(2) Cours Diesel

8/2/2019 (2) Cours Diesel

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MOTEUR DIESEL

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1. Hist or ique

C' est un ingnieur allemand, Rudolph Diesel (185 8 - 1913) qui invent a le

premier moteur combust ible lour d. Ce moteur t ait sur t out peu onreux et

d' un t r s bon r endement . C' est en 1896, qu' il const r uisit son premier moteur

4 t emps compression pralable.

Sur ce mot eur des annes 1920, la mise en marche se f aisait grce de l' air

compr im qui t ait envoy dans le cylindr e

par l ' int ermdiair e d' une soupape.

Cet t e soupape t ait mise en mouvement

grce une came spciale de l' arbr e de

dist r ibut ion.

Le mouvement de l' ar br e de dist r ibut ion

t ait t ransmis la soupape par

l' intermdiair e d' un balancier dont l' axe de

r otat ion tait r eli un excent r ique.

Ds que l' allumage s' t ait produit une

manet t e agissait sur l ' excent r ique qui

car t ait le balancier et immobilisait ainsi la

soupape.

Coupe d'un moteur Diesel des annes 1920

Les mot eurs Diesel ont t ut il iss dans un premier t emps dans les

locomot ives et les camions, puis f urent gnraliss aux engins agr icoles.

Ent r e 1893 et 1897, l' ingnieur allemand Rudolf Diesel invent e un mot eur

combust ion interne, auquel son nom est r est at t ach. A l ' or igine, le carburant

t ait de l' alcool br ler, avant de devenir , quelques temps plus t ar d le gazole.

Les premier s diesels n' t aient pas applicables l' aut omobile : il s t aient

lourds, encombr ant s, leur s pompes inject ion t r op volumineuses et limit aient

le r gime de rot at ion du mot eur du f ait de la lent eur r aliser l' inj ect ion. I l

f audr a at t endr e 1922, dat e laquelle Rober t Bosch invent e une pompe de

t aille r duit e permet t ant le r glage prcis du processus d' inj ect ion. La

premir e automobile de sr ie diesel sor t ir a en 1935.


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2. Fonct ion dusage du mot eur diesel

Tr ansf ormer lnergie chimique en nergie calor if ique puis en nergie

mcanique

3. Fr ont ir e dt ude

4. Et ude f onct ionnelle

4. 1. Niveau A 0

Pression atmosphrique Rglage

Action conducteur Energie lectrique

Perte calorifique

Energie lectrique Informations, tmoins

Bruit

Comburant Gaz dchappement

Carburant

Transformer lnergiemcanique en nergiecalorifique puis en nergiemcanique.

Energie mcanique

Mouvement circulaire

M ot e ur d ie sel A - 0

4. 2.Niveau A 0


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4 5 6 7 8

A6

A1

Transformer

le

mouvement

rectiligne

en

mouvement

circulaire.

Attelage

mobile

A5

Pressionatmosphrique.

Prisedemouvementnergiemcaniq

ue.

Assurer

la

lubrification

sous

pression

de

ensemble

mobile.

Circuitde

graissage

A4

Energielectrique.

Evacuer

lexcs

decalorie.

Refroidis-

sement

A3

Huilesouspression.

Perme

ttrela

transformationde

nergiechimique

ennergie

mcanique.

Enceinte

therm

ique

Informationsmoteu

r.

A2

Rglage.

Synchroniserles

lments.

Distribution

A1

Alimenterlemoteur

encarburant,

provoquerlauto-

inflamation.

Alimentation

1:Energielectrique,

2:Carburant,

3:Comburant,

4:Bruit,

5:Gazdchappeme

nt,

6:Pertecalorifique,

7:Informations,tmo

in,

8:Energiemcanique

,mouvementcirculaire.

Actionconducteur.

MOTEURT

HERMIQUE

1 2 3


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5. Fonct ionnement du cycle 4 t emps diesel

La major it des moteur s diesel sont des quat re t emps (quelques const r uct eurs

dveloppe encore des mot eurs diesel deux t emps de grosse cylindr e avec

souf f ler ie ladmission pour les engins de chant ier ).Le mot eur diesel est un mot eur combust ion int erne capable de consommer

des carburants lourds t els que le gazole, f uel, mazout .

Contr airement , au mot eur essence pour lequel l allumage est command, la

combust ion du car burant est dclenche par laut o-inf lammat ion au cont act

dun air surchauf f par llvat ion impor t ante de la pression.

6. Quest - ce un car burant ?

Ne sera pr is en compt e que le carburant de base sans ses addi t if s.

Les carburant s sont hydrocarbures (Hydrogne H, Carbone C)

Do la f ormule chimique Cx Hy. (a & y sont le nombr e dat omes respect if s en

carbone et hydr ogne de la molcule.)

7. Le gazole (ct ane)

C21 H44

Pr opr it s :

Temprature dvaporation : comprise entre 180 & 370CDensit : 0,845Point clair : compris entre 55 & 120C

Pouvoir calorifique : 43.000 Kj/KgFormule chimique : C21 H44

- 5c le gazole devient trouble-15C limite de filtrabilit

Rsistance au froid :

-18C point dcoulement

Ce sont les paraffines contenues dans le gazole qui le transforment encristaux quand la temprature baisse.

Masse de souffre depuis le 01 octobre 1996 : elle est infrieure 0,05%


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8. Descr ipt ion des cycles du mot eur diesel quat r e t emps

Soupapes :

Tem

ps:

Phase:

Coursedu

piston : Admission Echappement

Pression :en

MPa

Temprature :

en CSchmas :

ouvre Se fermeVoisine

de la Pressionatmosphrique.

Voisinede

ambiante.

1er

Admission

DuPMH

vers lePMB

Remplissage du cylindre en air pralablement filtr.

Se ferme FermeAugmente

Environ 2.5.Augmente

Plus de 600.

Compression de lair dans le cylindre.

2me

Compression

DuPMB

vers lePMH

Injection du carburant sous pression suprieure 10MPa avant le point mort haut.

Autoinflammation du carburant au contact de lairsurchauff et pendant toute la dure de linjection.Augmentation de la temprature et de la pression.

Ferme FermeStable puis

chute jusquenviron 0,5.

Augmentependant lacombustion

jusqu 2400.

3me

Combustiondte

nte

DuPMH

vers lePMB

Combustion & dtente

Ferme Souvre ChuteChute jusquenviron 1100

4me

Echappement

Du

PMBvers lePMH

Evacuation des gaz dchappement.


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9. Diagramme t hor ique : cycle mixt e

Dplacementdu piston

Volume Pression en MPaTempratureen C

Schma

De a vers b Augmente Constante : 0,1 27

De c vers d DiminueAugmente :environ 3

Plus de 400

De d vers e

& injectionConstant

Augmente :environ 4,5

Augmentejusqu

environ 2400

Constante ConstanteDe e vers f &

injection

De f vers g

DiminueDiminue

Baissejusqu

environ 1100

De g vers h Constant Diminue : vers 0,1 Constante

Linject ion du gazole sef f ectue avant le point mor t haut dir ectement dans la

chambr e de combust ion.

La t emprat ure de l air dans le cylindre supr ieure celle de lauto-

inf lammat ion du carburant . La combust ion est dclenche par le dbut

dinj ect ion. Le car burant brle pendant t out e la dure de linject ion.

La dt onat ion est r echerche en dbut de combust ion. La pression est

t hor iquement maint enue constant e pendant une grande par t ie de la phase

dt ent e.

10. Diagr amme rel

Dplacementdu piston

Volume Pressionen MPa

Tempratureen C

Schma

De a vers b Augmente Baise et remonte

De b vers d diminue Augmente :environ 3

Plus de 400

De d vers f ,

Injection,dtente

Augmente

puisdiminue

Augmente :

environ 4,5

Augment

jusquenviron 2400

De f vers h ,

dtente

Augmente Diminue Baissejusquenviron 1100

De h vers i Diminue Diminue Diminue


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11. Fr ont ire dt ude

12. Et ude f onct ionnelle niveau A 1

Action conducteur Temprature moteur

Rglage Charge

Energie calorifique Excs de carburant

Eau

Energie mcanique Chaleur & chaleur

Energie lectrique

Carburant ltat 1

Elever le niveau dnergie du

combustible, le quantifier, le

distribuer, grer lavance et arrter

le moteur.Carburant ltat 2

CIRCUIT

DALIMENTATIONA 1

Et at 1 : la pression at mosphr ique

Etat 2 : Fil t r e et une pr ession supr ieure 10MPa


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Eau

Energie

calorifique

Bruit

Carburant

ltat2

A14

A1

Pulvrisersous

pressionle

carburantdans

lachambrede

combustion

Injecteur

Information

rgimemoteur

A13

Rglage

Charge

Aspirer,quantifier

etdistribuerle

carburant,gre

r

avanceetstopper

injection

Pompe

injection

A12

Information

tmo

in:tropdeau

Spa

rerles

impu

rets,

dca

nterleauet

pompe

am

orage

Filtre

dca

nteur

A11

Stockerle

carburant

Rservoir

Pression

atmosphrique

CIRCUIT

DALIMENTATION

Carburantltat1

Energiecalorifique

Energiemcanique

Energielectrique


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13. Rservoir

Rser voir ser vant stocker le gazole et r ecevoir le ret our venant de la

pompe inj ect ion et des inj ecteurs. De f ormes diver ses ils sont

maj ori t airement r aliss en mat ire plast ique.

14. Fi l t re dcant eur

Son rle pr incipal est de sparer les impuret s (supr ieures 4 micr ons) du

gazole et de dcant er leau.

Rep. Dsignation1 Clapet daspiration

2 Clapet de refoulement

3 Pompe damorage

4 Vis de purge pour l air

5 Joint

6 Vis de vidange pour leau

7 Elment filtrant

8 Vis de fixation

9 Ressort de rappel

10 Ressort de maintien

A Aspiration

R Refoulement

a Gazole

b Eau


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Le f ilt r age peut t re ralis par lint ermdiair e dune car t ouche 7 ou dun

lment f il t r ant (pour des raisons dliminat ion des dchets la car t ouche

f ilt r ante t end disparat r e).

Le gazole est aspir par la pompe inject ion au t r aver s du f ilt r e, la densit

de leau t ant plus impor t ant e que celle du gazole, cet t e eau rest e au f ond dela cuve (en f onct ion des prconisat ions du const r uct eur il f aut procder une

vidange de leau).

Pour vit er la crist allisat ion de la paraf f ine contenue dans le gazole cer t ains

const r uct eur s quipent le por t e f ilt r e dun syst me de rchauf f age, eau ou

lect r ique.

Lors du remplacement du f ilt r e ou de llment f il t r ant , il est impr at if quil

ne reste plus dair dans le prote f il t r e. Pour ce f air e une pompe damorage 3

act ionne manuellement per met de r emplir lensemble de gazole et de f air e

sort ir lair par la purge 4.

Cet t e mme pompe damorage per met de f air e la purge de t out le cir cuitdaliment at ion apr s une panne sche.

Fonct ionnement de la pompe damorage

Rep. Dsignation

1 Poussoir

2 Membrane

3 Ressort de rappel

4 Clapet de refoulement

5 Ressort de rappel

6 Clapet daspiration

7 Ressort de rappel

A Aspiration

R Refoulement

Lor s du f onct ionnement du moteur la pompe damorage permet le l ibr e

passage du gazole de A vers R.

Phase refoulement: Phase aspiration :En appuyant sur le poussoir 1et par lintermdiaire de lamembrane 2 le clapet 6, tantferm sous laction du ressort 7,entrane louverture du clapet 4et permet le passage dugazole.

En relchant la pression sur le poussoir 1,le ressort de rappel 3 repousse lamembrane 2 et le poussoir 1.Le ressort de rappel 5 ferme le clapet 4.La force du ressort 3 est suffisante pourouvrir le clapet 6 et permettre laspirationdu gazole.


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15. Pompe inj ect ion

15. 1. Et ude f onct ionnelle niveau A- 13

Information pression tubulure Commande de ralenti acclr

Action conducteur Rgime de rotation moteur

Action ressorts Consigne arrt moteur

Rglages Temprature moteur

Retour du gazoleEnergie mcanique

Bruit et chaleur

Gazole ltat 1

Elever le niveau dnergiedu combustible, rgler laquantit de gazole injecter :

o Grer lavance,o Distribuer le gazole

cylindre parcylindre,

o Stopper linjection.

Combustible ltat 2

POMPE A

INJECTIONA 13

Etat 1 : la pression atmosphr ique

Et at 2 : Fil t r e et une pression suprieure 10Mpa

Pour obtenir le r endement le plus lev, le gazole est inj ect avant le

point mor t haut , dlai d aut o-inf lammat ion en f onct ion de la quant it de

gazole inject donc la dure est var iable.

Cet t e avance augment e en f onct ion :

Du rgime moteur ,

De la pression t ubulure dadmission.

15. 2. Et ude f onct ionnelle niveau A 13


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3 4 5

A135

A1

3

Doser,

distribu

er

et

correction

du

dbit

en

fonctiond

e

la

pressiontubulure

Tte

hydraulique

Informationpressiontub

ulure

A134

Adap

terledbit

Rgu

lateur

Actionconducteur

A133

Actionressort

Tempraturemoteur

Modifier

de

dbut

injection

Avance

automatique

A132

Stopper

alimentation

etlinjection

Electro-

vanne

Consignearrtmoteur

Rgimemoteur

A131

Alimenter

en

gazole

Pompe

de

transfert

1:Carburantltat1,

2:Energiem

canique,

3:Retourcarburant,

4:Bruitetcha

leur,

5:Carburantltat2.

Etat1:lapressionatmosphrique

Etat2:Filtr

eetunepressionsuprieure10

Mpa

POMPE

AI

NJ

ECTION

Actionressort

Rglage

1 2


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15. 3. Eclat dune pompe inj ect ion

Les f onct ions de la pompe inj ect ion sont : Doser le gazole en f onct ion des act ions conduct eur,

Dist r ibuer le gazole aux dif f rent s cylindr es,

Modif ier lavance en f onct ion du rgime moteur,

Modif ier le dbit de pompe en f onct ion de la charge mot eur ,

Permet t r e lar r t du moteur.


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15. 4. Dosage du carburant

La quant it inject e dpend le la

posit ion de la bague de limit at ion

de dbit 3 qui se dplaceaxi alement sur le pist on 1 .

Le plat eau cames (une par

cylindre) df init la cour se du

pist on 1 qui est ent r an en

rotat ion en EN par le mot eur

Phase : Fonctionnement SchmaRemplissage Le piston 1 est sur bas de

la came en a . Le

remplissage de la chambre

A en gazole se fait par

orifice A et par des fentes

tranglement 2 .

RefoulementDbutinjection

La rotation de plateau cames entrane le

dplacement du piston 1

o un refoulement de la

chambre B vers C puis vers

D

Monte en pressionFin derefoulementFin deinjection

La bague de limitation de

dbit 3 communique avec

orifice E cest la fin du

refoulement.

Course maxi en b dfinie

par la hauteur de la came.Chute de la pression.

Remplissage Dplacement du piston,

descente de la came de b

vers a et remplissage en

gazole de la chambre B


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16. I nject eur

16.1. Fonct ion :

Assur e la pulvr isat ion du gazole dans le cylindr e (ou chambr e de

t urbulence), avant le point mort haut dans un air sur chauf f , ce qui

ent r ane laut o-inf lamat ion du gazole.

La f inesse de pulvr isat ion est en rappor t avec la

pression douver t ur e de linjecteur et de la t ail le, du

nombre de t r ou et de la f orme du jet .

Rep. Dsignation1 Porte injecteur

2 Corps dinjecteur

3 Aiguille dinjecteur4 Ecrou

5 Ressort6 Cale de rglage

A Arrive du gazoleB Canal de transfert

R Retour du gazole

17. Dif f r ent s t ypes dinj ect ion

17. 1. I nj ect ion direct e

Rep. Dsignation

1 Injecteur

2 Culasse

3 Piston

a Chambre de combustion

Linj ect eur 1 pulvr ise le gazole dir ect ement dans le

cylindre au-dessus du pist on 3 avant le point morthaut . La t ur bulence est cre par la f orme part iculire du pist on qui

int gre la chambr e de combust ion a . Ce syst me permet de diminuer le

dlai de combust ion. Linj ect eur ut ili s est de t ype t r ous. Le rappor t

volumt r ique est envir on gal 17/ 1. Ce t ype de mot eur ne ncessit e pas

de systme de prchauf f age pour un dmarr age si la t empr at ure

ambiant e est supr ieur e 5C.


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17. 3. I nj ect ion indirect e avec chambre de t urbulence

Rep. Dsignation

1 Injecteur

2 Culasse3 Piston

4 Bougie de prchauffage

a Chambre de turbulence

Linj ect eur 1 pulvr ise le gazole, avant le point mor t

haut , dans la chambr e de t ur bulence a qui est

implant dans la culasse 2 . Le volume de la chambre

de t urbulence a reprsent e 80% du volume de

combust ion. La chambr e de t ur bulence a

communique avec le cyl indre par lint ermdiair e dune volut e dont la

f orme f avor ise une t r s bonne t ur bulence. Linj ecteur ut ilis est de t ype

t t ons. Le rappor t volumt r ique est envir on gal 23/ 1. Ce t ype de

mot eur ncessit e un de syst me de prchauf f age pour un dmar r age

f roid.

17. 3. I nj ect ion indirect e avec chambre de pr combust ion

Rep. Dsignation1 Injecteur

2 Culasse

3 Piston

4 Bougie de prchauffage

a Chambre de prcombustion

Linj ect eur 1 pulvr ise le gazole, avant le point

mor t haut , dans la chambre de prcombust ion a

qui est implant dans la culasse 2 . Le volume de

la chambr e de turbulence a r eprsente 40% du

volume de combust ion. Linj ecteur ut il is est de t ype t t ons. Le

rappor t volumt r ique est envir on gal 23/ 1. Ce t ype de mot eur

ncessit e un de systme de pr chauf f age pour un dmar rage f roid.

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