Réussir Grandes Cultures 28 novembre 2003 à 17h04 | Par Nicolas Chemineau

Des moteurs plus puissants et moins polluants pour les automoteurs agricoles

Les normes régissant le fonctionnement des moteurs imposent aux constructeurs une recherche constante. Tour d´horizon des nouvelles technologies appliquées aux moteurs.

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Obligatoire à compter du mois de juillet 2003 sur les véhicules « hors route », la norme Euro 2 a clairement incité les constructeurs de machines agricoles à renouveler leur gamme d´équipements à moteur (tracteurs, moissonneuses-batteuses, automoteurs, ...) pour être en conformité. A l´horizon 2006 se prépare déjà la norme niveau 3. Des normes qui ont pour but de limiter le taux de rejets de gaz d´échappement dans l´atmosphère.
La régulation électronique de l´injection, les quatres soupapes par cylindre et l´injection à rampe commune (ou common rail) se retrouvent donc sur les moteurs des machines agricoles.
Principalement, ces nouveaux systèmes ont pour but d´améliorer la combustion du carburant. Les rejets contiennent alors un minimum de résidus polluants. Une combustion correcte produisant seulement de l´eau et du dioxyde de carbone, produits considérés comme non polluants.

Afin d´atteindre une combustion optimale, certains principes pilotent l´injection du carburant. C´est le cas de l´injection à rampe commune et de la régulation électronique de l´injection. Autre solution, augmenter le volume d´air admis dans le cylindre avec quatre soupapes par cylindre.
La rampe commune est montée sur le bloc moteur. ©J.-J. Biteau

1350 bars de pression à l´injection du carburant
Le système d´injection à rampe commune permet d´injecter le carburant à une pression comprise entre 400 et 1350 bars. La pompe à haute pression gave un accumulateur appelé rampe commune. Cette pompe reste entraînée par la distribution du moteur. Un capteur de pression et une valve de régulation de pression, placés dans cette rampe commune, vont réguler la haute pression par l´intermédiaire du calculateur. La rampe alimente tous les injecteurs. Chaque injecteur est commandé par une électrovanne, elle-même pilotée par le calculateur.
Le calculateur gère le temps d´ouverture de l´injecteur et la pression dans la rampe, en fonction de multiples informations envoyées par les différents capteurs. La plage d´injection est donc modulable. Contrairement aux moteurs conventionnels, la pression est indépendante du régime moteur. De plus, avec une pression plus élevée, l´injection se fait avec des gouttelettes plus fines. La combustion est améliorée.

Les paramètres utilisés par le boîtier pour gérer cette injection sont essentiellement la vitesse de rotation du moteur, la position du cylindre, la position de l´accélérateur et la pression dans la rampe commune. D´autres informations telles que la température d´air d´admission ou la température de carburant peuvent être prises en compte. Avec ces données, le programme entré dans le boîtier calcule une pression de consigne. En cas d´écart entre la valeur de consigne fixée et la valeur mesurée par le capteur, le régulateur modifie cette pression.
Les quatre soupapes accroissent le volume d´air admis dans la chambre de combustion. ©J.-J. Biteau

Adapter la courbe de couple à l´utilisation
L´injection à rampe commune permet de contrôler le débit et la durée de l´injection, mais aussi la pré-injection. Cette première injection, minime, amorce la combustion et réduit les bruits de combustion. Le rendement du moteur est optimisé.
Le dispositif offre des avantages en terme de consommation ou de réduction des émissions sonores et polluantes. Un test de la DLG, réalisé avec un tracteur John Deere 6920 à deux soupapes par cylindre et un John Deere 6920 disposant de l´injection à rampe commune et de quatre soupapes par cylindre permet d´avancer certaines différences. Le couple à mille tours minute gagne 8 % avec le nouveau moteur. Avec une baisse de 2 dB(A) cabine ouverte, le système présente un avantage pour réduire le bruit du moteur. En terme de consommation, le test révèle des différences minimes, excepté à bas régime.

Sur le système d´injection à régulation électronique, le calculateur électronique est toujours présent. Il est lui aussi informé de paramètres tels que la fréquence de rotation du moteur, la position de l´accélérateur. Il peut ainsi calculer le débit nécessaire et l´avance à l´injection en fonction de la température de l´eau, de l´air et du carburant, du débit d´air aspiré, etc.
En découlent de plus faibles émissions à l´échappement mais aussi des effets positifs sur la consommation de carburant. Elle permet d´adapter la courbe de couple afin d´offrir une grande puissance de traction. Comme l´injection à rampe commune, la régulation électronique de l´injection autorise l´affichage de la consommation instantanée et du régime, ainsi qu´un diagnostic.
Le système à quatre soupapes par cylindre permet, comme le turbocompresseur, de gaver le moteur en air et donc d´améliorer son taux de remplissage. Deux soupapes sont destinées à l´admission et deux à l´échappement. Pour les constructeurs ces quatre soupapes permettent de répondre aux normes de niveau 3.


Le turbocompresseur est un élément chargé d´améliorer la combustion en augmentant le remplissage en air des cylindres. Il est mis en rotation par les gaz d´échappement.
Le turbo régulé (aussi appelé waste gate) est plus petit qu´un turbo classique. Il se met donc en mouvement plus rapidement à l´accélération, ce qui améliore la combustion et donc le couple à bas régime.
Il est composé d´une membrane reliée par une tige à la soupape de décharge. Celle-ci s´ouvre et laisse échapper les gaz d´échappement lorsque la pression sur la membrane est suffisamment forte. Ceci permet de ralentir la turbine et de stabiliser la pression.
La régulation évite que le turbocompresseur ne s´emballe et n´envoie l´air à une pression trop importante qui pourrait endommager le moteur.

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