ETUDE SUR LA PERFORMANCE DE MOTEUR DIESEL

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ETUDE SUR LA PERFORMANCE DE MOTEUR DIESEL
INSTITUT SUPERIEUR DE TECHNIQUES APPLIQUEES
INSTA/RDC/KINSHASA
Publié le : mardi 18 mars 2014
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REPUBLIQUE DEMOCRATIQUE DU CONGO MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET UNIVERSITAIRE INSTITUT SUPERIEURDE TECHNIQUES APPLIQUEES « I.S.T.A» B.P. 6593 KIN 31 SECTION : MECANIQUE I.S.T.A / BARUMBU
ETUDE SUR LA PERFORMANCE
DE MOTEUR DIESEL
MENGAWAKU JEAN CHARLY
Travail de fin de cycle présenté et défendu en vue de l’obtentiondu Diplôme d’Ingénieur technicien en Mécanique Option : Electromécanique
Directeur : Ir. KAWENDE YEMBA Augustin  Ingénieuren Génie Mécanique
Année Académique 2009-2010
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EPIGRAPHIE
Lorsqu'ils traversent la vallée de Baca, Ils la transforment en un lieu plein de sources, Et la pluie la couvre aussi de bénédictions. (Psaumes 84 :6).
A ma regretté MERE.
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REMERCIEMENT
Au seuil de ce travail qui marque la fin de nos études du premier cycle, nous reconnaissons d’avoir bénéficié au sein de l’Institut Supérieur de Techniques Appliquées (I.S.T.A) une éducation intellectuelle.
Nos remerciements s’adressent aussi à l’autorité académique en particulier à Monsieur le Directeur Générale KATANGA WA KATANGA et à tout les corps professoral de l’Institut Supérieur Technique Appliquées (ISTA) pour nous avoir Transmis les connaissances des consciences professionnelles.
A ce terme, nous remercions plus particulièrement l’Assistant KAWENDE YEMBA Augustin l’ingénieur en mécanique, pour ses directives, ses sages conseils et sa générosité qui nous ont permis d’arriver au bout du présent travail.
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I. Problématique
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INTRODUCTION
Les moteurs Diesel furent adoptés presque exclusivement pour des installations fixes. Après quelques essais sporadiques sur des embarcations fluviales, la véritable utilisation natale débuta en 1911 pour s'étendre ensuite au, submersibles et, en 1925, a l'équipement des locomotives. Ce ne fut qu'après 1930 que débutèrent ses réelles applications routières : autobus, camions, voitures automobiles.
Les locotracteurs Diesel se sont imposés depuis 1934 et bénéficièrent d'une diffusion rapide et exceptionnelle aux États-Unis, à cause des conditions particulières de leurs transports ferroviaires. Beaucoup plus lourds que ceux d'Europe et parcourant des distances beaucoup plus longues, facteurs qui permettaient une bonne utilisation des deux caractéristiques propres au moteur Diesel : sa puissance unitaire élevée et son autonomie évidente.
L'introduction des systèmes d'injection mécanique permit d'éliminer le compresseur d'air d'insufflation qui abaissait d'environ 7% le rendement du moteur, de simplifier les mécanismes de distribution et de régulation et d'augmenter la vitesse de rotation, ce qui conduisit à une réduction de l'encombrement, du poids et du prix de revient.
L'injection directe de l'huile combustible fut inventée dans les années 1910-1911. Presque simultanément en Allemane et en Anleterre.
En 1922 apparurent le premier diesel relativement rapides et légers. Ces moteurs ne correspondaient plus aux cycles initiaux de celui de Rudolf Diesel. La différence tenait aux phases d'injection, d'allumage et de combustion (cette dernière étant caractérisée par une élévation rapide de la ression .
On considère généralement que le diesel est avantageux tant sur le plan économique qu'écologique pour les taxis, affectation très répandue en Allemagne et étendue même aux services publics et aux transports en ville.
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Tous ces véhicules parcourant des milliers de kilomètres, l'investissement important de l'achat peut se trouver amorti en quelques années.
Les avantages économiques apportés par un diesel dépendant, pour leur majeure partie, de la taxation inférieure affectant le gas-oil, et sa erformance deson alication à l'automobile.
II. Objectif
L’objectif poursuivi dans ce travail est celui d’étudier la performance du moteur diesel, voir si les courbes tracées remplissent les exigences fonctionnel ou d’améliorer partant de la modification des paramètres de cahier de charge.
Pour décrire la performance de ce moteur, nous allons tracer des courbes en fonction de cahier de charge (courbe de puissance, rendement, consommation et couple), qui sera illustre et puis interpréter au troisième chapitre et ce par Microsoft Excel.
III. Méthodologie
Pour arriver à réunir les données nécessaires à l’élaboration de ce travail, nous avons fait usage de la méthode analytique, technique documentaire qui consiste à lire les ouvrages ayant trait au sujet traité : - Laconsultation de sites Internet - Laconsultation d’ouvrages automobiles
IV. Subdivision du Travail
Hormis l’Introduction et la conclusion générale, notre travail se subdivise en trois chapitres dont : - ChapitreI :LE SYSTEME D’INJECTION ET DE REGULATION DES MOTEUR DIESEL - ChapitreII :AMELIORATION DE PUISSANCES DU MOTEUR DIESEL - ChapitreIII :ETUDE DES PERFORMANCES DU MOTEUR DIESEL
V. Difficultés rencontrées
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Soulignons d’abord la situation financière que connaît notre pays, une situation qui n’épargne aucun domaine de la vie nationale.
Nous avons été confrontés au problème de transport pour atteindre le différent centre de lecture de la ville, des frais pour la navigation sur le web et nos déplacements vers les garages se faisaient dans des conditions très difficiles.
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CHAPITRE I : LE SYSTEME D’INJECTION ET DE REGULATION DES MOTEUR DIESEL
I. 1. Généralités sur le moteur diesel
Le moteur diesel est un moteur à auto-allumage qui n'aspire que de l'air et le comprime fortement. Ce procédé permet d'obtenir une compression nettement supérieure à celle du moteur à essence sensible au cliquetis et 1 faisant appel à un mélange d'air et de carburant et à un allumage commandé.()
Pendant la compression, l'air aspiré s'échauffe de manière telle que le carburant diesel injecté à la fin de la course de compression s'enflamme spontanément. Le carburant est dosé par une pompe d'injection et pulvérisé sous haute pression dans la chambre de combustion par un injecteur.
L'injection du carburant a lieu: -en quantité exactement dosée en fonction de la charge et du régime du moteur. -au bon moment par rapport à la position du vilebrequin. -avec un déroulement dans le temps adapté au procédé de combustion respectif.
2 Le respect de ces conditions est assuré par l'équipement d'injection.()
I.1.1. Fonctionnement
Comme le moteur thermique à allumage commandé, le moteur Diesel est constitué de pistons coulissants dans des cylindres, fermés par une culasse reliant les cylindres aux collecteurs d'admission et d'échappement, culasse équipée de soupapes commandées par un ou plusieurs arbres à 3 cames.( )
Le fonctionnement repose sur l'auto-inflammation du gazole, fioul lourd ou encore huile végétale brute dans de l'air comprimé à plus de 1:15 du volume du cylindre, dont la température est portée à quelque 600 °C. Sitôt le carburant injecté (pulvérisé) dans l'air comprimé, celui-ci s'enflamme presque instantanément, sans qu'il ne soit nécessaire de recourir à un allumage
1 Note de cours de machines thermiques/ ISTA/2008-2009 2 www.kh.refer.org/...Moteur/.../Cours14-2.htm 3 http://fr.wikipedia.org/wiki/Fonctionnement_de_l'automobile
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commandé par bougie. En brûlant, le mélange augmente fortement la température et la pression (sur les anciens diesel la pression d'injection est de 150 à 200 bars alors que dans les diesels modernes à injection directe par rampe commune elle peut atteindre 2000 bars ce qui favorise une combustion plus complète et moins polluante), repoussant le piston qui fournit un travail sur une bielle, laquelle entraîne la rotation du vilebrequin (ou arbre manivelle faisant office d'axe moteur).(voir système bielle-manivelle)
Les moteurs diesel automobile fonctionnent essentiellement suivant 4 le cycle à 4 temps (Tableau 1).()
Tableau 1.1. Cycle de fonctionnement du moteur diesel
I.1.2. Caractéristiquesd’un moteur diesel
4 www.kh.refer.org/cours.../Cours2-1.htm
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Le tableau (Tableau 1.2) sont présentées les caractéristiques énérales d’un moteur diesel.
Tableau 1.2 : caractéristiques générales d’un moteur diesel
I.1.3. Les diagrammes I.1.3.1 Diagrammes théoriques
Conformément au principe de fonctionnement on peut tracer les diagrammes théoriques du cycle.
En réalité :
Figure 1.1. Diagrammes théoriques
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-l'ouverture des soupapes n'est pas instantanée -la combustion ne se fait pas dans un temps nul -la pression ne s'équilibre pas dès qu'une soupape est ouverte -il se produit des échanges de chaleur avec l'extérieur.
I.1.3.2. Diagramme réel
Figure. 1.2. Diagramme réel
En vue d’améliorer les performances du moteur et approcher le fonctionnement du cycle réel du celui du cycle théorique il faut effectuer les réglages suivants :
-Avance à l'ouverture de l'admission (A.O.A) Cette avance évite l'arrêt de la veine gazeuse devant une soupape fermée et améliore ainsi le taux de remplissage. La soupape d'admission s'ouvrira avant la fermeture complète de la soupape d'échappement.
-Retard à la fermeture de l'admission ( R.F.A) : On profite de l'inertie des gaz pour augmenter le remplissage et ne refermer la soupape qu'après le P.M.B. La diminution du temps de compression est compensée par une pression de début de compression plus élevée.
-Avance à l'allumage (A.A)
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