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2 SOMMAIRE 1. ABSTRACT………………………………………………………………………..3 2.ARCHITECTURE GENENERALE

2 SOMMAIRE 1. ABSTRACT………………………………………………………………………..3 2.ARCHITECTURE GENENERALE DES MOTEURS DIESEL……………….6 2.1. Principe de fonctionnement…………………………………………….6 2.1.1. Fonctionnement pratique………………………………………..6 2.1.2. le cycle diesel théorique………………………………………….7 2.2. Architecture générale des moteurs diesel……………………………...9 2.2.1. l’injection et les injecteurs……………………………………….9 2.2.2. la soupape………………………………………………………..10 2.2.3. le piston………………………………………………………… 13 2.2.4. les chambres de combustion…………………………………….15 2.2.5. le vilebrequin…………………………………………………….17 2.2.5.1. description…………………………………………………...17 2.2.5.2. procédé de fabrication ……………………………………..19 2.2.5.3. durée de vie du vilebrequin ………………………………..20 2.2.6. équilibrage…………………………………………………….....20 2.2.7. le coussinet……………………………………………………….21 2.2.8. les bougies de préchauffage …………………………………….23 2.2.9. le contrôle du régime ……………………………………………23 2.2.10. le démarrage du moteur diesel………………………………….24 3. CLASSIFICATION DES MOTEURS DIESEL………………………………...26 3.1. les moteurs à injection indirecte………………………………………..26 3.2. les moteurs à injection directe………………………………………….27 3.2.1. l’injection directe classique……………………………………...28 3.2.2. les moteurs à injection haute pression à rampe commune…….28 3.2.2.1. le circuit d’alimentation basse pression……………………29 3.2.2.2. le circuit d’alimentation haute pression……………………29 3.2.3. l’injecteur pompe………………………………………………...31 4. EVOLUTION TECHNIQUE ET PERSPECTIVES DE DEVELOPPEMENT 34 4.1. évolution technique et commerciale…………………………………….34 4.1.1. évolution du marché……………………………………………...34 4.1.2. développer grâce au numérique…………………………………34 4.1.3. évolution des normes anti-pollution …………………………….35 4.1.4. développement du filtre à particules ……………………………35 4.1.5. perspectives d’évolution des systèmes d’injection………………38 4.1.6. gestion électronique du système………………………………….39 4.2. autre perspective de développement : le marché aéronautique……….40 4.2.1. pourquoi un moteur diesel pour l’aviation ……………………...40 4.2.2. particularité de fonctionnement des moteurs diesel destinés à l’aviation …………………………………………………………..41 5. SOMMAIRE DES ANNEXES……………………………………………………..44 6. BIBLIOGRAPHIE………………………………………………………………….55 7.GLOSSAIRE………………………………………………………………………...56 3 1. ABSTRACT Since it has been created, diesel engine really evolved: its life time is more than two times longer, the yields have been improved and specific consumption have been reduced by more than 40% in many applications. These performances can be explained by the searches and developments made by engine’s constructors and component’s makers. For example, pistons where the number of piston rings has been reduced and the shape of the head is studied for an optimal boisterousness in the combustion chamber, the material used for the crankshaft is studied for an higher resistance, the valves, its head and opening system have been improved. In the same time, combustion chamber have been made to reduce and provide diesel knock, a better balancing of engine component reduce wear and, optimise functioning and a better bearing reduce the effect of rubbing. Until few years, diesel engine used to be with divided chambers (indirect injection) : combustion doesn’t start above the piston but in an ancillary chamber : the pre-chamber or the boisterousness chamber. In these two cases, combustion is done in two chambers: the first one receives the fuel injection and where start the combustion, the second, where the combustion finishes. This arrangement limits the engine yield. That’s the reason why new engines use direct injection. Nowadays, three technologies are used: Classical injection, common rail and unit injector For the classical injection, the feeding circuit follows this diagram: the injection pump create the injection pressure for the opening of the injector and pipes drive the gas- oil under pressure to the injectors which will be open each time they receive the pressure. The first interest of the Common Rail system is reducing injection noise thanks to a pilot injection. The Common rail allows consuming less and reducing NOx emissions too. To have a bigger pressure, with the unit injector system, the unit injector itself is directly fixed on the cylinder head. There is one unit injector for a cylinder .The main advantage: the pressure reaches 2 050 bars. Thanks to its electronic control, the unit injector maintains the pilot injection function too. Many innovations are planed for the next years. The objective of motorists is to create engines respecting the EURO4 standards. The current blocs are prepared to take account of these new requirement and also lower consumption. Motorists have now to offer the best compromise. The integration of new components nearly always incorporate direct injection in the basis definition of the new engine, , with the aim to manage the new lean mixture concepts which are frequently derived from an advanced numerical analysis as efficiently as possible. 4 La seconde moitié du XIXe siècle- le siècle de la vapeur a vu naître et grandir cette magnifique invention qui est le moteur thermique .Oeuvre collective, fruit du travail acharné de nombreux chercheurs, ce nouveau mode de force motrice déchaîna bien des passions, déclencha bien des drames, suscita beaucoup de conflits. Avec le recul des ans et l’apaisement de toutes les passions provoquées par sa vulgarisation, le moteur thermique est présentement considéré comme l’un des merveilleux instruments de, notre vie moderne qui permet, en dehors des autres applications industrielles, à l’homme de se déplacer, de transporter et de multiplier son activité sur la terre…en attendant d’autres exploits. C’est en 1882 que le français Beau de Rochas publie une brochure autographiée qui résumait ses travaux : « nouvelles recherches sur les conditions pratiques de la plus grande utilisation de la chaleur et en général de la force motrice ». Cette brochure devait donner naissance au brevet 52.593 établi le 16 janvier 1862, attestant l’antériorité incontestable des recherches de Beau de Rochas sur le cycle à 4 temps. Dans cette brochure on peut lire la phase suivante : « on pourra pousser la compression entre 5.5 et 5.6 atm. On pourrai même la pousser jusqu’au point d’auto-allumage… » Non seulement, Beau de Rochas a imaginé la compression préalable mais aussi, il a le premier, estimer possible l’auto-allumage d’un mélange gazeux inflammable. Dix ans plus tard, en 1872, l’américain Brayton construit le premier moteur à combustion fonctionnant au pétrole lourd. Son moteur assura la propulsion de petits bateaux et équipa l’un des premiers sous-marins en Europe, quelques années plus tard. Si Beau de Rochas est l’inventeur incontournable du cycle a 4 temps, l’allemand Nicolas Otto a le mérite d’avoir le premier réussi à faire fonctionner un moteur thermique suivant ce cycle. C’est en 1876, avec l’aide d’Eugène Langue qu’Otto réalisa son moteur dans le cadre de la société que les deux hommes avaient fondé en 1872 à Deutz dans la banlieue de Cologne. Cette usine devait par la suite en 1912 sortir un moteur à combustion conçu suivant le brevet de Diesel, à injection directe, mais sans compresseur En 1890-1891, le français Emile Capitaine construisit en Allemagne un moteur qui fonctionnait au pétrole lampant. L’air était directement comprimé dans le cylindre et le combustible injecté par un jet d’air comprimé à une pression supérieure à celle de la compression. L’air n’atteignant pas la température du combustible qu’il fallait « allumer », le système sera repris plus tard dans les moteurs « semi diesel » dits à « boule chaude ». Les travaux préliminaires de Rudolf Diesel durèrent plus de dix ans, avant qu’il ne dépose son premier brevet en 1892. Actuellement, Diesel est devenu nom commun ou adjectif pour designer ou qualifier les anciens moteurs a « huile lourde ». Le moteur Diesel qui équipe les automobiles que nous connaissons à ce jour est le fruit d'une évolution constante. Cette évolution a subi des accélérations en fonction de circonstances telles que le premier choc pétrolier et l'apparition des normes antipollution. 5 1897 Le premier moteur conçu par un ingénieur thermicien, Rudolf DIESEL, fonctionne en Allemagne. Il résulte de travaux théoriques destinés à améliorer le rendement thermodynamique. Ce moteur, qui a un rendement de 26,2 % (à rapporter aux 20 % du moteur à essence de l'époque), développe une puissance de 27 kW pour une cylindrée d'environ 20 litres ; 1936 Mercedes produit en petite série la première voiture à moteur Diesel, la 260D ; 1938 Peugeot réalise une série d'un millier de modèle 402 ; après la seconde guerre mondiale, ce type de véhicule est toujours produit ; 1973 la crise pétrolière favorise la généralisation des voitures à moteur Diesel ; 1988 Fiat produit la première voiture de série équipée d'un moteur à injection directe ; 1989 Audi présente la première voiture équipée d'un moteur à injection directe à régulation électronique ; 1998 premières applications de l'injection directe à rampe commune réalisées par Bosch sur des véhicules de série ; 2000 plusieurs constructeurs européens produisent une version de leur véhicule de prestige équipé d'un moteur V8 Diesel à injection directe à rampe commune. Si le moteur diesel est le choix de plus en plus d'européens, cela est principalement dû à l'extraordinaire développement de sa technologie. Et les innovations des systèmes d'injection sont pour une grande part dans ce succès. Il faut dire que nous sommes passés d'un système assez figé depuis 20 ans à une avalanche de bouleversements depuis l’arrivée de l'injection directe et de l'électronique. Et ce n'est pas fini… Il conviendra dans un premier temps d’expliciter l’architecture des moteurs Diesel en prenant soin de décrire les différents organes le composant ainsi que leur fonction au sein du moteur. Dans une deuxième partie, seront présentés les différents types de moteur Diesel et leur fonctionnement. Enfin nous verrons les perspectives d’évolutions techniques et commerciales à venir dans les dix prochaines années ainsi que les futures applications de la motorisation diesel. 6 2. ARCHITECTURE GENERALE DES MOTEURS DIESEL Le moteur diesel était considéré, jusqu'à une époque récente, comme un moteur bruyant, polluant et lourd, uploads/Geographie/ moteurs-diesel.pdf