Niektóre powolne dwusuwowe silniki wysokoprężne przekraczają 100 000 KM . Kontener Emma Mærsk jest więc wyposażony w silnik Wärtsilä RT-flex96C 14-cylindrowy , dwusuwowy silnik o mocy 108 800 KM przy 92-102 obr/min . Cylindry mają średnicę 96 cm, a skok tłoków 2,5 m . Silnik ten ma około 13 metrów wysokości, 26 metrów długości i waży 2300 ton. Przy każdym obrocie tłok porusza się o 5 m (jeden suw na zewnątrz i jeden suw powrotny). Przy maksymalnej prędkości 92 obr/min średnia prędkość liniowa wynosi wówczas 8,5 m/s .
Silnik wysokoprężny jest preferowany, gdy ważnym czynnikiem jest oszczędność paliwa lub żywotność silnika: łodzie , lokomotywy , ciężarówki , ciągniki rolnicze i maszyny budowlane. Są one również używane do generatorów dużej mocy i niektórych samochodów . Chociaż główne zastosowania odpowiadają w praktyce silnikom rozwijającym wysoki moment obrotowy , silnik Diesla nie ma a priori większego momentu obrotowego niż silnik o zapłonie iskrowym, z wyjątkiem przypadku doładowania, ze względu na stosowane paliwo i konieczność unikania detonacja ; chwila z oleju napędowego i benzyny architekturze jest obecnie w samochodach osiągając w około 200 Nm / l przemieszczenia.
Z historycznego punktu widzenia silnikami wysokoprężnymi w pierwszej kolejności zainteresowana jest marynarka wojenna. Rzeczywiście, biorąc pod uwagę gabaryty pierwszych silników Diesla, wydawałoby się naturalne, że inżynierowie i architekci marynarki byli przede wszystkim zainteresowani tym nowym silnikiem, na którym mieli miejsce. Jednak był to duński statek handlowy MS Selandia , który został w niego po raz pierwszy wyposażony w 1912 roku. Należy to złagodzić z innych względów, ponieważ były w niego wyposażone przede wszystkim okręty podwodne. Tak więc francuski inżynier Maxime Laubeuf wyposażył swoją łódź podwodną Aigrette (1901) w silnik Diesla, ponieważ silniki benzynowe nie rozwijały wtedy wystarczającej mocy, a silniki parowe, wydzielające zbyt dużo dymu, przyniosłyby efekt przeciwny do zamierzonego, ponieważ chodziło właśnie o stworzenie dyskretnego budynku. . Co więcej, nawet jeśli w okresie międzywojennym silnik Diesla odnotował znaczny postęp, nadal dominowała para wodna (stopniowo odchodziło się od ogrzewania węglowego na rzecz ogrzewania olejowego). Jest to na przykład przypadek liniowej Normandie lub olbrzymich pancerników II wojny światowej ( Yamato , Bismarck , itp ).
Dopiero w drugiej połowie XX th century, że wyciek oleju napędowego w transporcie morskim (uzbrojony czy nie), aby stać się XXI th century standardowy motoryzacja, że nie udało się konkurować z energetyką jądrową napędowego (droższe na różne sposoby). Pierwsze pojazdy lądowe wyposażone w silniki Diesla pojawiły się na początku lat 20. ( Benz i Daimler ). Początkowo przeznaczony do „ciężkich” środków transportu (w szczególności samochodów ciężarowych), silnik Diesla wyrobił sobie miejsce w samochodzie indywidualnym lub rodzinnym, nawet jeśli silnik „benzynowy” pozostaje w większości.
Kaloryczność z napędowym (w MJ / kg) jest nieco mniejsza niż w przypadku benzyny . Ale przy większej masie właściwej litr oleju napędowego zawiera więcej energii niż litr benzyny: w przypadku pojazdów tej samej wielkości ta sama objętość zbiornika umożliwia pokonanie większej odległości z silnikiem diesla niż „z jego benzyną”. równowartość.
W przypadku pojazdów nieco korzystniejsze opodatkowanie we Francji i wyższa sprawność silników Diesla oznaczają, że są one bardziej ekonomiczne przy pompie. Pojazdy wyposażone w silniki Diesla są jednak droższe w zakupie i utrzymaniu, tym bardziej w przypadku najnowszych modeli, ponieważ koszty produkcji zostały zwiększone w celu poprawy niektórych cech tych pojazdów, takich jak zdolność przyspieszania, początkowo niższa dla silników Diesla niż w przypadku ich odpowiedników benzynowych. Jeśli silniki wysokoprężne są szeroko rozpowszechnione we Francji, z drugiej strony w Stanach Zjednoczonych samochody i ciężarówki nadal jeżdżą głównie na benzynie, która pozostaje tańsza od oleju napędowego. W Japonii, ze względu na bardziej rygorystyczne normy ochrony przed zanieczyszczeniami (pyłami stałymi i dwutlenkiem azotu), wycofano olej napędowy bez filtra cząstek stałych (DPF).
Z drugiej strony, silnik Diesla jest rzadko używany w motocyklach i samolotach , w szczególności ze względu na masę pokładową, z wyjątkiem samolotów Clerget , które wyróżniały się stosunkiem masy do mocy porównywalnym z benzyną silnik, ale jego rozwój zaniechano po II wojnie światowej (1947). Jednak zastosowanie silników Diesla w lekkich samolotach, które pojawiły się w latach 80-tych, zaczęło się rozwijać: Cessna L19 wyposażona w silnik Diesla Renault 25 podniesiona do 135 KM w 1988 roku, samoloty amatorskie Diesel, wyposażone w Isuzu ( Opel ) 70 KM w roku 1998. są w XXI TH silniki wieku specyficzne ( SMA ) lub pochodne oparte samochodowych (Centurion niemiecki producent silników Mercedes Thielert); Samolot turystyczny Diamond DA40 i DA42 austriackiej firmy Diamond Aircraft , Ecoflyer z francuskiego samolotu APEX (dawny DR 400 firmy Robin) wyposażony w Thielert Centurion 1.7 , samolot amatorski Gaz'aile 2 i Dieselis. W wysokoprężne silniki motocykli doświadczony testy sporadyczne, ale resztki produkcyjne czy amator lub bardzo intymne małych przedsiębiorstw, zarówno przez wojsko, ale teraz opuszczony.
Optymalizacja silników Diesla na przestrzeni lat doprowadziła do rozwoju nowych technologii, w szczególności w dziedzinie spalania i kontroli zanieczyszczeń . To one umożliwiają producentom przechodzenie przez coraz bardziej restrykcyjne obowiązujące normy. Pod koniec 2008 roku koncern Volkswagen był w stanie zatwierdzić różne modele (Q7, Jetta, A4 itp.) w Stanach Zjednoczonych, chociaż w Kalifornii podlegały one bardzo surowym normom Tier2, Bin5 i LEV 2 (ale w 2015 roku podczas sprawy Volkswagena okazało się, że normy te nie zawsze były przestrzegane). Techniki te zostały również uogólnione na ciężarówki, zmuszone do przestrzegania poziomów emisji Euro 6 (patrz europejskie normy emisji ) od31 grudnia 2013 r..
Doładowanie to technika poprawiająca sprawność silnika. Polega na zwiększeniu stopnia sprężania zasysanego powietrza w celu zwiększenia stopnia sprężania mieszanki. Służy do tego sprężarka, która zwiększa ilość powietrza wprowadzanego do silnika przy tej samej ilości oleju napędowego. Ten dodatkowy dopływ tlenu przeciwdziała tworzeniu się gorących gazów, które nie sprzyjają spalaniu, umożliwiając w ten sposób zwiększenie szybkości rozprężania gazów, a tym samym generowanej mocy, bez wtłaczania jednak większej ilości paliwa. Technika ta została po raz pierwszy sprawdzona w lotnictwie, gdzie wysokość powoduje zmniejszenie gęstości napływającego powietrza (a tym samym jego zawartości tlenu), a następnie rozprzestrzeniła się na wszystkie silniki cieplne.
Istnieje wiele rozwiązań sprężania powietrza wlotowego. Możemy przytoczyć w szczególności:
Technika ta polega na wtryskiwaniu paliwa bezpośrednio do komory , a nie w górę, jak w układach wtrysku pośredniego. Umożliwia precyzyjną kontrolę strefy wtrysku oleju napędowego, a tym samym optymalizację spalania mieszanki.
O ile wtrysk bezpośredni istniał od początków istnienia Diesla, to od dawna jest zarezerwowany dla wolnych silników stosowanych w przemyśle, marynarce wojennej czy pojazdach ciężarowych. Przyczyny techniczne (większe zadymienie i hałas, zbyt duży gradient ciśnienia) wymusiły zastosowanie bardzo solidnych i bardzo ciężkich tłoków, niekompatybilnych ze zmniejszonymi wymiarami i wysokimi prędkościami roboczymi. Dopiero w 1986 roku w Toyocie Land Cruiser HJ61 zainstalowano pierwszy silnik wysokoprężny z bezpośrednim wtryskiem (słynny 12HT) zainstalowany w konkretnym pojeździe. Dwa lata później pojawi się Fiat Croma TDid.
Ostatnio pojawiły się nowe urządzenia, które jeszcze dokładniej kontrolują jakość wtrysku. Niektóre silniki są więc wyposażone w pompowtryskiwacze, które indywidualnie regulują ciśnienie wtrysku w każdym cylindrze. Inni używają common rail , gdzie odwrotnie ciśnienie jest regulowane w listwie, z której wychodzą wszystkie wtryskiwacze. Coraz częściej łączy się to z wtryskiwaczami piezoelektrycznymi , których sterowanie za pomocą impulsów elektrycznych pozwala na dokładniejsze zarządzanie, a odkorelowanie od wału korbowego .
Silniki z 2014 roku oferują ciśnienie wtrysku do 2500 barów, w porównaniu do około 1400 w przypadku pierwszych Common Rail i poniżej 1000 w przypadku silników z lat 80-tych . W połączeniu z precyzyjną kontrolą wtryskiwaczy zapewnia ciągłą, stałą i dobrze rozprowadzoną atomizację oleju napędowego, niezbędną do dobrego spalania.
Ponieważ silnik wysokoprężny działa na zasadzie samozapłonu od określonej temperatury, zimny rozruch jest niemożliwy bez pomocy zewnętrznego źródła ciepła. W ten sposób, poprzez metalową zatyczkę umieszczoną w komorze , powstaje „gorący punkt”, który powoduje zapłon mieszanki.
Alternatywą jest podgrzewanie powietrza wlotowego za pomocą systemów działających przed komorą. W przypadku braku lub oprócz tych urządzeń, producenci mogą wreszcie regulować wtryskiwacze tak, aby podczas rozruchu działały z przeciążeniem wtrysku.
W przypadku silników łodzi zasilanych ciężkim olejem paliwo jest podgrzewane do wysokiej temperatury przed rozpoczęciem procedury rozruchu.
Zmniejszenie ilości emitowanych cząstek zależy od jakości paliwa i konstrukcji silnika (ulepszony wtrysk, urządzenia wtrysku wielokrotnego itp .). W przypadku niektórych trudnopalnych cząstek może być konieczny filtr cząstek stałych (DPF). Technologia ta stała się uogólnić od 2009 roku, kiedy to norma emisji Euro V Europejski ciężarówki został wdrożony . Jednak nie może odfiltrować najdrobniejszych cząstek. DPF jest więc na ogół łączony z katalizatorami poprzedzającymi go w łańcuchu wydechowym, tak że teoretycznie musi blokować tylko największe cząstki i te niespalone.
Główny problem z filtrem DPF polega na tym, że zatrzymywane cząsteczki stopniowo gromadzą się w sadzy , co grozi zablokowaniem elementu filtrującego. Dlatego konieczna jest regularna jego regeneracja poprzez spalanie tej sadzy. Jeżeli regeneracja DPF może odbywać się sama, przy dużych obrotach, to na ogół odbywa się poprzez dodatkowy wtrysk do komory pod koniec spalania, gdy silnik wykryje nadciśnienie na DPF. Jednak technika ta generuje dodatkowe emisje NO x (z powodu dodatkowego wtrysku) oraz HC i CO (z powodu rzeczywistego spalania sadzy). Nowe filtry DPF są badane w celu rozwiązania tego problemu, w szczególności poprzez nowe dodatki, bardziej zaawansowane technologie filtrowania oraz udoskonalenie diagnostyki pokładowej.
W 2005 roku analiza zrzutów powodowanych przez flotę taksówek w ciągu dwóch lat ( Peugeot 607 2.2 HDi wyposażony w DPF i utrzymywany zgodnie z zaleceniami producenta), na cyklu MVEG i w rzeczywistej sytuacji, wykazuje stosunkowo stabilne poziomy emisji jeśli nie uwzględnimy faz regeneracji. Z drugiej strony, to prowadzi do wzrostu o więcej niż 20% zużycia 50% więcej NO x emitowane, a przede wszystkich dziewięciu razy więcej CO. Analiza FAP pod koniec testów wykazuje niewielką ilość metali uwięzionych w filtrze, z bardzo dużą przewagą siarczanu i siarki . Ogólnie rzecz biorąc, ADEME szacuje, że pomimo zaangażowanych regeneracji obecność DPF umożliwi zmniejszenie masy i ilości cząstek emitowanych w spalinach odpowiednio o 90% i 95%. Organizacja zauważa ponadto, że cer , stosowany jako dodatek do FAP PSA , pozostaje w 95% zatrzymywany przez filtr .
Kilka systemów koegzystują zwalczanie powstawania NO x i drobnych cząstek. Najczęściej spotykanym do tej pory jest recyrkulacja spalin . Polega na ponownym wprowadzeniu części spalin do układu dolotowego, po ich schłodzeniu, aby uniknąć zbyt wysokiej temperatury w komorze spalania . Zawór sterujący rozgałęzioną częścią kolektora wydechowego może jednak ulec zapchaniu, w szczególności przy niskiej prędkości obrotowej silnika. Aby temu przeciwdziałać, można zastosować dodatek lub zwiększyć prędkość obrotową silnika, na przykład podczas jazdy autostradą.
Inną bardzo rozpowszechnioną technologią jest selektywna redukcja katalityczna (lub SCR, w języku angielskim : selektywna redukcja katalityczna ), która wykorzystuje roztwór mocznika wtryskiwany do strumienia spalin. Płyn ten jest sprzedawany na coraz większej liczbie stacji paliw pod nazwami „ AdBlue ” (zarejestrowany znak towarowy) w Europie i „ Diesel Emission Fluid ” (DEF) w Stanach Zjednoczonych.
Katalizy NO X jest dość skomplikowane, gdyż jest stosunkowo stabilny i może trwać kilka godzin, aby rozbić pod ultrafioletowych promieni światła. Następnie wytwarzają ozon (O 3 ), bardzo drażniący, toksyczny gaz, który jest zatem szkodliwy w niższych warstwach atmosfery, chociaż jest niezbędny na dużych wysokościach. Ponadto system ten wymaga obecności wysokiej temperatury, aby był skuteczny, wymagając mniej lub bardziej długiego okresu ogrzewania w zależności od warunków zewnętrznych. Zjawisko to stwarza problem przystosowania silników cieplnych do ruchu miejskiego, charakteryzującego się dość krótkimi przejazdami. Dlatego niektóre katalizatory są wyposażone w urządzenia wspomagające wzrost ich temperatury. W przypadku pojazdów prywatnych wybory technologiczne nie są jeszcze ustalone. Wciąż można zaobserwować pojawienie się alternatywnych wyborów dawkowania amoniaku (stały SCR lub amin metal ).
Postęp techniczny w zakresie optymalizacji silników i kontroli zanieczyszczeń nie powinien skłaniać nas do zapominania, że z biegiem czasu stosowane układy zużywają się i tracą sprawność. Dlatego konieczne jest monitorowanie ich stanu, aby w razie potrzeby je sprawdzić, a nawet wymienić. Ta sytuacja skłoniła producentów do ustanowienia stałego monitoringu pojazdu, a następnie stopniowego poszerzania pola działania. System diagnostyki pokładowej na bieżąco sprawdza działanie różnych urządzeń: sond, czujników , siłowników , układu wtryskowego, katalizatora itp. W przypadku wykrycia anomalii, która może zwiększyć emisje, wyświetla ostrzeżenie ( wskaźnik świetlny anomalii (in) ) na tablicy rozdzielczej, aby zachęcić kierowcę do sprawdzenia pojazdu. Teoretycznie umożliwia to utrzymanie systemów w optymalnym stanie, a tym samym ograniczenie utraty wydajności pod względem emisji.
Przyczyny sukcesu silnika wysokoprężnego w samochodach, poza korzyściami podatkowymi, które są bardziej polityczne niż techniczne, wynikają głównie z jego wyższej sprawności niż silnika benzynowego ze względu na wyższy stopień sprężania. Powoduje to mniejsze zużycie paliwa niż w silniku benzynowym .
Efektywność oleju napędowego nadal korzysta z wkładu technologii takich jak doładowanie lub wtrysk bezpośredni , w połączeniu z drobniejszym i lepiej kontrolowanym rozpylaniem oleju napędowego w komorze spalania oraz bardziej precyzyjnym zarządzaniem otwieraniem i zamykaniem zaworów . .
Silnik Diesla może spalać olej roślinny zamiast oleju napędowego. Podczas II wojny światowej , w obliczu niedoboru ropy, po raz pierwszy prowadzono badania mające na celu opracowanie oleju roślinnego jako paliwa alternatywnego, ale ostatecznie zarzucono go w obliczu konkurencji ze strony drewna i stopniowego uzupełniania ropy.
Obecnie możliwe jest stosowanie takiego paliwa w samochodzie osobowym, pod warunkiem dostosowania jego układu paliwowego i monitorowania jego utrzymania, oleju roślinnego o większej lepkości w porównaniu z olejem napędowym, niższej liczbie cetanowej i specyficznych zanieczyszczeń. Badane są również nowe przekształcone i rafinowane paliwa roślinne, takie jak diestry i NExBTL, ale ich wdrożenie jest nadal drogie w porównaniu z przetworzonymi surowymi olejami roślinnymi.
Stosowanie czystego oleju roślinnego jako paliwa jest tolerowane w wielu krajach, zwłaszcza w Niemczech, ale we Francji do dziś jest zabronione.
Pojazdy ciężarowe mogą również używać emulsji typu woda w oleju napędowym (rzędu 10 do 15% mieszanki ). Z jednej strony krople paliwa wtryskiwane do komory spalania zmniejszają swoją wielkość, co prowadzi do lepszego spalania, a co za tym idzie mniejszej ilości uwalnianych cząstek . Z drugiej strony obecność wody w komorze obniża jej temperaturę, ograniczając tym samym emisję NO x . Jednak technika ta wymaga wystarczająco wytrzymałego silnika (materiały odporne na utlenianie generowane przez wodę, odpowiedni układ wtryskowy) i prowadzi do wzrostu zużycia .
Podobnie jak inne układy napędowe, silnik wysokoprężny przeszedł ulepszenia w ciągu ostatnich dziesięcioleci. Główną zaletą tego typu silnika jest to, że przy równym zużyciu emituje CO 2 ze względu na wyższą sprawność.około 10% niższy niż jego odpowiednik w benzynie . Wytwarza również mniej tlenku węgla (który szybko utlenia się do dwutlenku węgla w atmosferze) i niespalonych węglowodorów niż silniki benzynowe. Stopniowe wprowadzenie filtrów cząstek stałych i SCR i EGR systemów przyczynił się również do ograniczenia emisji NO x i cząstki drobne, choć pozostają one znacznie wyższe niż w silnikach benzynowych.
Roger O. McClellan, Thomas W. Hesterberg i John C. Wall, naukowcy pracujący lub pracujący dla przemysłu Diesla, podkreślają postępy poczynione przez tę technologię, aby zażądać ponownej oceny zagrożeń, jakie stwarza dla populacji zdrowia.
We Francji Diesel korzystał z korzystnych podatków od czasów powojennych . Chodziło wówczas o promowanie transportu drogowego, rolnictwa i rzemiosła, które w szczególny sposób odwoływały się do tej motoryzacji. W latach 80. po drugim szoku olejowym kolej na producentów samochodów osobowych . 'S Peugeot doświadczenie w tej dziedzinie, a Renault jest wybór do rozwijania tej technologii z kolei spowodowało, że państwo francuskie kontynuować politykę wspierania Diesel. Na początku 2000 roku TIPP (obecnie TICPE ) na litr oleju napędowego był o jedną trzecią niższy niż w przypadku bezołowiowej supersamochodu, ale ta różnica ma tendencję do zmniejszania się; podatku od pojazdów firmowych (TVS) jest również niższe dla pojazdów z silnikami diesla, bo to jest indeksowana do CO 2 Emisje(niższe przy równej mocy, ze względu na lepszą wydajność Diesela). Jednak drugi składnik został dodany do TVS od1 st październik 2013, w celu uwzględnienia emisji zanieczyszczeń atmosferycznych. Ten drugi składnik, liczony na podstawie roku oddania pojazdu do eksploatacji i typu silnika, ma negatywny wpływ na pojazdy z silnikiem Diesla, w szczególności najstarsze.
Od 2002 r. każda modyfikacja skali podatku paliwowego dawała możliwość nieznacznego zmniejszenia luki podatkowej między olejem napędowym a benzyną. Spadek ten był zauważalny zwłaszcza w latach 2004 i 2015. Coraz więcej głosów sprzeciwia się temu paliwu, w szczególności ze względu na emisję drobnych cząstek, co skłania rząd do podnoszenia podatków. Skandal z aferą Volkswagena , wwrzesień 2015między innymi potwierdza wybory państwa francuskiego : w październiku ogłasza „pogodzenie w ciągu pięciu lat ceny oleju napędowego z ceną benzyny” , zaczynając od dwóch kolejnych podwyżek o 0,02 €/l w 2016 r., a następnie w 2017. Choć nadal zachowuje przewagę podatkową (podatek od oleju napędowego był o 21% niższy niż od benzyny w 2016 r.), to różnice podatkowe w przypadku tych dwóch głównych paliw mają tendencję do zmniejszania się.
Olej napędowy pozwala firmom skorzystać z ważnej przewagi, jaką jest odzyskanie podatku VAT. Rząd zdecydował o stopniowym umożliwieniu benzyny czerpania korzyści z tej przewagi: podczas gdy stopa zwrotu podatku VAT od zakupu benzyny wynosiła zero w 2016 r., nieznacznie wzrasta w 2017 i 2018 r., aby osiągnąć ten sam poziom w 2022 r. skala.
Duże pojazdy z silnikiem diesla podlegają również niższej karze niż pojazdy benzynowe o tej samej mocy w ramach premii ekologicznej , ponieważ emitują mniej CO2 .. Mogły nawet początkowo być przedmiotem premii, w szczególności pojazdy hybrydowe z napędem spalinowo-elektrycznym, ale ten przepis został usunięty. Wręcz przeciwnie, nabywcy pojazdów elektrycznych lub hybrydowych mogą skorzystać z dodatkowej premii, jeśli ich zakupowi towarzyszy złomowanie starego pojazdu z silnikiem Diesla.
W branży jachtowej Diesel cieszy się 30% przewagą w obliczaniu DAFN (Rocznego prawa do franczyzy i żeglugi) do 2013 r., kiedy formuła zostanie zmodyfikowana, aby usunąć wszelkie różnice w stosunku do „benzyny”.
Ze względu na swoją zasadę, która wymaga, dla optymalnych osiągów, silnej obecności powietrza w komorze oraz wysokich ciśnień i temperatur, silnik Diesla wywołuje pewną liczbę niepożądanych reakcji chemicznych , które prowadzą do pojawienia się i wyrzucenia szkodliwych cząstek i gazy. Z jednej strony reakcja między tlenem a azotem obecnym w powietrzu powoduje pojawienie się tlenków azotu (NO x ). Z drugiej strony, zarodki węgla generowane przez spalanie łączą się z tlenem i różnymi zanieczyszczeniami zawartymi w oleju gazowym, tworząc cząstki, takie jak wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) i związki utleniające, takie jak aldehydy . Zjawiska te są tym ważniejsze, że stężenie powietrza i temperatura komory są wysokie. W spalinach występuje również obecność metali i niespalonych węglowodorów .
W badaniu przeprowadzonym w 2005 r. przez ADEME podjęto próbę sporządzenia listy i składu emisji z pojazdów wyposażonych w silniki Diesla. Pierwsza obserwacja jest taka, że liczba i objętość wyemitowanych cząstek podlegają normalnemu prawu jako funkcji ich średnicy, wyśrodkowanej odpowiednio na 100 i 250 nm . Niektóre mogą posuwać się nawet do rozmiarów nanocząstek , ale to największe wyróżniają się znaczną zawartością dwunastu rodzajów metali, a pięć z 17 WWA sklasyfikowanych przez EPA jako priorytetowe zanieczyszczenia , w tym benzantracen , rozważany przez Amerykanów agencji jako wysokiego ryzyka rakotwórczego. Niektóre z tych emisji są spowodowane spalaniem, inne zużyciem silnika. Wreszcie niektóre, takie jak cynk lub mangan , znajdują się również w drobniejszych cząstkach ze względu na ich obecność w dodatkach do paliw i smarach. Mówiąc bardziej ogólnie, wiele czynników związanych z jakością oleju napędowego może zwiększać obecność cząstek: gęstość , ściśliwość , lepkość , liczba cetanowa , zawartość związków poliaromatycznych i naftenowych . Natomiast duża ilość związków utlenionych ogranicza emisję cząstek. Badanie zwraca również uwagę na zauważalny pozytywny wpływ oferowany przez systemy kontroli zanieczyszczeń, takie jak katalizatory lub filtry DPF .
Z dodatkowej analizy przeprowadzonej przez ADEME wynika, że uwolnione węglowodory składają się głównie z etanu , etylenu i lekkich węglowodorów. Ustalono również , że emitowane aldehydy to głównie formaldehyd , sklasyfikowany przez IARC jako udowodniony czynnik rakotwórczy . Agencja nie podaje jednak zmierzonych ilości, a przede wszystkim określa, że zastosowanie DPF zmniejsza prawie całą emisję (reszta pochodzi głównie z faz zimnego rozruchu) .
W europejskich norm emisji stopniowo utwardzony: a Euro 1 1993 maxing cząstek drobnych do 140 mg / km i sekcji NO x i niespalonych węglowodorów w ilości do 970 mg / km , w Euro 6b 2015 Ten wzrost maxima, odpowiednio do 4,5 mg / km (odtąd limit liczby 6 × 10 11 / km ) i 170 mg / km , z czego 80 mg / km konkretnie NO x ). Wciąż nie ma pułapu dla konkretnego przypadku NO 2 . Testy przeprowadzone na 52 pojazdach wyposażonych w silniki Diesla i odtwarzających rzeczywiste warunki jazdy na drodze wykazały jednak, że żaden z testowanych modeli nie spełniał przepisów dotyczących emisji CO 2 .oraz NO x , które dominowały w momencie ich wprowadzenia na rynek. W szczególności emisje tlenków azotu były od pięciu do dziesięciu razy wyższe niż limity dozwolone przez normy Euro 5 lub 6 (w zależności od modelu).
Tlenki azotuW europejskich norm emisji ustawienie maksymalnego poziomu tlenków azotu emitowanych przez nowych pojazdów napędowych na rynku. Obecnie limit wynosi 0,4 g/kWh dla samochodów ciężarowych i autobusów (norma Euro VI) oraz 0,08 g/km dla samochodów osobowych (norma Euro 6).
Rozróżniamy NO 2Inne tlenki azotu (NO x ). Na błonach śluzowych nosa, laryngologii i płucach łączy się z wilgocią i tworzy tam kwas azotowy . Udział NO 2ma większe znaczenie dla pojazdów z silnikami Diesla niż dla benzynowych o równoważnej normie Euro. Dwutlenek azotu nie jest brany pod uwagę jako takie w tych norm emisji, które ustalają wartości progowe dla wszystkich NR x .
W czerwiec 2009, Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) zaproponowała, z przyczyn naukowych, zaostrzenie przepisów dotyczących emisji NO 2 pojazdami posiadającymi:
We Francji w 2009 r. emisje NO 2przez silniki Diesla, które nie spadły od ponad dziesięciu lat (od 1995 do 2009 r.), francuska Agencja ds. Bezpieczeństwa Środowiska i Higieny Pracy (AFSSET) wezwała - nie czekając na przyszłe normy europejskie - do zmniejszenia tych emisji.
Te konwertery katalityczne rozwijają, a od 2009 roku filtr cząstek stałych (DPF) na nowych silnikach wysokoprężnych. Jednak katalizatory, ale także niektóre DPF (tzw. DPF „katalizowane” a nie tzw. DPF „z dodatkami”), jeśli pozwalają na „spalanie” drobnej sadzy w filtrze lub katalizatorze, mają paradoksalny efekt dalszego wzrostu emisji NO 2. Dodatek platyny , w szczególności w katalizatorze utleniania oleju napędowego (DOC) umieszczonym przed filtrem cząstek stałych (FAP), generuje NO 2 co przyczyni się do tzw. „pasywnej” regeneracji filtrów cząstek stałych, ale zanieczyszcza.
AFSSET ostrzega, że jeśli co najmniej 30% filtrów zainstalowanych w nadchodzących latach jest typu „nie zanieczyszczającego”, to poziomy NO 2emitowany przez lekkie pojazdy powinien spaść w latach 2009-2014, ale jeśli mniej niż 30% zainstalowanych filtrów jest takich, NO 2 wzrośnie dalej.
Dlatego AFSSET zalecił w połowie 2009 r.:
Z maj 2015Badania pokazują, że systemy kontroli zanieczyszczeń w samochodach najnowszej generacji, które muszą być zgodne z normą Euro 6, generalnie nie działają z pełną wydajnością, a producenci zdecydowali się ograniczyć ich skuteczność do zgodności z europejskimi testami homologacyjnymi. Badanie przeprowadzone przez stowarzyszenie przemysłowe AECC, zrzeszające producentów systemów kontroli zanieczyszczeń, opiera się na testach dużego pojazdu drogowego, wyposażonego w system kontroli zanieczyszczeń SCR , najbardziej zaawansowany system przyjęty przez BMW, Mercedesa, PSA czy Volkswagen, testy przeprowadzone na dystansie 107 km przy średniej prędkości 57 km/h , z metodologią testów pokładowych, która będzie stosowana w 2017 roku w Europie pod nazwą RDE, konfiguracja bardziej realistyczna niż oficjalny cykl ( NEDC), który testuje samochód na zaledwie 11 km , przy prędkości 33 km/h . Badanie to pokazuje, że podczas gdy samochód teoretycznie wydzielające według NEDC, 70 mg / km NO x , rzeczywisty wynik wynosi 272 mg / km , co jest 3,4 razy więcej niż Euro 6 średnia ; jednak autorzy badania uzyskali emisję zaledwie 111 mg/km , programując częstszy wtrysk AdBlue , cieczy na bazie mocznika, która zamienia NO x w wodę i azot ; wymaga to jednak napełniania zbiornika AdBlue co 7000 do 8000 km . Producenci woleli ograniczyć się do prostej zgodności z normą Euro 6, tak aby klienci musieli napełniać ten zbiornik tylko co 20 000 km .
Tlenki azotu są prekursorami zanieczyszczenia ozonem , szczególnie przy słonecznej pogodzie oraz podczas upałów i podczas mglistej pogody (np. podczas smoguStyczeń 2013 w Pekinie) przyczyniają się do produkcji siarczanów, gdy aktywność fotochemiczna jest zmniejszona.
Emisje gazowe (CO, CO 2, NIE 2, toluen, benzen, różne inne lotne związki organiczne i WWA, a także NOx) oraz cząstki stałe z silników wysokoprężnych są szkodliwe dla zdrowia. Są źródłem niewydolności oddechowej i niektórych nowotworów (wzrost poziomu drobnych cząstek (PM 2,5) o 5 µg/m 3 zwiększa ryzyko raka płuc o 18%, a o 10 µg/m 3 większych cząstek (PM10) zwiększa to ryzyko o 22%. Ryzyko to wzrosłoby nawet o 50% w przypadku gruczolakoraka płuc . Ryzyko jest takie samo u palaczy i niepalących. Wydaje się, że nie ma progu, poniżej którego nie byłoby większe ryzyko.
Zawieszone cząstki emitowane przez spaliny silników wysokoprężnych mogą być wdychane i osadzać się w drogach oddechowych mniej lub bardziej głęboko w zależności od ich wielkości. Ryzyko zatrucia różni się w zależności od chorego osobnika i rodzaju wdychanych cząstek, ale pozostaje realne nawet w obecności niskich stężeń. Najdrobniejsze cząstki uważane są za najbardziej niebezpieczne, ponieważ ich mały rozmiar pozwala im wnikać głębiej, nawet do pęcherzyków płucnych . Powiązany wpływ na zdrowie waha się od powikłań oddechowych, takich jak astma, do zwiększonego ryzyka zachorowania na raka .
Pulmonolog Michel Aubier interweniował w mediach, minimalizując szkodliwość spalin z silników Diesla i został przesłuchany jako ekspert ds. 16 kwietnia 2015przez senacką komisję śledczą dotyczącą kosztów zanieczyszczenia atmosfery, oświadczając, że „nie ma żadnego związku z podmiotami gospodarczymi”. Rozpoznał17 marca 2016, przed tą samą komisją, otrzymywać od tankowca Total pięćdziesiąt do sześćdziesięciu tysięcy euro rocznie od końca lat 90. Liberation i Le Canard enchaîné ujawniły dzień wcześniej, że profesor pełnił od 1997 roku funkcje lekarza konsultant Total, odpowiedzialny za doradzanie wyższej kadrze kierowniczej grupy w przypadku problemów zdrowotnych.
Badanie opublikowane w czasopiśmie Nature opublikowane wmaj 2017 Szacuje, że 38 tys. przedwczesnych zgonów w 2015 roku na całym świecie było spowodowanych przekroczeniem obowiązujących w każdym kraju norm przez pojazdy z silnikiem diesla, głównie w krajach Unii Europejskiej, Chinach i Indiach.
W Niemczech , wluty 2018, Federalny Sąd Administracyjny utorował drogę zakazom dla starych pojazdów z silnikiem Diesla w dużych miastach. Z wyjątkiem pojazdów spełniających normę Euro 6 , dotyczy to ponad dziewięciu milionów pojazdów z silnikami wysokoprężnymi ze starszymi normami, w szczególności Euro 4 i Euro 5. Kilka dużych miast postanowiło zakazać tych starych pojazdów, ale lobby motoryzacyjne wezwało do anulowania zakazów. Za zakazami stoi stowarzyszenie ochrony środowiska Deutsche Umwelthilfe (DUH), które wskazuje, że zarejestrowane poziomy cząstek nie spełniają europejskich norm emisji tlenków azotu (NOx). Wyrok sądu upoważnia duże miasta do wydawania takich zakazów, ale nakazuje ich stopniową realizację i przewiduje wyjątki dla rzemieślników.
RakiEmisje silników Diesla od 2012 roku są klasyfikowane przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem (IARC) w kategorii niektórych czynników rakotwórczych .
Od dawna dyskutowano o toksycznym, a przede wszystkim rakotwórczym charakterze oleju napędowego. Silniki sprzed lat 80. stopniowo budziły niepokój ze względu na ich efekt wizualny (nieprzezroczysty i czarny dym) oraz potencjalne zagrożenie dla zdrowia ludzi. Badania zintensyfikowały się, udowadniając, że uwalniane przez nich cząstki były często mutagenne , a więc prawdopodobnie rakotwórcze .
INSERM przeprowadził w 2008 roku, synteza czterdziestu badań analizujących rakotwórcze działanie oleju napędowego od 1980 wszystkie dotyczą zawodowo narażonych na spaliny diesla: kierowców autobusów, taksówek, niewielka waga pojazdów ciężkich lub lokomotyw, i związanych z mechaniką. Wyniki wskazują, że istnieje zwiększone ryzyko, często znacznie, zachorowania na raka płuc. Wydaje się również, że istnieje związek między tymi zagrożeniami a czasem narażenia na emisje. Instytut ostrzega jednak przed prawdopodobnymi zaburzeniami wywołanymi paleniem tytoniu i narażeniem na azbest. Chociaż trwa debata epidemiologiczna mająca na celu zmierzenie wpływu tych dwóch elementów, INSERM uważa jednak, że nie wystarczy drastyczna zmiana wniosków. Używając słów EPA , współkierownika badania, stwierdza, że „Fakt, że opary oleju napędowego zwiększają ryzyko raka płuc u ludzi, jest bardzo prawdopodobny z biologicznego punktu widzenia” .
W 2012 r. IARC, która od 1988 r. zaliczała emisje diesla do prawdopodobnych czynników rakotwórczych dla ludzi (grupa 2A), zmodyfikowała swoją ocenę i obecnie klasyfikuje je w kategorii niektórych czynników rakotwórczych (grupa 1). Według WHO agencji raka , „dowody naukowe są niepodważalne (...): silnik Diesla opary powodują raka płuc ” . Agencja jest również zaniepokojona możliwym powiązaniem z rakiem pęcherza moczowego .
Trudności w oddychaniuTlenki azotu są bardzo toksycznymi gazami, zwłaszcza NO 2. Dostają się do płuc, podrażniają oskrzela i zmniejszają zdolność krwi do dotleniania komórek. Są szczególnie szkodliwe dla dzieci i astmatyków.
Drobne cząstki, oprócz ich wpływu na ryzyko raka, mogą powodować inne choroby, takie jak astma i przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP).
Ozon wytwarzany przez przemianę tlenków azotu podczas upałów pod wpływem promieni ultrafioletowych ze słońca jest również drażniącym gazem dla oskrzeli, nosa, gardła i oczu.
Zawody zagrożoneOlej napędowy powoduje zwiększone ryzyko śmierci wśród pracowników kolei . Najbardziej eksponowanymi miejscami są tunele drogowe lub kolejowe, niektóre miejsca przemysłowe, w tym zamknięte miejsca pracy ( garaże , doki) lub podziemne, w szczególności górnictwo . Powoduje lub pogarsza problemy z oddychaniem, z objawami często przewlekłymi u niektórych kierowców oraz u mieszkańców lub pracowników na obszarach o dużym natężeniu ruchu.
W Stanach Zjednoczonych około 1,4 miliona pracowników było stale narażonych na działanie cząstek stałych z silników Diesla w latach 1981-1983; i 3 miliony w Europie piętnastki, od 1990 do 1993. W 2012 roku amerykańskie lobby górnicze Mining Awareness Resource Group sprzeciwiło się publikacji badań nad wpływem spalin na zdrowie górników z silników Diesla.
Przedwczesne zgonyW 2015 r. na całym świecie 47% z 385 000 przedwczesnych zgonów było spowodowanych zanieczyszczeniem powietrza przez pojazdy napędzane silnikami wysokoprężnymi ( indywidualne, publiczne, przemysłowe, rzeczne lub rolnicze lub przemysłowe, z wyłączeniem transportu morskiego ), zgodnie z ostatnim badaniem (2019). 2 amerykańskie uniwersytety i ICCT (organizacja pozarządowa, która ujawniła „Dieselgate”). (Dodatkowy) koszt tych lat utraconego życia oszacowano na około bilion dolarów dla społeczeństwa.
Francja, Niemcy, Włochy i Indie były pierwszymi ofiarami z 66% przedwczesnych zgonów spowodowanych transportem. Wskaźnik ten wynosi 36% w Wielkiej Brytanii i 32% w Japonii. Jeśli dodamy wpływ ozonu i PM 2,5 , transport powoduje 11% z 3,4 miliona przedwczesnych zgonów z powodu indukowanego zanieczyszczenia, tj. 114 000 przedwczesnych zgonów w Chinach i 74 000 w Indiach. Liczba ta wynosi 13 000 w Niemczech, 6 400 we Francji i 22 000 w Stanach Zjednoczonych, czyli odpowiednio 31%, 32% i 19% zgonów ogółem przypisywanych zanieczyszczeniu powietrza. Niemcy płacą najwyższą cenę z 17 przedwczesnymi zgonami na 100 000 mieszkańców, trzy razy więcej niż średnia światowa. Jeśli chodzi o miasta, Mediolan, Turyn, Stuttgart, Kijów, Kolonia, Berlin i Londyn należą do najbardziej dotkniętych latami utraty życia. Pod względem liczby ofiar śmiertelnych Kanton jest najbardziej dotknięty w Azji i Mediolanie, Kolonii, Paryżu i Londynie w Europie. Te liczby są niedoszacowane z punktu widzenia zdrowia publicznego, zauważają autorzy badania, ponieważ ze względów metodologicznych nie bierze się pod uwagę kilku rodzajów emisji zanieczyszczeń (np. morskie diesle, podczas gdy 80% przewożonych ton jest. transportem morskim), ani niektórych chorób potencjalnie związanych z zanieczyszczeniem. Przewrotny efekt decyzji podjętych po skandalu Volkswagen decyzje zachęcające do zakupu pojazdów non-diesla jest to, że wiele samochodów diesla ponad 5 lat zostali brutalnie wywożone, w tym Niemiec i sprzedawane w krajach Wschodu lub Afryki (na przykład : według Hristo Hristova z Bułgarskiego Stowarzyszenia Importerów Pojazdów, w 2017 r. w Bułgarii sprzedano 280 000 niemieckich samochodów z silnikiem Diesla, Diesel za ponad 40%). Potencjalnie będą tam żyć długo, a kiedy przybędą do Europy Wschodniej, często są uwalniani od zawartości katalizatorów ( metali szlachetnych, które można odsprzedać). Są wtedy jeszcze trwalsze i poważniej zanieczyszczają - lokalnie i dla troposfery daleko poza granicami tych krajów). .
Praca silnika wysokoprężnego ma różne konsekwencje dla środowiska:
Globalne ocieplenie, kwaśne deszcze, że tlenki azotu są prekursorami ozonu , gaz efekt cieplarniany , który przyczynia się do globalnego ocieplenia . Ponadto NO 2reagując w kontakcie z wodą z wytworzeniem kwasu azotowego , prowadząc do eutrofizacji jezior i rzek oraz do powstawania kwaśnych deszczy . Emisje siarki z silników Diesla były wcześniej ważnym czynnikiem powstawania kwaśnych deszczy, ale obecnie przepisy ograniczają ilość siarki w oleju napędowym.
Hałas Obniżenie poziomu hałasu w pracy zależy w dużej mierze od sterowania wtryskiem oraz urządzeń wygłuszających , niemniej jednak należy jeszcze dokonać postępu, ponieważ silniki Diesla są zawsze głośniejsze od benzynowych ze względu na wysoki stopień sprężania, który generuje znaczne naprężenia mechaniczne.
Zapachy W charakterystyczny zapach z wylotem spalin z silnika wysokoprężnego są spowodowane szeregiem złożonych związków organicznych, takich jak indole , furany i fenoli .
Pierwsze udoskonalenie paliw przeznaczonych do silników wysokoprężnych (olej napędowy, oleje opałowe) polegało na stopniowej redukcji we wszystkich krajach zawartości siarki , co ograniczyło emisję kwasów i zanieczyszczających pochodnych siarki. Obecnie przepisy europejskie wymagają, aby olej napędowy, drogowy lub niedrogowy, zawierał mniej niż 10 mg/kg siarki. Jednakże poprawa ta ma energii i koszty ochrony środowiska: odsiarczanie oleju gazowego wymaga obróbki wodorem i produkcji wodoru jest samo ważnym źródłem CO 2 emisji. do atmosfery.
Udowodniono związek pomiędzy obecnością w paliwie węglowodorów naftenowych i aromatycznych, a w szczególności wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) a powstawaniem cząstek, przepisy ograniczone do 8,0% masowych zawartości związków. olej napędowy. Wiadomo również, że dodatek natleniaczy poprawia jakość spalania i zmniejsza wytwarzanie cząstek; planuje się włączenie estrów metylowych kwasów tłuszczowych (VME) do oleju napędowego, ale na maksymalnym poziomie 7,0% objętości, bez ustalenia minimalnej zawartości.
Niektórzy wyobrażają sobie bardziej restrykcyjne ograniczenie zawartości związków aromatycznych lub obowiązek wprowadzenia określonej proporcji oksygenatów. Pojawiają się jednak poważne trudności: usuwanie aromatów przez ekstrakcję byłoby znacznie trudniejsze w oleju napędowym niż w benzynie; Uwodornienie ich przez hydrorafinację zużyłoby dużo wodoru, aby przekształcić je w nafteniki, które nie są dużo lepsze. Dobrym sposobem na ograniczenie zawartości związków aromatycznych (jednocześnie podnosząc liczbę cetanową i poprawiając odporność na zimno) byłoby zastosowanie hydrokrakingu w celu uzyskania oleju napędowego, ale wymaga to dużych inwestycji. Ponadto firmy naftowe pozostają wrogo nastawione do włączania natleniaczy do paliw.
W dłuższej perspektywie, jeśli rozwiną się procesy gaz-ciecz , olej napędowy powstały w procesie Fischera-Tropscha, a następnie hydroizomeryzacja dawałby całkowicie parafinowy olej napędowy, a więc przy bardzo wysokiej liczbie cetanowej, stopień izomeryzacji umożliwiający kontrolować zachowanie zimno. Taka kompozycja znacznie zmniejszyłaby emisje cząstek stałych. Planowane jest również zastosowanie metoksymetanu , lepiej znanego pod nazwą eteru dimetylowego (DME), jako paliwa do silników Diesla, ze względu na jego wysoką liczbę cetanową (55 w porównaniu do oleju napędowego od 51 do minimum). Jego częściowo rozwinięta formuła CH 3 OCH 3pokazuje, że jest to produkt lekki, o krótkim łańcuchu węglowym i pozbawiony pierścienia aromatycznego, a ponadto dotleniony. Jakość spalania będzie zupełnie różny, czy chodzi o cząsteczki i nie spalonych materiałów różnego rodzaju i NO X .
Te paliwa syntetyczne są obecnie produkowane głównie z paliw kopalnych, a sama ich synteza powoduje zużycie energii i emisję CO 2 . : globalny bilans oznacza uwzględnienie wszystkich wydatków na energię i emisji sektora, a nie tylko tego, co konsument końcowy jest w stanie dostrzec i zaprojektować. Można jednak przewidywać wytwarzanie gazu syntezowego zasilającego proces Fischera-Tropscha z biomasy, a DME jest jednym z możliwych biopaliw drugiej generacji, które można by zadowolić lignocelulozą jako surowcem.
Oto lista różnych nazw nadawanych nowoczesnym silnikom Diesla (wtryskiwacze lub common rail) według marek, które je sprzedają:
Audi wygrało 24-godzinny wyścig Le Mans pięć razy w latach 2006 , 2007 , 2008 , 2010 i 2011 dzięki Audi R10 TDI wyposażonemu w silnik V12 TDI (Turbo Diesel z bezpośrednim wtryskiem), Audi R15 + TDI wyposażone w silnik V10 TDI i Audi R18 TDI .
Podczas edycji 24h Le Mans 2007 , Peugeot z kolei wszedł do pojazdu wyposażonego w silnik diesla, Peugeot 908 HDi FAP . Jest wyposażony w silnik V12 HDi o mocy około 700 koni mechanicznych. Jeden z dwóch Peugeotów na starcie zajął drugie miejsce.
Dzięki zwycięskiej passie silników Diesla od swojego bezpośredniego konkurenta Audi, producent Peugeot osiągnął dwukrotnie przewagę nad Audi dzięki 908 Diesel w 24-godzinnym wyścigu Le Mans 2009 i wygrał Petit Le Mans w Stanach Zjednoczonych .
Peugeot 908 HDi FAP, pomimo porażki w 24-godzinnym wyścigu Le Mans 2010 (cztery samochody zgłoszone, cztery wycofane), zwyciężył w 12-godzinnym wyścigu Sebring i Petit Le Mans w 2010 roku. W 2011 roku ponownie wygrał 12-godzinny wyścig Sebring (wciąż będąca 908 HDi FAP pochodzącym z 2010 roku i zgłoszona przez Oreca , ponieważ Peugeot wchodzi do nowej 908 i ma 3,7 L V8 o pojemności skokowej 550 KM (moce ograniczone przepisami) ) i Petit Le Mans .
Dominacja tych silników Diesla podczas „24h Le Mans” była przedmiotem wielu kontrowersji. Jednoznacznie wynikało to głównie z rzadszych pit stopów ze względu na mniejsze zużycie niż silniki benzynowe, ale także z ogromnego momentu obrotowego generowanego przez te silniki ( V12 TDI, którego maksymalna moc osiągana jest przy 4100 obr/min (430 rad/s ) około, przy mocy 474 kW ( 650 KM ) dedukujemy moment obrotowy (C=P/omega) 474.000/430=1100 Nm ), (wyliczenia te są przybliżone, ale doskonale obrazują zjawisko wokół tych silników), co pozwala na przyspieszanie większa niż benzyna. Ale pośrednio ich dominacja wynika również z ich wyceny, w porównaniu do silników benzynowych, ze strony Automobile Club de l'Ouest (ACO), organizatora 24-godzinnego wyścigu Le Mans. Te problemy równoważności benzyny i oleju napędowego na poziomie przepisów technicznych zostały rozwiązane przez ACO i FIA na sezon 2012, który będzie świadkiem w szczególności odrodzenia Mistrzostw Świata FIA w Długodystansowych Mistrzostwach Świata .
Od sezonu 2012 Audi i Peugeot planują połączyć silnik Diesla z silnikiem elektrycznym, tworząc w ten sposób hybrydowy samochód wyścigowy.
Próby wprowadzenia silników wysokoprężnych do konkurencji odzwierciedlają wyniki sprzedaży tych silników w porównaniu z silnikami benzynowymi w Europie. Producenci samochodów starają się promować wizerunek Diesla, który jest bardziej interesujący ekonomicznie niż benzyna, pod bardzo wyraźnym wpływem zachęt rządowych (niższe podatki na olej napędowy itp .).