Qu'est-ce que le diesel ? Le principe de fonctionnement, le dispositif et les caractéristiques techniques du moteur diesel

2024 Auteur: Erin Ralphs | [email protected]. Dernière modifié: 2024-02-19 16:06

Les moteurs diesel sont très courants dans les voitures particulières. De nombreux modèles ont au moins une option dans la gamme de moteurs. Et cela sans compter les camions, les bus et les engins de chantier, où ils sont utilisés partout. Ensuite, nous considérons ce qu'est un moteur diesel, sa conception, son principe de fonctionnement, ses caractéristiques.

Définition

Cette unité est un moteur alternatif à combustion interne, dont le fonctionnement est basé sur l'auto-allumage du carburant atomisé provenant du chauffage ou de la compression.

Caractéristiques de conception

Un moteur à essence a les mêmes éléments structurels qu'un moteur diesel. Le schéma de fonctionnement dans son ensemble est également similaire. La différence réside dans les processus de formation du mélange air-carburant et de sa combustion. De plus, les moteurs diesel sont des pièces plus durables. Cela est dû à environ deux fois le taux de compression des moteurs à essence (19-24 contre 9-11).

Classement

Selon la conception de la chambre de combustion, les moteurs diesel sont divisés en options avec une chambre de combustion séparée et à injection directe.

Dans le premierDans ce cas, la chambre de combustion est séparée du cylindre et reliée à celui-ci par un canal. Lorsqu'il est comprimé, l'air entrant dans la chambre de type vortex est tordu, ce qui améliore la formation du mélange et l'auto-inflammation, qui commence là et se poursuit dans la chambre principale. Les moteurs diesel de ce type étaient auparavant courants dans les voitures particulières en raison du fait qu'ils se distinguaient par un niveau de bruit plus faible et une large plage de régime par rapport aux options décrites ci-dessous.

Dans les moteurs diesel à injection directe, la chambre de combustion est située dans le piston et le carburant est acheminé vers l'espace situé au-dessus du piston. Cette conception était à l'origine utilisée sur les moteurs à volume élevé et à faible vitesse. Ils se distinguaient par un niveau élevé de bruit et de vibrations et une faible consommation de carburant. Plus tard, avec l'avènement des pompes à carburant haute pression à commande électronique et l'optimisation du processus de combustion, les concepteurs ont obtenu un fonctionnement stable à une plage allant jusqu'à 4 500 tr/min. En outre, une efficacité accrue, une diminution des niveaux de bruit et de vibration. Parmi les mesures visant à réduire la rigidité de l'ouvrage figure une pré-injection en plusieurs étapes. Grâce à cela, les moteurs de ce type se sont répandus au cours des deux dernières décennies.

Selon le principe de fonctionnement, les moteurs diesel sont divisés en moteurs à quatre temps et à deux temps, ainsi qu'en moteurs à essence. Leurs caractéristiques sont décrites ci-dessous.

Principe de fonctionnement

Pour comprendre ce qu'est un moteur diesel et ce qui détermine ses caractéristiques fonctionnelles, il est nécessaire de considérer le principe de fonctionnement. La classification ci-dessus des moteurs à combustion interne à piston est basée sur le nombre de coups inclus dans le cycle de fonctionnement, qui se distinguent par l'amplitude de l'angle de rotation du vilebrequin.

Par conséquent, le cycle de service des moteurs à quatre temps comprend 4 phases.

• Admission. Se produit lorsque le vilebrequin tourne de 0 à 180°. Dans ce cas, l'air passe dans le cylindre par la soupape d'admission ouverte à 345-355°. En même temps, lors de la rotation du vilebrequin de 10 à 15 °, la soupape d'échappement est ouverte, ce qui s'appelle le chevauchement.
• Compression. Le piston montant à 180-360° comprime l'air 16 à 25 fois (taux de compression) et la soupape d'admission se ferme au début de la course (à 190-210°).
• Course de travail, extension. Se produit à 360-540°. Au début de la course, jusqu'à ce que le piston atteigne le point mort haut, le carburant est injecté dans l'air chaud et enflammé. C'est une caractéristique des moteurs diesel qui les distingue des moteurs à essence, où l'avance à l'allumage se produit. Les produits de combustion qui en résultent poussent le piston vers le bas. Dans ce cas, le temps de combustion du carburant est égal au temps de son alimentation par le gicleur et ne dure pas plus longtemps que la durée de la course de travail. C'est-à-dire que pendant le processus de travail, la pression du gaz est constante, ce qui permet aux moteurs diesel de développer plus de couple. Une autre caractéristique importante de ces moteurs est la nécessité de fournir un excès d'air dans le cylindre, car la flamme occupe une petite partie de la chambre de combustion. C'est-à-dire que la proportion du mélange air-carburant est différente.
• Libérer. A 540-720° de rotation du vilebrequin, la soupape d'échappement est ouverte et le piston monte pour déplacer les gaz d'échappement.

Le cycle à deux temps se caractérise par des phases raccourcies et un processus unique d'échange de gaz dans le cylindre (purge) se produisant entre la fin de la course et le début de la compression. Lorsque le piston descend, les produits de combustion sont évacués par les soupapes d'échappement ou les fenêtres (dans la paroi du cylindre). Plus tard, les fenêtres d'entrée sont ouvertes pour laisser entrer l'air frais. Lorsque le piston monte, toutes les fenêtres se ferment et la compression commence. Juste avant que le PMH ne soit atteint, le carburant est injecté et enflammé, l'expansion commence.

En raison de la difficulté de purger la chambre de turbulence, les moteurs à deux temps ne sont disponibles qu'avec injection directe.

Les performances de ces moteurs sont 1,6 à 1,7 fois supérieures à celles d'un moteur diesel à quatre temps. Sa croissance est assurée par une mise en œuvre deux fois plus fréquente des coups de travail, mais est partiellement réduite en raison de leur taille et de leur soufflage plus petits. En raison du double nombre de coups, le cycle à deux temps est particulièrement pertinent s'il est impossible d'augmenter la vitesse.

Le principal problème de ces moteurs est le balayage en raison de sa courte durée, qui ne peut être compensée sans réduire l'efficacité en raccourcissant la course. De plus, il est impossible de séparer l'air d'échappement et l'air frais, car une partie de ce dernier est éliminée avec les gaz d'échappement. Ce problème peut être résolu en prévoyant des fenêtres d'échappement à l'avance. Dans ce cas, les gaz commencent à être éliminés avant la purge et, une fois la sortie fermée, le cylindre est alimenté en air frais.

En plus, quanden utilisant un seul cylindre, il y a des difficultés avec le synchronisme d'ouverture / fermeture des fenêtres, il existe donc des moteurs (PDP) dans lesquels chaque cylindre a deux pistons se déplaçant dans le même plan. L'un d'eux contrôle l'admission, l'autre contrôle l'échappement.

Selon le mécanisme de mise en œuvre, la purge est divisée en fente (fenêtre) et fente à soupape. Dans le premier cas, les fenêtres servent à la fois d'ouvertures d'entrée et de sortie. La deuxième option consiste à les utiliser comme orifices d'admission et la soupape dans la culasse sert de sortie.

Généralement, les diesels à deux temps sont utilisés sur les véhicules lourds comme les bateaux, les locomotives diesel, les chars.

Système de carburant

L'équipement de carburant des moteurs diesel est beaucoup plus compliqué que celui des moteurs à essence. Cela est dû aux exigences élevées en matière de précision de l'alimentation en carburant en termes de temps, de quantité et de pression. Les principaux composants du système de carburant - pompe d'injection, injecteurs, filtre.

Le système d'alimentation en carburant contrôlé par ordinateur (Common-Rail) est largement utilisé. Elle le gicle en deux coups. Le premier d'entre eux est petit, servant à augmenter la température dans la chambre de combustion (pré-injection), ce qui réduit le bruit et les vibrations. De plus, ce système augmente le couple à bas régime de 25 %, réduit la consommation de carburant de 20 % et la teneur en suie des gaz d'échappement.

Turbocompresseur

Les turbines sont largement utilisées sur les moteurs diesel. Cela est dû à la plus grande (1,5-2) fois la pression des gaz d'échappement, ce quifaites tourner la turbine, ce qui évite le décalage du turbo en fournissant une impulsion à partir d'un régime inférieur.

Démarrage à froid

Vous pouvez trouver de nombreuses critiques indiquant que le diesel ne démarre pas à basse température. La difficulté de démarrer de tels moteurs à froid est due au fait que cela nécessite plus d'énergie. Pour faciliter le processus, ils sont équipés d'un préchauffeur. Cet appareil est représenté par des bougies de préchauffage placées dans les chambres de combustion qui, lorsque le contact est mis, chauffent l'air qu'elles contiennent et fonctionnent encore 15 à 25 secondes après le démarrage pour assurer la stabilité du moteur froid. Grâce à cela, les moteurs diesel sont démarrés à des températures de -30 … -25 ° С.

Caractéristiques du service

Pour assurer la durabilité en fonctionnement, vous devez savoir ce qu'est un moteur diesel et comment l'entretenir. La prévalence relativement faible des moteurs considérés par rapport aux moteurs à essence s'explique, entre autres, par une maintenance plus complexe.

Tout d'abord, cela concerne le système de carburant d'une grande complexité. De ce fait, les moteurs diesel sont extrêmement sensibles à la teneur en eau et en particules mécaniques du carburant, et sa réparation est plus coûteuse, ainsi que le moteur dans son ensemble, par rapport à l'essence de même niveau.

Dans le cas d'une turbine, les exigences en matière de qualité de l'huile moteur sont également élevées. Sa ressource est généralement de 150 000 km et son coût est élevé.

Dans tous les cas, les moteurs diesel doivent être vidangés plus souvent que les moteurs à essence (2 fois selon les normes européennes).

Comme c'étaitont noté que ces moteurs ont des problèmes de démarrage à froid lorsque le diesel ne démarre pas à basse température. Dans certains cas, cela est dû à l'utilisation du mauvais carburant (selon la saison, différents grades sont utilisés sur ces moteurs, car le carburant d'été gèle à basse température).

Performance

De plus, beaucoup de gens n'aiment pas les qualités des moteurs diesel telles qu'une puissance et une plage de vitesse de fonctionnement inférieures, des niveaux de bruit et de vibration plus élevés.

Un moteur à essence surpasse généralement un moteur diesel similaire en termes de performances, y compris la capacité en litres. Le moteur du type en question a en même temps une courbe de couple plus élevée et régulière. Un taux de compression plus élevé, qui fournit plus de couple, oblige à utiliser des pièces plus solides. Comme ils sont plus lourds, la puissance est réduite. De plus, cela affecte la masse du moteur, et donc la voiture.

La petite plage de vitesses de fonctionnement est due à l'allumage plus long du carburant, ce qui fait qu'il n'a pas le temps de brûler à des vitesses élevées.

L'augmentation des niveaux de bruit et de vibration provoque une forte augmentation de la pression dans le cylindre lors de l'allumage.

Les principaux avantages des moteurs diesel sont une traction, une efficacité et un respect de l'environnement plus élevés.

La traction, c'est-à-dire un couple élevé à bas régime, s'explique par la combustion du carburant lors de son injection. Cela offre une plus grande réactivité et facilite l'utilisation efficace de la puissance.

L'économie repose sur les deuxfaible consommation et le fait que le carburant diesel est moins cher. De plus, il est possible d'utiliser des huiles lourdes de qualité inférieure en raison de l'absence d'exigences strictes en matière de volatilité. Et plus le carburant est lourd, plus le rendement du moteur est élevé. Enfin, les diesels fonctionnent avec des mélanges pauvres par rapport aux moteurs à essence et à un taux de compression élevé. Ce dernier offre moins de perte de chaleur avec les gaz d'échappement, c'est-à-dire une plus grande efficacité. Toutes ces mesures réduisent la consommation de carburant. Le diesel, grâce à cela, le dépense 30 à 40 % en moins.

Le respect de l'environnement des moteurs diesel s'explique par le fait que leurs gaz d'échappement contiennent moins de monoxyde de carbone. Ceci est réalisé en utilisant des systèmes de nettoyage sophistiqués, grâce auxquels le moteur à essence répond désormais aux mêmes normes environnementales qu'un moteur diesel. Ce type de moteur était auparavant nettement inférieur à l'essence à cet égard.

Demande

Comme il ressort clairement de ce qu'est un moteur diesel et de ses caractéristiques, ces moteurs conviennent le mieux aux cas où une traction élevée à bas régime est nécessaire. Par conséquent, ils sont équipés de presque tous les bus, camions et engins de chantier. En ce qui concerne les véhicules privés, parmi eux, ces paramètres sont les plus importants pour les SUV. En raison du rendement élevé, les modèles urbains sont également équipés de ces moteurs. De plus, ils sont plus pratiques à gérer dans de telles conditions. Les essais sur route diesel en témoignent.