Les moteurs diesel présentent plusieurs avantages par rapport aux autres moteurs à combustion interne :
1. Avantages liés au carburant pour moteur diesel
Le carburant du moteur diesel a une densité énergétique plus élevée et un plus petit volume de carburant est nécessaire pour effectuer une quantité de travail spécifique.
Les moteurs diesel injectent du carburant directement dans la chambre de combustion, n'ont aucune restriction d'admission d'air autre que les filtres à air et les tuyaux d'admission, et n'ont pas de vide dans le collecteur d'admission pour ajouter une charge parasite et des pertes de pompe lors de la poussée des pistons contre le vide du système d'admission. Le remplissage de la bouteille en air atmosphérique est assisté et le rendement volumétrique est augmenté pour la même raison.
Les carburants pour moteurs diesel plus lourds, tels que le carburant diesel, ont des indices de cétane plus élevés et des indices d'octane plus faibles, ce qui entraîne une plus grande tendance à s'enflammer spontanément et à brûler complètement dans les cylindres lorsqu'ils sont injectés. Des taux de compression accrus créent des températures plus élevées dans la chambre de combustion pour enflammer le carburant injecté.
Des taux de compression plus élevés augmentent les pertes de pompage car plus de travail est nécessaire pour comprimer l'air d'admission à un volume inférieur, mais les augmentations des pertes de pompage sont compensées par une puissance et une efficacité plus élevées.
Des taux de compression accrus dans les moteurs à allumage commandé nécessitent des carburants à indice d'octane plus élevé que les moteurs diesel. Les moteurs Otto sont plus difficiles à démarrer et à brûler complètement et/ou un calage d'allumage avancé pour éviter le pré-allumage, le cliquetis et les pertes de performances qui en résultent et les dommages au moteur.
Le carburant des moteurs à allumage par compression est distillé directement à partir du pétrole. La distillation produit de l'essence, mais les performances seraient insuffisantes sans la réforme catalytique, qui est un processus plus coûteux.
Bien que le carburant diesel soit brûlé à l'extérieur avec une mèche, il ne dégagera pas une grande quantité de vapeur inflammable qui pourrait provoquer une explosion. La faible pression de vapeur du diesel est particulièrement avantageuse dans les applications marines, où l'accumulation de mélanges air-carburant explosifs est un danger particulier. Pour la même raison, les moteurs diesel sont immunisés contre le blocage de vapeur.
Pour une charge partielle donnée, le rendement énergétique (masse brûlée par énergie produite) d'un moteur diesel reste presque constant, contrairement aux moteurs à essence et à turbine qui utilisent proportionnellement plus de carburant avec des puissances partielles.
2. Meilleure efficacité du moteur diesel
En raison des différences ci-dessus entre les carburants diesel et l'essence et les autres carburants à allumage commandé, les moteurs diesel ont un rendement thermodynamique plus élevé, avec un rendement thermique de 45 % contre environ 30 % pour les moteurs à allumage commandé. Les moteurs à essence sont généralement efficaces à 30 %, tandis que les moteurs diesel peuvent convertir plus de 45 % de l'énergie du carburant en énergie mécanique (voir le cycle de Carnot pour une explication plus détaillée).
3. Ne nécessite pas de système électrique pour fonctionner
Les moteurs diesel n'ont pas de système d'allumage électrique ou de bougie d'allumage haute tension, ce qui se traduit par une fiabilité élevée et une adaptation facile aux environnements humides. L'absence de bobines, de fils de bougies, etc., élimine également une source d'émissions de radiofréquences pouvant interférer avec les équipements de navigation et de communication, ce qui est particulièrement important dans les applications marines et aéronautiques, et pour éviter les interférences avec les radiotélescopes.
L'absence de système d'allumage électrique dans le moteur à allumage par compression réduit également la charge parasite sur le moteur, car le moteur n'a pas à produire l'électricité nécessaire pour enflammer le carburant. Une quantité importante d'électricité est requise par un système d'allumage positif, et à mesure que les vitesses et les charges du moteur augmentent, le système d'allumage consomme proportionnellement plus d'électricité, tout en devenant moins efficace.
Une pression de cylindre plus élevée nécessite une étincelle "plus chaude" avec plus de courant pour surmonter la pression et combler l'écart entre l'électrode et l'électrode sur la bougie. L'augmentation des régimes et des charges du moteur nécessite également que l'étincelle se produise plus rapidement, ce qui entraîne des charges et des demandes supplémentaires sur le système électrique et une augmentation de la puissance du moteur pour y répondre.
À mesure que les vitesses et les charges du moteur diesel augmentent, des températures de cylindre plus élevées après la compression de la charge d'admission entraînent une augmentation de l'efficacité de l'injection et de l'allumage en raison d'une atomisation accrue du carburant. Quelle que soit la conception du système de carburant, un système d'injection de carburant mécanique et une augmentation rapide de la pression et du débit de carburant permettront d'atteindre la pression d'ouverture de la buse d'injection plus rapidement et également plus tôt dans le cycle de carburant.
Une énergie supplémentaire est nécessaire pour faire fonctionner le système d'injection à mesure que les régimes et les charges du moteur augmentent, mais l'augmentation est plus compensée que dans les moteurs à allumage commandé. Les moteurs diesel modernes dotés de systèmes d'injection électroniques utilisent une grande quantité d'électricité pour l'injection.
4. Longévité du moteur diesel
La longévité d'un moteur diesel est généralement environ le double de celle d'un moteur à essence en raison de la plus grande résistance des pièces utilisées.
5. Avantages dans la lubrification du moteur
Le carburant diesel a également de meilleures propriétés de lubrification que l'essence. En fait, dans les injecteurs-pompes, le carburant est utilisé à trois fins différentes : la lubrification des injecteurs, le refroidissement des injecteurs et l'injection pour la combustion.
Bien que les moteurs à allumage commandé et leurs systèmes de carburant ne nécessitent pas autant de pouvoir lubrifiant, le pouvoir lubrifiant plus élevé du carburant diesel permet de lubrifier les sommets des cylindres et des segments de piston là où il est le plus nécessaire pour résister à la chaleur, aux charges et aux frottements de compression et de combustion élevés. Étant donné que les carburants diesel sont en fait des huiles très légères, l'excès de carburant dans les cylindres et la contamination de l'huile de carter sont plus facilement tolérés par les moteurs diesel.
6. Il est compatible avec le biodiesel
Le biodiesel est un carburant non dérivé du pétrole facilement synthétisé (par transestérification) qui peut fonctionner directement dans de nombreux moteurs diesel, tandis que les moteurs à essence doivent être adaptés pour fonctionner avec des carburants synthétiques ou les utiliser comme additif pour l'essence (par exemple, l'éthanol ajouté à l'essence ).