Fonctionnement et description d’un moteur diesel

Fonctionnement et description d’un moteur diesel

Historique

Le nom de Diesel est attaché pour toujours au principe de certains types de moteurs. Son vrai nom est Rodolphe Charles Chrétien Diesel, né à Paris en 1858. Après avoir conquis ses titres universitaires, il se spécialise dans les machines frigorifiques et travaille avec passion à son propre moteur. Il prévoit que l’industrie et les transports réalisent des économies importantes avec des moteurs à haut rendement. Puis, il renonce à ses premières idées « de fabriquer un moteur monocylindre d’une puissance de 20ch à 172tr/min ; l’alésage de ce moteur était de 250mm, la course de 400mm et sa consommation spécifique de 257g/ch.h ; le rendement thermique était de 26.2% ». Car à cette époque, les machines à vapeurs ont un rendement global de l’ordre de 10%. En 1892, il prend son premier brevet et publie en 1893 un mémoire qui soulève des controverses passionnées. A l’exposition universelle de Paris en 1900, Diesel se voit décerner un grand prix.
En pleine gloire, Diesel abandonne les recherches techniques pour se consacrer à l’économie politique et à la sociologie. Il voyage beaucoup et fait des nombreuses conférences. Il se ruine dans de mauvaises opérations financières. Peu de temps après, Diesel disparaît en mer au cours du mois de septembre 1913, à bord du navire allemand Dresden.
Depuis ce temps là, des ingénieurs et des mécaniciens ont apporté au moteur conçu par l’inventeur d’importantes améliorations. Les caractéristiques des nouveaux moteurs s’éloignent davantage de celles du moteur conçu par Diesel.

Les organes mobiles

Ce sont :
· Le piston est généralement en alliage léger, mais certaines tendances reviennent en fonte. Il est muni de segments : trois pour les moteurs rapides et les moteurs lents en possèdent jusqu’à cinq. Il effectue un mouvement rectiligne alternatif le long du cylindre.
· La bielle est construite en acier forgé. Elle transforme le mouvement du piston en mouvement circulaire au niveau du vilebrequin.
· Le vilebrequin est fabriqué par forgeage en acier mi-dur allié. Il effectue un mouvement rotatif autour de l’axe de tourillon.
· La soupape est guidée dans un guide soupape, emmanché à force dans la culasse. Les soupapes effectuent des mouvements rectilignes.
· La distribution est l’ensemble des organes qui permettent de réaliser l’ouverture et la fermeture des orifices d’admissions d’air et d’échappement des gaz brûlés. Elle se compose de soupape, de culbuteur, d’un arbre à cames, de poussoirs et éventuellement de tige de culbuteur, et d’un système d’entraînement d’un arbre à cames.

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PARTIE – I : Rappels sur le moteur thermique
Chapitre I : Généralité
1-1-Classifications
1-2-Historique
1-3-Fonctionnement et description d’un moteur diesel
1-3-1-Fonctionnement
1-3-2-Description
Chapitre II: Le combustion
2-1-Combustibles utilisés
2-2-Propriétés du gas-oil
2-2-1-Densité
2-2-2-Pouvoir calorifique
2-2-3-Viscosité
2-2-4-Impuretés
2-2-5-Combustibilité
2-2-6-Nombre de cétane
2-2-7-Pouvoir comburivore
PARTIE – II: Caractérisation du moteur choisi
Chapitre III: Caractéristiques du moteur
3-1-Désignation du moteur
3-2-Caractéristiques générales
3-3-Chambre de combustion
3-4-Distribution
3-5-Cotes et jeux de montage
3-5-1-Organes fixes
3-5-2-Organes mobiles
Chapitre IV: Calculs des paramètres du moteur
4-1-Paramètres thermodynamiques
4-2-Paramètres principaux
4-2-1-Le rendement thermique :
4-2-2-Exposants indiqués
4-2-3-Exposant mécanique
4-2-4-Exposants effectifs
4-2-5-Autres exposants
4-3-Courbes caractéristiques du moteur
4-3-1-Courbe de puissance
4-3-2-Courbe couple
4-3-3-Courbe de consommation spécifique
Chapitre V: La combustion
5-1-Définition
5-2-Les équations de combustion
5-3-Quantité d’air nécessaire à la combustion
5-4-Excès d’air
5-5-Caractéristiques de la combustion
5-5-1-La vitesse d’oxydation du gas-oil
5-5-2-Le délai d’inflammation
5-5-3-La vitesse moyenne du taux de croissance de la pression des gaz durant la combustion
5-5-4-La vitesse de combustion relative du gas-oil
5-5-5-La température des parois de la chambre
5-5-6-Vaporisation du carburant dans l’air
PARTIE – III: Etude technologique
Chapitre VI: Optimisation de la consommation spécifique du moteur
6-1-Modification des paramètres du moteur
6-1-1-Calcul des nouveaux paramètres thermodynamiques
6-1-2-Le nouveau délai d’inflammation
6-1-3-Calcul des nouveaux paramètres principaux
6-1-4-Courbe caractéristique des consommations du moteur
Chapitre VII: Adoption d’un nouveau système
7-1-Le procédé « M »
7-1-1-Avantages de l’utilisation de ce procédé
7-1-2-Application de ces principes au moteur
7-1-3-Fonctionnement
7-2-La hauteur de la chambre de combustion
7-3-Les conséquences
7-3-1-La culasse :
7-3-2-Injecteur et porte injecteur
7-3-3-Piston
7-4-Autres facteurs influant sur l’optimisation de la consommation
7-4-1-Avance à l’injection
7-4-2-La combustion
7-5-La vitesse de combustion
Chapitre VIII: Dimensionnements du nouveau moteur
8-1-Calcul de la paroi du cylindre
8-2-Piston
8-2-1-Contrainte de flexion
8-2-2-Contrainte de compression
8-3-Axe du piston
8-3-1-Effort sollicitant l’axe de piston
8-3-2-Calcul de la déformation de l’axe du piston
8-3-3-La contrainte de flexion
8-3-4-La contrainte maximale due au cisaillement
8-3-5-L’ovalisation de l’axe
8-4-Segmentation
8-4-1-Rôles de la segmentation
8-4-2-Matériaux utilisés
8-4-3-La pression de contact entre les segments et le cylindre
8-5-Culasse
8-5-1-L’épaisseur de la sole
8-5-2-Les goujons de liaisons de la culasse avec le bâti
Chapitre IX: Technique de fabrication du nouveau piston
9-1-Le moulage
9-1-1-Principe
9-1-2-Les procédés de moulage à vert à la main
9-2-Gammes d’usinage du piston
PARTIE – IV: Etude d’impact environnemental et économique
Chapitre X: Etude d’impact environnemental
10-1-Analyses des impacts
10-1-1-Pollution de l’air atmosphérique
10-1-2-Autres facteurs influant sur l’environnement
10-2-Mesures de protection de l’environnement
10-2-1-Mesures générales
10-2-2-Mesures spécifiques
Chapitre XI: Programmation
11-1-Description du programme
11-2-Fonctionnement
Chapitre XII: Etude économique
12-1-Évaluation du coût des modifications apportées aux moteurs
12-1-1-Coût de fonderie des six (6) pistons
12-1-2-Coût d’usinage des six pistons
12-1-3-Coût des pièces remplacées
12-2-Frais indirect
12-3-Coût total des modifications
12-4-Temps de remboursement
Conclusion
Bibliographie