Les différents types de moteurs diesel

Types de moteurs diesel

Types de moteurs diesel sont selon le mode d'injection du combustible, on classe les moteurs diesel en deux catégories : les moteurs à injection directe et les moteurs à injection indirecte.

LES MOTEURS À INJECTION DIRECTE

Sur ce type de moteur, l'injecteur, muni de plusieurs orifices de giclage,débouche directement dans la chambre de combustion. Le piston peut être plat ou comporter une cavité selon que l'on désire donner au mélange un mouvement de turbulence.


La turbulence de l'air comprimé mais aussi du gazole injecté favorise alors la combustion du gazole.Le rapport volumétrique est très élevé ainsi que la pression d'injection. La combustion instantanée du mélange gazole/air engendre une pression maximale élevée.


Il en résulte un fonctionnement brutal. En contrepartie,la consommation spécifique est faible et le démarrage de ce type de moteur ne nécessite aucun système auxiliaire d'aide au démarrage.un point à soigner tout particulièrement : le réglage de l'avance à l'injection. Trop d'avance, le moteur claque exagérément. Le risque de détérioration de l'équipage mobile est réel. Pas assez d'avance, le moteur manque de puissance.

LES MOTEURS À INJECTION INDIRECTE

Afin de remédier aux défauts du moteur diesel liés à l'injection directe à savoir : brutalité, cognement, manque de souplesse - les constructeurs ont été amenés à concevoir un moteur à injection indirecte. L'injecteur débouche alors dans une préchambre dont le volume représente une partie de la chambre de combustion.


 Cette disposition permet d'employer un rapport volumétrique moins élevé ainsi qu'une pression d'injection plus faible. Le moteur est beaucoup plus souple qu'un moteur à injection directe. Les cognements sont atténués ce qui rend son utilisation plus agréable.


Ses seuls défauts : une consommation légèrement plus élevée que celle d'un moteur à injection directe, et la nécessite d'utiliser des bougies de préchauffage lors du démarrage
du moteur car le rapport volumétrique employé ne permet pas l'auto inflammation du gazole lorsque le moteur est froid.

L'ALIMENTATION DES MOTEURS DIESEL

On distingue, pour alimenter un moteur diesel deux circuits : le circuit d'alimentation en air et le circuit d'alimentation en gazole.


L'ALIMENTATION EN AIR

Les moteurs à aspiration naturelle

Le moteur est dit à aspiration naturelle lorsque c'est le moteur lui-même qui aspire son air grâce à la dépression créée lors de la descente du piston au temps admission. C'est la solution technique la plus couramment employée sur les petits moteurs diesel marin où la simplicité de conception prime.


Les moteurs suralimentés.Afin d'augmenter le remplissage du cylindre lors de la phase admission d'air, certains moteurs sont munis d'un système de suralimentation. Cette suralimentation consiste à augmenter la masse spécifique de l'air en lui faisant subir une compression préalable. C'est le rôle du turbocompresseur ou du compresseur.

Amélioration des performances du moteur à haut régime

Cette suralimentation permet une augmentation de la puissance du moteur pour une même cylindrée;une amélioration des performances du moteur à haut régime et à forte charge.

Le turbocompresseur utilise l'énergie des gaz d'échappement. Ce transfert d'énergie est réalisé par un ensemble de deux turbines. La turbine d'entraînement,actionnée par les gaz d'échappement à leur sortie du moteur entraîne l a turbine de suralimentation. Celle-ci aspire l'air extérieur et le refoule en amont de la soupape d'admission.

 Rendement du moteur sur toute sa plage

La pression de suralimentation est limitée par une soupape de régulation.Cet ensemble dont la vitesse de rotation est très élevée (jusqu'à 200 000 tr/min) nécessite un graissage sous pression d'huile.

La pression de suralimentation élevée nécessite une diminution du rapport volumétrique.

Afin d'améliorer le rendement du moteur sur toute sa plage d'utilisation,quelques moteurs marins utilisent le turbocompresseur dont le rendement est élevé à haut régime, allié à un compresseur pour améliorer le remplissage à bas régime.Celui-ci est entraîné mécaniquement par une courroie liée au vilebrequin.

Le débrayage et l'embrayage

Ce compresseur mécanique offre l'avantage d'une réaction immédiate à l'accélération et permet de disposer d'un couple important à bas régime. Le débrayage et l'embrayage sont commandés par un calculateur qui analyse en permanence les paramètres moteurs, en particulier la charge.


Le circuit d'alimentation du combustible a pour rôle d'amener à chaque cylindre une quantité déterminée de combustible parfaitement filtré, parfaitement dosé sous haute pression, à un moment précis et ce, quelles que soient les conditions d'utilisation du moteur. On le voit, la tache n'est pas simple.

Organisation du circuit d'alimentation.

Le système d'alimentation en combustible du moteur diesel de votre bateau comprend
un réservoir,un préfiltre,un filtre,une pompe d'alimentation,une ou plusieurs pompes d'injection,un ou plusieurs injecteurs.Ces divers éléments sont reliés entre eux par une tuyauterie spécifique.

Le réservoir

Pour éviter la corrosion, les réservoirs montés sur nos bateaux de plaisance sont réalisés en tôle d'inox. Un cloisonnement imposé par la réglementation évite les ballottements de la masse liquide lorsque celui ci dépasse 45 cm de long.

Le préfiltre décanteur Il est monté en série entre le réservoir et la pompe d'alimentation. Son rôle est d'arrêter les impuretés de l'ordre du 1/100e de millimètre et d'éliminer l'eau,en suspension dans le gazole, par décantation.


En effet, les réservoirs de nos bateaux contiennent beaucoup d'eau, provenant du carburant lui-même mais aussi des phénomènes de condensation.Le filtre Monté en série entre la pompe d'alimentation et la pompe d'injection, son rôle est d'arrêter les plus petites impuretés (2 à 3 microns) afin de protéger la pompe d'injection.

L'échange du filtre ou de la cartouche filtrante doit être réalisé périodiquement.Environ toutes les 200 heures ou tous les ans.Chaque intervention au niveau du circuit de gazole impose obligatoirement la
purge de celui-ci.

II est absolument nécessaire de filtrer très soigneusement le combustible avant son entrée dans le circuit haute pression. Une impureté, même minime, peut détériorer de façon irrémédiable la pompe d'injection et les injecteurs (organes très onéreux).

La pompe d'alimentation 

Située sur le moteur, elle assure l'alimentation sous une légère pression de la pompe d'injection.Elle est constituée d'une membrane et de deux clapets : un d'aspiration et un de refoulement. Elle est commandée par l'arbre à cames.

La pompe d'injection

Élément phare du moteur diesel, la pompe d'injection associée à un injecteur a pour fonction d'injecter dans chaque cylindre, à la fin du temps admission, une quantité de gazole correspondant à la puissance demandée par l'utilisateur.Le choix du type de pompe d'injection dépend en grande partie du nombre de cylindres.


Les moteurs à 1, 2 ou 3 cylindres comportent une pompe d'injection dotée d'autant d'éléments de pompage que de cylindres. A partir de quatre cylindres et au-dessus, les constructeurs adoptent la pompe à injection à élément de pompage unique. Ce type de pompe est le plus souvent appelé pompe rotative ou pompe distributrice.

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES POMPES A INJECTION

Rappelons-nous que l'élément de pompage doit assurer deux fonctions : la variation du débit et la mise en pression.Dans le cas des pompes à injection possédant autant d'élément de pompage que de cylindre, le système, commandé par une came, est constitué d'un piston coulissant dans un cylindre. Celui ci découvre successivement au cours de sa course les orifices d'arrivée et de départ de gazole.La course du piston est constante. La variation du débit donc de la puissance du moteur, s'obtient en modifiant la course utile par rotation du piston.

Pompe d'injection rotative

Contrairement au type de pompe décrit précédemment, la pompe d'injection rotative, introduite dans le but de réduire le coût du dispositif d'injection, ne possède qu'un seul élément de pompage pour tous les cylindres et un distributeur rotatif qui aiguille le gazole vers les différents cylindres. La rotation d'un anneau muni d'autant de cames que de cylindres provoque la mise en pression, par déplacement alternatif, de deux pistons opposés.

En plus des deux fonctions fondamentales 

Le gazole est ensuite distribué par le distributeur rotatif. Une pompe de transfert,monté sur l'extrémité du rotor de distribution, alimente la chambre de pompage.La position d'un tiroir de régulation détermine la course utile donc le débit de carburant. Des vis de butée déterminent la course du levier d'accélération, le régime maximum et le ralenti.En plus des deux fonctions fondamentales décrites ci dessus,chaque système d'injection dispose de plusieurs dispositifs afin de permettre une variation de l'avance à l'injection en fonction du régime du moteur;la régulation du régime du moteur ;l'arrêt du moteur ;le départ à froid.

L'avance à l'injection

Dans la plupart des cas, la variation de l'avance est obtenue par un système mécanique. L'avance à l'injection est calée en statique à une valeur comprise entre 3° et 5°. Elle peut atteindre 25°ou 30° au régime maximum (valeurs moyennes).

Chaque dispositif comprend

un élément de détection sensible au régime du moteur;un élément de commande qui agit sur le début de l'injection.Le type de dispositif varie en fonction du type de pompe. On utilise soit l'action de la force centrifuge sur des masselottes, soit l'action de la pression du combustible sur un vérin hydraulique dans le cas des pompes rotatives.


La régulation Chaque système d'injection est muni d'un dispositif destiné à limiter la vitesse de rotation du moteur par variation de la quantité de combustible injecté dans le moteur. Ce dispositif, qui réagit à la charge et à la vitesse de rotation, est le plus souvent de type centrifuge. Généralement intégré à la pompe, il est le plus souvent séparé de celle-ci sur les moteurs 1, 2 et 3 cylindres.

RÉGLAGE DE L'AVANCE À L'INJECTION

Lorsque le repère mobile passe devant le repère fixe. Le gazole doit sortir de la
pompe d'injection ou du tube de contrôle.