Le moteur diesel le plus fiable fabriqué au Japon. Moteur diesel : avantages et inconvénients Objectif d'un moteur diesel

Considérez l'histoire de la création, le principe de fonctionnement d'un moteur diesel, essayez de comprendre les raisons de sa popularité, ses caractéristiques de conception, ses avantages, ses inconvénients et sa portée.

Rudolf Diesel a assemblé son idée originale en 1897. C'était un mécanisme qui fonctionnait bien, extrêmement simple et facile à utiliser.

La documentation technique de l'invention tient sur 13 pages - Rudolf Diesel y a dessiné et décrit le moteur, qui porte alors son nom.

Ainsi a commencé une histoire qui a maintenant abouti à des millions de camions, de voitures et de navires à moteur diesel.

Principe de fonctionnement du moteur diesel

Et pourtant, quel est le principe de fonctionnement d'un moteur diesel ? Le principe de fonctionnement d'un moteur diesel est l'allumage par compression du carburant dans la chambre de combustion lorsqu'il est mélangé à un mélange d'air chauffé.

Le mélange est fourni séparément - d'abord, l'air est injecté, puis le piston le comprime et dans la partie supérieure point mort le carburant est injecté par l'injecteur

L'air, en cours de compression, est chauffé à 800 ° C, le carburant est fourni avec une pression pouvant atteindre 30 MPa, une auto-inflammation se produit.

Ce processus s'accompagne de vibrations et de bruit. Autrement dit, un moteur diesel est plus bruyant qu'un moteur à essence.

Le principe de fonctionnement d'un moteur diesel permet aux moteurs d'être à la fois à deux temps et à quatre temps, mais la majorité des voitures sont néanmoins équipées de moteurs à quatre temps.

À diesel deux temps, en comparaison avec le quatre temps, en raison d'un principe de fonctionnement différent, la combinaison de deux cycles, admission et échappement (purge).

La version à deux temps est environ une fois et demie plus puissante que la version à quatre temps de même taille.

Conception du moteur diesel

Un moteur diesel est presque identique à un moteur à essence - il n'a tout simplement pas de système d'allumage et le principe de fonctionnement d'un moteur diesel est l'allumage mélange de carburant pas d'une bougie d'allumage, mais de l'air chauffé par haute pression.

Certes, une pression élevée (jusqu'à 30 atm.) Dans la chambre de combustion implique des exigences accrues en matière de détails.

Selon la conception des chambres de combustion, les moteurs diesel sont divisés en 3 types :

Chambre de combustion vortex divisée;
Chambre de combustion non divisée;
Préchambre divisée.

Dans un tel appareil, le mélange de carburant n'est pas fourni à la chambre principale, mais à une chambre à tourbillon supplémentaire.

Il est situé dans la culasse et est relié au cylindre par un canal spécial. L'allumage se produit dans la chambre vortex et se propage à la chambre principale.

Chambre de combustion non divisée

Avec cette conception, la chambre est située dans le piston et le mélange de carburant pénètre dans la cavité au-dessus du piston.

Cette version de la chambre vous permet de réduire la consommation de carburant, mais augmente le niveau de bruit pendant le fonctionnement du moteur.

Préchambre divisée

Le moteur diesel est équipé d'une préchambre enfichable, elle est reliée au cylindre par des canaux de faible section.

La taille et la forme des canaux affectent la vitesse de déplacement des gaz lors de la combustion du carburant, tout en réduisant le bruit et la toxicité, augmentant ainsi la ressource.

Tout moteur diesel a un système de carburant spécial. Le système haute pression fournit la bonne quantité de mélange de carburant aux cylindres. Regardons ses éléments.

Les principaux éléments du système de carburant

pompe à carburant haute pression ();
filtre à carburant;

pompe à injection

Pompe fournit du carburant aux injecteurs en quantité qui dépend du régime, de la position du levier du régulateur et des indicateurs de pression de suralimentation.

Dans les moteurs diesel modernes, deux systèmes de pompes à carburant sont utilisés - en ligne (piston) ou de distribution. En savoir plus sur les pompes.

Plusieurs autres pompes sont utilisées dans un système d'injection moderne, elles sont dites principales.

Dans le système rampe commune La pompe d'injection pompe le carburant dans le rail, où la pression est maintenue dans tous les canaux jusqu'aux injecteurs.

Des buses spéciales sont contrôlées électroniquement et s'ouvrent au bon moment pour injecter du carburant dans la chambre de combustion. Vous pouvez lire sur ce système.

Filtre à carburant

Le filtre est réglé en fonction du modèle de moteur. Sa fonction est de séparer et d'éliminer l'eau du carburant diesel et l'excès d'air du système.

buses

Pour fournir le mélange de carburant aux chambres de combustion, deux types de buses sont utilisées - avec des distributeurs multi-trous et de police.

Le distributeur de buses détermine la forme de la flamme requise pour un processus d'allumage plus efficace.

Préchauffage

Pour un démarrage à froid d'un moteur diesel, le préchauffage est utilisé. Il est assuré par des bougies de préchauffage installées dans la chambre de combustion.

Au démarrage, les bougies de préchauffage chauffent jusqu'à 900ºС, chauffant le mélange d'air qui pénètre dans la chambre.

Le système de chauffage permet de démarrer en toute sécurité même aux températures les plus basses.

Turbocompression

La suralimentation des moteurs diesel augmente la puissance et l'efficacité.

Avec une augmentation de l'alimentation en air, une pression accrue dans les cylindres est fournie, respectivement, la combustion du mélange s'améliore, augmentant ainsi la puissance du moteur.

Obtenir pression optimale suralimentation dans tous les modes de fonctionnement, un turbocompresseur (turbine) est utilisé.

Avantages et inconvénients du diesel

Avantages

Le principal avantage d'un moteur diesel est sa puissance de couple élevée.. Il est capable de développer une puissance élevée à bas régime, tolère facilement les surcharges, les freinages et démarrages brusques.

Le deuxième avantage est l'économie.. Un litre de diesel coûte un peu moins cher qu'un litre d'essence à indice d'octane élevé, bien que les vendeurs de carburant l'assimilent sans vergogne à l'essence la plus chère.

L'efficacité d'un moteur diesel à vitesse moyenne atteint 45%, et avec un turbocompresseur, elle monte jusqu'à 50, pour un moteur à essence, de tels chiffres ne sont pas du tout réalistes. De plus, le diesel consomme moins de carburant.

Le troisième avantage est le respect de l'environnement. Le moteur diesel a une plus faible toxicité des gaz d'échappement.

Le prochain avantage est la durabilité et la fiabilité., puisque le gazole à la fois et lubrifiant protéger les pièces du moteur contre l'usure.

Défauts

Quant aux défauts, l'un des plus importants est la faible résistance au gel. Le carburant d'été devient épais à moins 5°C, le carburant d'hiver à moins 35°C.

Réparation diesel et moteur à essence leur coût est à peu près équivalent si la pompe à carburant haute pression ne tombe pas en panne. Dans ce cas, le propriétaire gagne beaucoup d'argent. Et il se casse du carburant diesel domestique Basse qualité. À son tour, le bon carburant importé est déjà un prix légèrement différent.

Le moteur diesel est bon à basse et moyenne vitesse. Le désir d'en tirer le maximum apporte usure rapide noeuds et pièces.

Aussi des voitures dans version diesel peut coûter un tiers de plus qu'un homologue à essence.

Le turbodiesel a ses inconvénients - ressource de turbocompresseur moins de ressources le moteur lui-même. Habituellement, ce n'est pas plus de 150 000 kilomètres. De plus, la turbine impose des exigences élevées à la qualité de l'huile moteur.

Eh bien, au détriment de l'odeur d'échappement de moteur diesel. Peut-être que pour quelqu'un ce n'est pas critique, mais l'odeur est là, et en même temps assez désagréable.

Domaines d'utilisation

Les moteurs diesel utilisent actuellement :

sur les camions lourds ;
sur les centrales électriques fixes ;
sur les voitures et les camions ;
sur les locomotives diesel et les navires ;
sur les équipements agricoles, spéciaux et de construction.

Eh bien, vous avez appris ce qu'est un moteur diesel, combien de gros avantages et de petits inconvénients il a.

Maintenant, connaissant le fonctionnement d'un moteur diesel, vous vous demanderez ce que prochaine voiture acheter: .

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Considérez la conception d'un moteur diesel et certaines différences par rapport à moteurs à essence à combustion interne.

Caractéristiques de conception

Structurellement, l'unité est un bloc-cylindres assez grand en boîtier en fonte. Dans sa cavité, il y a des douilles percées à un certain angle avec des manchons enfoncés (cylindres). Le bloc comporte de nombreuses sections autour des manches, qui forment une chemise d'eau de refroidissement. La circulation constante du liquide de refroidissement dans les cavités de la tête de bloc évite la surchauffe du moteur.

Dans sa partie inférieure, le bloc présente un alésage sphérique (coussin) pour l'installation, la fixation vilebrequin.

Un grand nœud est considéré comme une tête de bloc avec des douilles coulées pour les douilles de soupape.

Un élément intégral du moteur reste l'entraînement par coin de la pompe à eau, du compresseur de climatisation, du générateur.

Les nœuds principaux doivent inclure :

mécanisme du groupe bielle et piston;
mécanisme de distribution de gaz ;
carter moteur et système de lubrification.

Ce sont ces nœuds, interagissant les uns avec les autres, qui déterminent les caractéristiques de l'unité de puissance.

Si nous excluons la pompe à carburant haute pression (pompe à carburant haute pression), les injecteurs haute pression, le renforcement de pièces individuelles, telles que les soupapes et les pistons, les éléments structurels des moteurs diesel et essence modernes ne diffèrent pas beaucoup.

Processus de travail

Le principe de fonctionnement d'un moteur diesel est de former et de recevoir travail utile de l'allumage du mélange de carburant. Il n'y a pas de mélange de carburant diesel avec de l'air et son alimentation dans la chambre de combustion avec allumage par étincelle, comme c'est le cas avec systèmes à essence allumage. Il n'y a pas de bobine d'allumage, de distributeur, de bougies, de carburateur et d'autres attributs d'essence.

Pour répondre à la question du fonctionnement d'un moteur diesel, on remarque que dans un moteur diesel, le carburant et l'air sont mélangés directement dans la chambre de combustion. C'est-à-dire que de l'air est injecté sous le piston, qui atteint une température de 700 à 800 ° C lors de la course de compression.Ayant atteint cette température, le carburant est injecté dans la chambre de combustion par la pompe à carburant à travers des buses. Injection sous pression, parfois 30 atmosphères, entraînant une réaction avec compression d'air chauffé et auto-inflammation instantanée du mélange obtenu. Le processus se termine par une pression poussant le piston vers le PMB.

Le système délivre une dose régulée de carburant via une pompe haute pression. La présence d'injecteurs et filtres à carburant prédétermine la précision et un fonctionnement en douceur équipement de carburant. L'ensemble du processus est basé sur une pompe à carburant haute pression qui fournit du carburant en fonction du mode de fonctionnement. La pression dans le système est pompée à l'aide de paires de pistons. L'entraînement de la pompe d'injection est relié à vilebrequin. En appuyant sur l'accélérateur, les fonctions de régulation du débit de carburant sont exécutées, correspondant au régime moteur.

Injecteur, filtre à carburant

Associés à des pompes à carburant haute pression, les injecteurs sont une partie extrêmement importante du système de carburant. Leur fonction est de fournir une dose spécifique de carburant à la chambre de combustion. La pression à laquelle le pistolet s'ouvre est égale à la valeur requise pour une fragmentation maximale du gazole et la création d'un brouillard de carburant.

A l'extrémité des buses, dans des conditions de température difficiles, un atomiseur à aiguilles fonctionne, formant un contour de torche. Le circuit d'injection est essentiel pour une combustion rapide et complète. Le fonctionnement intensif est dû à leur présence constante dans la zone de la chambre de combustion. Sur cette base, les pulvérisateurs à buses sont fabriqués à partir de matériaux résistants à la chaleur sur des machines de la plus haute précision de traitement. Pour un fonctionnement doux et silencieux, une faible dose de carburant est d'abord introduite dans la chambre. Il ne fait que réchauffer l'air de la chambre. A un instant donné, la dose principale est injectée. Ces actions, au moyen de l'électronique, vous permettent d'augmenter en douceur la pression, créant les conditions d'une combustion complète du mélange air-carburant.

L'apanage du filtre à carburant inclut la possibilité nettoyage fin le carburant. Mais la fonction principale repose sur la séparation de l'eau du carburant. Par conséquent, le filtre doit périodiquement éliminer les boues d'eau par le robinet de vidange.

Le système permet d'éviter un refroidissement critique suivi d'un paraffinage du carburant. chauffage électrique, ce qui contribue démarrage rapide moteur froid.

Démarrage, turbo

Un démarrage à froid d'un moteur diesel est facilité par un système de préchauffage, pour lequel des bougies avec une fonction de chauffage jusqu'à 900 ° C sont spécialement placées dans la chambre de combustion. Des informations sur le degré de chauffage sont rapportées lampe de signalisation sur le tableau de bord(spirale torsadée). Lorsque le moteur tourne régulièrement, la bougie s'éteint automatiquement. Dans certains véhicules, les bougies d'allumage s'éteignent lorsque l'alimentation est appliquée au démarreur.

Le système de suralimentation est axé sur l'augmentation de la puissance et de la stabilité dans tous les modes de fonctionnement ICE. C'est-à-dire que le compresseur à turbine fournit une partie excédentaire d'air sous le piston, augmentant ainsi la puissance du moteur. Mais une longue durée de vie du compresseur doit être maintenue haute qualité huile moteur.

Dispositif de système de suralimentation

système d'injection

Plus système efficace l'injection de carburant est considérée comme une rampe commune. Le principe de fonctionnement du système est que le carburant s'accumule dans la rampe principale, à partir de laquelle il entre directement dans la buse. Et c'est le moyen d'économiser du carburant diesel, à faible bruit du cycle de travail et les gaz d'échappement. Pendant le cycle de travail, l'appareil effectue deux étapes d'injection. La plus petite quantité de carburant au début et la portion principale pour une efficacité de combustion maximale.

Ces avantages ont conduit à l'utilisation de ce système d'injection sur presque tous les camions. voiture diesel et dans la plupart des modèles civils.

Le système pompe-injecteur implique l'installation de buses, une pour chaque cylindre. L'appareil se distingue du Common Rail par une pression d'injection élevée. Le point de départ est considéré comme une puissance de transport élevée jusqu'à 20%, une économie, une faible toxicité de l'exploitation minière. Dans les deux cas, les fonctions de contrôle sont assurées par le système de gestion du moteur via des solénoïdes magnétiques.

Un système supplémentaire utilisé en tandem avec les moteurs diesel à combustion interne est conçu pour réduire les émissions de gaz d'échappement. convertisseur catalytique conçu pour brûler les particules de gaz restantes dans la grille à suie. Mais cela relève déjà du domaine de la régénération minière, qui est largement utilisée sur les moteurs à combustion interne à essence. La seule particularité est qu'associé à un moteur à combustion interne sur Gas-oil le système est particulièrement efficace et atteint des performances environnementales impressionnantes moteurs diesel à combustion interne.

Description de la conception

Un moteur diesel est un moteur à piston alternatif avec la même conception de base et le même cycle de service qu'un moteur à essence. La principale différence entre un moteur diesel et un moteur à essence est le carburant utilisé et la façon dont le carburant est allumé pour le brûler.

Travailler

Dans les moteurs diesel pour l'allumage mélange air-carburant La chaleur de compression est utilisée dans la chambre de combustion. Cet allumage est réalisé à l'aide d'une haute pression de compression et d'un gazole injecté dans la chambre de combustion à très haute pression. La combinaison du carburant diesel et de la pression de compression élevée fournit l'auto-allumage pour démarrer le cycle de combustion.

Bloc-cylindres

Les blocs-cylindres des moteurs diesel et à essence sont similaires les uns aux autres, mais il existe quelques différences dans leur conception. La plupart des moteurs diesel utilisent des chemises de cylindre plutôt que des cylindres intégrés au bloc. En utilisant des chemises de cylindre, des réparations peuvent être effectuées pour permettre au moteur de fonctionner pendant une longue période. Sur les moteurs diesel qui n'utilisent pas de chemises de cylindre, les parois des cylindres sont plus épaisses que celles d'un moteur à essence de même cylindrée. Pour augmenter la surface d'appui du vilebrequin, les moteurs diesel ont des ponts principaux plus lourds et plus épais.

Chemises de cylindre humides

Les chemises de cylindre humides utilisées dans les moteurs diesel sont similaires à celles utilisées dans les moteurs à essence. Les dimensions physiques des chemises peuvent varier pour s'adapter aux conditions de fonctionnement du moteur diesel.

Vilebrequin

Le vilebrequin utilisé dans les moteurs diesel a une conception similaire au vilebrequin des moteurs à essence, mais avec deux différences :

Les vilebrequins des moteurs diesel sont généralement forgés plutôt que coulés. Le forgeage rend le vilebrequin plus durable.
. Les tourillons de vilebrequin de moteur diesel sont généralement plus grands que les tourillons de vilebrequin de moteur à essence.
L'augmentation des cous permet au vilebrequin de supporter de lourdes charges.

bielles

Les bielles utilisées dans les moteurs diesel sont généralement en acier forgé. Les bielles de moteur diesel diffèrent des bielles de moteur à essence en ce que les capuchons sont décalés et ont de fines dents sur la surface de contact de la bielle. La conception décalée avec des dents fines aide à maintenir le capuchon en place et réduit la charge sur les boulons de bielle.

Pistons et segments de piston

Les pistons utilisés dans les moteurs diesel légers ressemblent aux pistons utilisés dans les moteurs à essence. Les pistons diesel sont plus lourds que les pistons des moteurs à essence car pistons diesel sont généralement en acier forgé plutôt qu'en aluminium, et l'épaisseur interne du matériau est plus grande.

Les segments de compression utilisés dans les moteurs diesel sont généralement en fonte et sont souvent plaqués de chrome et de molybdène pour réduire la friction.

culasse

Extérieurement, la culasse d'un moteur diesel ressemble à bien des égards à la culasse d'un moteur à essence. Mais il existe de nombreuses différences de conception internes qui rendent les moteurs diesel différents, originaux.

Sur un moteur diesel, la culasse elle-même doit être beaucoup plus solide et plus lourde pour résister aux fortes charges de chaleur et de pression. La conception de la chambre de combustion et des passages d'air sur les moteurs diesel peut être plus complexe que sur un moteur à essence.

Plusieurs conceptions de chambres de combustion sont utilisées dans les moteurs diesel, mais deux conceptions sont les plus courantes : la chambre de combustion non divisée et la chambre de turbulence.

Conception de la chambre de combustion non divisée

Le type de chambre de combustion le plus courant pour un moteur diesel est la chambre non divisée, également appelée chambre de combustion à injection directe. Dans une conception non divisée, la fourniture de turbulence (tourbillon) de l'air d'admission se produit en raison de la forme du canal d'admission d'air. Le carburant est injecté directement dans la chambre de combustion.

Conception de la chambre de tourbillon

La conception de la chambre de turbulence utilise deux chambres de combustion pour chaque cylindre. La chambre principale est reliée par un canal étroit à une chambre de tourbillon plus petite. La chambre vortex abrite l'injecteur de carburant. La chambre vortex est destinée à assurer le démarrage du processus de combustion. L'air d'admission est introduit dans la chambre de turbulence par un canal étroit. Le carburant est ensuite injecté dans la chambre de turbulence et le mélange résultant s'enflamme. Après cela, le mélange brûlant pénètre dans la chambre de combustion principale, où il termine sa combustion, forçant le piston à descendre.

Soupapes et sièges de soupape

Les soupapes de moteur diesel sont fabriquées à partir d'alliages spéciaux capables de bien fonctionner dans les conditions de chaleur et de pression élevées d'un moteur diesel. Certaines vannes sont partiellement remplies de sodium, ce qui aide à évacuer la chaleur. Une grande partie de la chaleur est transférée de la tête de soupape au siège de soupape. Pour assurer un transfert de chaleur adéquat, une attention particulière doit être portée à la largeur du siège de soupape.

Un siège de soupape large a l'avantage de pouvoir transférer plus de chaleur. Cependant, un siège de soupape large a également un plus grand potentiel d'accumulation de dépôts de carbone, ce qui peut provoquer des fuites dans la soupape. Un siège de soupape étroit offre une meilleure étanchéité qu'un siège de soupape large, mais ne transfère pas la même quantité de chaleur. Dans un moteur diesel, un compromis doit être fait entre des sièges de soupapes larges et étroits.

Les moteurs diesel utilisent souvent des inserts de siège de soupape. Les inserts ont l'avantage d'être remplaçables. Les inserts de siège de soupape sont fabriqués à partir d'alliages métalliques spéciaux qui résistent à la chaleur et à la pression d'un moteur diesel.

Système d'alimentation en carburant

Conception conventionnelle

Dans un système d'alimentation en carburant diesel conventionnel, le carburant provient de réservoir d'essence, est filtré et acheminé vers la pompe haute pression. Le carburant haute pression est amené à la pression requise et acheminé vers le collecteur de carburant, qui alimente Injecteurs de carburant. Le système de contrôle de l'injection active les injecteurs aux moments appropriés, qui, pendant la course de compression du piston, injectent du carburant pour sa combustion ultérieure.

Conception à rampe commune

Les moteurs diesel à rampe commune utilisent des systèmes indépendants de génération de pression de carburant et d'injection de carburant. La pompe à carburant haute pression aspire le carburant du réservoir et le refoule via le régulateur de pression vers la rampe de carburant commune. La pompe haute pression se compose d'une pompe de transfert basse pression et chambres à haute pression. L'injection de carburant est contrôlée par le module de commande du groupe motopropulseur (PCM) et le module de commande des injecteurs (IDM), qui régule la durée d'ouverture des injecteurs en fonction des conditions de fonctionnement du moteur.

La conception à rampe commune réduit considérablement les émissions d'échappement et minimise le bruit de fonctionnement. Tout cela est la conséquence d'un meilleur contrôle du processus de combustion. Les phases de réglage de la pression de carburant et de fonctionnement des injecteurs sont contrôlées par UM et PCM. La conception de l'injecteur a également été modifiée, ce qui permet désormais une injection de carburant pré-injection (pré-injection) et post-injection (post-injection) à différents stades de la course de compression et de la course motrice.

L'amélioration de la gestion du carburant se traduit par une combustion et une pression dans le cylindre plus propres et plus constantes. Cela a pour effet de réduire la toxicité des gaz d'échappement et le bruit pendant le fonctionnement.

Système de lubrification

Le système de lubrification utilisé dans les moteurs diesel est similaire en principe aux systèmes de moteurs à essence. La plupart des moteurs diesel ont un certain type de refroidisseur d'huile pour aider à évacuer la chaleur de l'huile. L'huile s'écoule sous pression à travers les canaux du moteur et retourne dans le carter.

L'huile de lubrification utilisée dans les moteurs diesel est différente de l'huile utilisée dans les moteurs à essence. L'huile spéciale est nécessaire car les moteurs diesel ont tendance à contaminer davantage l'huile que les moteurs à essence. La teneur élevée en carbone du carburant diesel fait que l'huile utilisée dans les moteurs diesel change de couleur peu de temps après son utilisation. Il ne doit être utilisé que huile moteur qui est spécialement conçu pour les moteurs diesel.

Système de refroidissement

Le système de refroidissement du moteur diesel a généralement une plus grande capacité que le système de refroidissement du moteur à essence. La température à l'intérieur d'un moteur diesel doit être soigneusement contrôlée car la chaleur est utilisée pour enflammer le carburant.

Si la température du moteur est trop basse, les problèmes suivants se produisent :

Usure accrue
. Mauvaise économie de carburant
. Accumulation d'eau et de boues dans le carter du moteur
. Perte de puissance

Si la température du moteur est trop élevée, les problèmes suivants se produisent :

Usure accrue
. dur à cuire
. Détonation
. Pistons et soupapes brûlants
. Problèmes de lubrification
. Blocage des pièces mobiles
. Perte de puissance

système d'injection de carburant

Le moteur diesel fonctionne sur le principe de l'auto-allumage. L'air d'admission et le carburant sont comprimés si fortement dans la chambre de combustion que les molécules chauffent et s'enflamment sans l'aide d'une étincelle d'allumage externe. Le taux de compression d'un moteur diesel est beaucoup plus élevé que le taux de compression d'un moteur à essence. Le taux de compression des moteurs diesel à admission d'air directe est d'environ 22:1. Les moteurs turbodiesel ont un taux de compression compris entre 16,5 et 18,5:1. La pression de compression augmente et la température de l'air passe d'environ 500°C à 800°C (932°F à 1472°F).

Moteurs diesel ne peut fonctionner qu'avec le système d'injection de carburant. Le mélange ne se produit que dans la phase d'injection et de combustion du carburant.

À la fin de la course de compression, le carburant est injecté dans la chambre de combustion où il se mélange à l'air chaud et s'enflamme. La qualité de ce processus de combustion dépend de la qualité de la formation du mélange. Car le carburant est injecté si tard qu'il n'a pas beaucoup de temps pour se mélanger à l'air. Dans un moteur diesel, le rapport air-carburant est constamment maintenu à un niveau supérieur à 17:1, garantissant ainsi que tout le carburant est brûlé. Pour plus des informations détaillées se référer à la publication "Fonctionnement du moteur et de ses systèmes".

Le nombre de véhicules augmente chaque année son caractéristique unité de puissance de fonctionnement qui, donne son type. Cette publication sera consacrée aux moteurs diesel, dans laquelle nous essaierons de décrire autant que possible leurs caractéristiques, certaines caractéristiques de performance et les différences par rapport aux moteurs à essence.

Les caractéristiques distinctives des unités diesel, telles que l'efficacité, les hautes performances et le carburant moins cher, font que ce type de moteur est toujours en demande aujourd'hui. Derniers modèles les moteurs diesel en termes de niveau sonore et de performances environnementales ne diffèrent pratiquement pas de leurs homologues à essence sauf qu'ils sont plus économiques et durables.

Caractéristiques de conception

Structurellement, les moteurs diesel ne sont pas différents des moteurs à essence et ont les mêmes détails. Excepté éléments de soupape les moteurs diesel sont renforcés, sinon ils ne supporteront pas toute la charge. A titre de comparaison: le taux de compression d'un groupe motopropulseur diesel est de 19 à 24 unités, ce qui est deux fois supérieur à celui d'un groupe essence. Pour cette raison, le moteur diesel a des dimensions et un poids légèrement plus grands.

Le fonctionnement bruyant de ce bloc d'alimentation est dû à l'une de ses caractéristiques. Le fait est que l'auto-inflammation du mélange à l'intérieur de ses cylindres ne se produit qu'au moment de l'augmentation de la pression. Pour cette raison, il est permis d'utiliser du carburant bon marché dans le moteur (à ne pas confondre avec du carburant de mauvaise qualité) et son fonctionnement sur des mélanges non enrichis. Cela se traduit par des économies. Étant donné que l'unité fonctionne sur des mélanges non enrichis, respectivement, son émissions nocivesà l'atmosphère sont considérablement réduites.

Les seuls inconvénients des moteurs diesel sont considérés comme leur fonctionnement bruyant, accompagné de vibrations, de problèmes de démarrage à froid et de moindre puissance en cylindrée. Mais, de telles lacunes sont l'apanage des moteurs exclusivement anciens, en moteurs diesel modernes(compte tenu de leur caractéristiques de conception) ces problèmes sont exclus.

Diesel à injection directe

Il existe plusieurs modèles de moteurs diesel qui diffèrent les uns des autres par la structure de la chambre de combustion. Les unités dans lesquelles la chambre de combustion est inséparable et le carburant est injecté directement dans l'espace au-dessus du piston sont appelées moteurs à injection directe. Le rôle de la chambre de combustion est joué par le piston.

Il n'y a pas si longtemps injection directe Il était utilisé exclusivement sur les moteurs diesel à basse vitesse avec une cylindrée accrue. Une telle mesure n'était associée qu'à des problèmes lors de la combustion du carburant, des vibrations constantes et un fonctionnement bruyant.

Cependant, la situation a changé avec l'avènement de la pompe à carburant haute pression à commande électronique, système d'innovation injection à deux niveaux et résoudre le problème de la combustion incomplète du carburant. De telles mesures ont permis d'obtenir un fonctionnement stable de l'unité déjà à 4500 tr/min, l'ont rendue plus économique et silencieuse.

Diesel avec une chambre séparée

Aujourd'hui, ce type de groupe motopropulseur diesel est largement utilisé dans les voitures particulières. Véhicules. Le carburant dans un tel moteur est injecté dans une chambre séparée et non dans un cylindre. Le modèle de la chambre vortex est répandu, qui est situé à la base du bloc-cylindres et est relié au cylindre par un canal spécial de telle sorte que l'air, en se comprimant, y pénètre et se tord déjà à l'intérieur comme un vortex . Cela contribue à une bonne saturation du mélange et augmente son auto-inflammation, qui se produit dans la chambre vortex puis passe dans la chambre principale.

Avec cette conception du moteur, la pression dans ses cylindres augmente progressivement, ce qui réduit considérablement le niveau de bruit de l'unité et augmente la vitesse. Près de 90 % des véhicules diesel sont équipés de moteurs à chambre turbulente.

Système de carburant diesel

Ce système est peut-être le plus important partie intégrante moteur diesel, qui caractérise surtout son efficacité. Son travail consiste à doser le carburant sous une certaine pression et à un certain moment. Les exigences accrues en matière de précision de son travail et la présence de haute pression à l'intérieur du système rendent cette unité de l'unité diesel coûteuse et complexe.

Le système d'alimentation en carburant se compose de :

, qui assure l'alimentation en gazole des injecteurs du moteur selon un cycle strictement spécifié, qui dépend du fonctionnement de l'ensemble et des efforts appliqués par le conducteur sur la pédale d'accélérateur. La pompe d'injection multimode combine le travail de la pompe principale dispositif exécutif, dont la fonction est de traiter les commandes du pilote, et système automatique contrôle de l'unité de puissance.

En actionnant la pédale d'accélérateur, le conducteur ne réduit ni n'augmente l'avance mélange de travail, mais ne définit que le mode approprié pour les régulateurs, qui ajustent indépendamment l'alimentation en carburant en fonction de la pression, du nombre de tours, de la position des régulateurs d'alimentation, etc. Notez que la plupart des SUV diesel produits aujourd'hui sont équipés de mode de diffusion pompe à injection.

Les pompes d'injection de distribution sont principalement l'apanage des moteurs diesel installés sur les véhicules de tourisme. Ils se distinguent par une alimentation en carburant correctement ajustée et une vitesse accrue, grâce auxquelles leur fonctionnement stable est obtenu sur haut régime. Cependant, ce type de pompe à carburant est trop exigeant sur la qualité du carburant diesel et sa propreté, car il lubrifie les surfaces de travail de leurs pièces.

Les injecteurs d'un moteur diesel ne sont pas moins importants que la pompe d'injection en tant qu'élément du système d'alimentation en carburant, qui, avec la pompe à carburant, effectue une alimentation dosée ininterrompue du mélange de travail dans la chambre de combustion. La pression dans le système d'alimentation en carburant dépend de l'angle de la buse et de la forme du jet de carburant, sur lequel l'ensemble séquence correcte auto-allumage et combustion du carburant attaché à l'atomiseur. Il existe deux types de buses : multi-trous ou fonte.

Fonctionnement de la buse en unité diesel en raison de conditions trop difficiles pour elle. Cela est dû au fait que le mouvement de travail de l'aiguille de l'atomiseur correspond à la moitié de la vitesse du moteur, tandis que l'atomiseur à buse est constamment exposé à haute température et des explosions de carburant au contact de la chambre de combustion. En conséquence, un tel élément doit être constitué de matériaux durables et résistants à la chaleur.

Le filtre à carburant, bien qu'il soit l'élément le plus simple du système d'alimentation en carburant diesel, néanmoins, son absence ne pourra pas assurer le fonctionnement complet du moteur. Ses caractéristiques (niveau de filtration et débit) doivent être choisies en fonction du type et des puissances du bloc d'alimentation. En plus de filtrer le carburant diesel, le filtre joue également le rôle de séparateur d'eau. Pour ce faire, sa conception prévoit une bonde de fond fermée par un bouchon. Souvent, une pompe manuelle est installée sur le filtre à carburant, ce qui est nécessaire pour pomper l'air hors du système.

Rarement, mais il y a quand même filtres à carburant avec chauffage électrique, ce qui facilite parfois le démarrage de l'unité par temps froid.

Caractéristiques du démarrage des moteurs diesel

Grâce à préchauffage disponible démarrage à froid moteur à énergie solaire. Actif préchauffeur donc: à l'intérieur des chambres de combustion, il y a des radiateurs électriques spéciaux - des bougies de préchauffage. Au moment où le contact est mis, ces éléments assurent un chauffage instantané des chambres de combustion, tout en facilitant le processus d'auto-allumage du mélange de travail. L'indicateur correspondant dans la cabine signale le fonctionnement du système.

Dès que le voyant s'éteint, le bloc d'alimentation s'est réchauffé et est prêt à démarrer. Après le démarrage du moteur, l'élément chauffant continue à être alimenté pendant 15 à 20 secondes. Cela permet de stabiliser le fonctionnement d'un moteur encore froid. Notez que le préchauffeur de démarrage est capable de fournir un démarrage gratuit au moteur (à condition qu'il soit en parfait état de fonctionnement et que le carburant diesel approprié soit disponible) à des températures allant jusqu'à -30 degrés.

diesel turbocompressé

Il est possible d'augmenter efficacement la puissance d'un moteur diesel uniquement avec l'utilisation de la suralimentation. Grâce à lui, plus d'air est fourni aux cylindres diesel à l'aide d'une pompe, à la suite de quoi l'alimentation en mélange augmente, sa combustion s'améliore et la puissance du moteur augmente. Parce que le les fumées de la circulation les moteurs diesel ont une pression 1,5 à 2 fois plus élevée, contrairement unités essence, leur turbocompresseur fonctionne plus efficacement même à bas régime, ce qui permet à un moteur diesel turbocompressé d'éviter les pannes de fonctionnement (les soi-disant "turbos").

Cependant, le turbodiesel n'est pas sans inconvénients, qui consistent principalement dans l'imperfection de la conception du turbocompresseur. Sa ressource de travail dépasse rarement un kilométrage de 150 000 km, ce qui est bien inférieur à la ressource de l'unité elle-même.

Avantages de l'utilisation systèmes à rampe commune

Grâce au système contrôle électronique l'alimentation en carburant prévoit l'injection de gazole en deux doses successives dans la chambre de combustion. Tout d'abord, une petite partie est fournie, ce qui est nécessaire pour réchauffer la chambre, et après cela, la partie principale est déjà fournie. Système similaire le dosage du carburant est très important pour les groupes motopropulseurs diesel, car il permet une augmentation douce de la pression à l'intérieur des chambres de combustion, ce qui est dû au faible bruit du moteur et à son fonctionnement stable.

L'utilisation du système Common-Rail réduit la consommation de carburant de 20 %, tout en augmentant le couple du vilebrequin de 25 % lorsque le moteur tourne à bas régime.

La vidéo montrera l'appareil et le principe de fonctionnement d'un moteur diesel:

La vidéo racontera le fonctionnement des moteurs diesel modernes:

Légèrement différent des analogues de l'essence. La principale différence peut être considérée comme l'allumage du mélange carburant-air, qui ne provient pas d'une source externe (étincelle d'allumage), mais d'une forte compression et d'un échauffement.

En d'autres termes, l'auto-inflammation du carburant se produit dans un moteur diesel. Dans ce cas, le carburant doit être fourni sous une pression extrêmement élevée, car il est nécessaire de pulvériser le carburant le plus efficacement possible dans les cylindres d'un moteur diesel. Dans cet article, nous parlerons des systèmes d'injection diesel qui sont activement utilisés aujourd'hui, et examinerons également leur conception et leur principe de fonctionnement.

A lire dans cet article

Comment fonctionne le système de carburant diesel?

Comme mentionné ci-dessus, dans un moteur diesel, il se produit une auto-inflammation du mélange de travail de carburant et d'air. Dans ce cas, dans un premier temps, seul de l'air est fourni au cylindre, puis cet air est fortement comprimé et chauffé par compression. Pour allumer, vous devez appliquer plus près de la fin de la course de compression.

Étant donné que l'air est hautement compressible, le carburant doit également être injecté à haute pression et atomisé efficacement. La pression d'injection peut différer selon les moteurs diesel, commençant en moyenne à partir de 100 atmosphères et se terminant par un chiffre impressionnant de plus de 2 000 atmosphères.

Pour une alimentation en carburant la plus efficace et garantissant des conditions optimales d'auto-allumage de la charge, suivie d'une combustion complète du mélange, l'injection de carburant est mise en œuvre via un injecteur diesel.

Il s'avère que, quel que soit le type de système d'alimentation utilisé, il y a toujours deux éléments principaux dans les moteurs diesel :

un dispositif pour créer une pression de carburant élevée ;

En d'autres termes, sur de nombreux moteurs diesel, une pression est créée (pompe à carburant haute pression) et le carburant diesel est fourni aux cylindres par des buses. En ce qui concerne les différences, différents systèmes la pompe d'alimentation en carburant peut avoir l'une ou l'autre conception, et les injecteurs diesel eux-mêmes diffèrent également dans leur conception.

Plus de systèmes d'alimentation peuvent différer dans l'emplacement de certains éléments constitutifs, ont différents schémas de contrôle, etc. Examinons plus en détail les systèmes d'injection diesel.

Systèmes d'alimentation des moteurs diesel : un aperçu

Si nous divisons les systèmes d'alimentation des moteurs diesel qui ont reçu le plus répandu, on distingue les solutions suivantes :

Système d'alimentation basé sur une pompe d'injection en ligne (pompe d'injection en ligne);
Un système d'alimentation en carburant qui a une pompe d'injection de carburant d'un type de distribution ;
Solutions avec buses de pompe ;
Injection de carburant à rampe commune (accumulateur haute pression dans la rampe commune).

Ces systèmes ont également un grand nombre de sous-espèces, et dans chaque cas, l'un ou l'autre type est le principal.

Alors, commençons par le schéma le plus simple, qui suppose la présence d'une pompe à carburant en ligne. La pompe à injection en ligne est une solution bien connue et éprouvée qui est utilisée sur les moteurs diesel depuis des décennies. Une telle pompe est activement utilisée sur des équipements spéciaux, des camions, des bus, etc. Par rapport à d'autres systèmes, la pompe est assez grande en taille et en poids.

En un mot, les pompes à injection en ligne sont basées sur. Leur nombre est égal au nombre de cylindres du moteur. La paire de pistons est un cylindre qui se déplace dans un "verre" (manchon). Lors de la montée, le carburant est comprimé. Ensuite, lorsque la pression atteint la valeur requise, une vanne spéciale s'ouvre.

En conséquence, le carburant pré-comprimé pénètre dans la buse, après quoi l'injection se produit. Une fois que le piston a commencé à redescendre, le canal d'admission de carburant s'ouvre. À travers le canal, le carburant remplit l'espace au-dessus du piston, puis le cycle se répète. Pour que le carburant diesel pénètre dans les paires de pistons, le système dispose en outre d'une pompe de surpression séparée.

Les plongeurs eux-mêmes fonctionnent du fait que le dispositif de pompe a un arbre à cames. Cet arbre fonctionne de manière similaire là où les cames "poussent" les soupapes. L'arbre de pompe lui-même est entraîné par le moteur, puisque la pompe d'injection est reliée au moteur à l'aide d'un embrayage d'avance à l'injection. L'embrayage spécifié vous permet de régler le fonctionnement et de régler la pompe d'injection pendant le fonctionnement du moteur.

Le système d'alimentation avec une pompe de distribution ne diffère pas beaucoup du schéma avec une pompe d'injection en ligne. La conception de la pompe d'injection de distribution est similaire à celle en ligne, tandis que le nombre de paires de pistons y est réduit.

Autrement dit, si dans une pompe en ligne, il faut des paires pour chaque cylindre, alors dans une pompe de distribution, 1 ou 2 paires de pistons suffisent. Le fait est que dans ce cas une paire suffit pour alimenter en carburant 2, 3 voire 6 cylindres.

Cela est devenu possible grâce au fait que le piston était capable non seulement de monter (compression) et de descendre (entrée), mais également de tourner autour de l'axe. Une telle rotation a permis de mettre en œuvre l'ouverture alternée des sorties par lesquelles le carburant diesel est fourni sous haute pression aux buses.

Le développement ultérieur de ce schéma a conduit à l'émergence d'une pompe à injection rotative plus moderne. Dans une telle pompe, un rotor est utilisé, dans lequel des pistons sont installés. Ces pistons se rapprochent l'un de l'autre et le rotor tourne. C'est ainsi que le carburant diesel est comprimé et distribué dans les cylindres du moteur.

Le principal avantage de la pompe de distribution et de ses variétés est un poids et une compacité réduits. En même temps, réglez cet appareil Plus difficile. Pour cette raison, des circuits électroniques de commande et de réglage sont également utilisés.

Le système d'alimentation électrique de type "pompe-injecteur" est un schéma où initialement il n'y a pas de pompe à carburant haute pression séparée. Pour être plus précis, la buse et la section de pompe ont été combinées dans un seul boîtier. Il est basé sur la paire de pistons déjà familière.

La solution présente un certain nombre d'avantages par rapport aux systèmes utilisant des pompes à carburant haute pression. Tout d'abord, l'alimentation en carburant des cylindres individuels peut être facilement ajustée. De plus, si une buse tombe en panne, le reste fonctionnera.

De plus, l'utilisation de buses de pompe vous permet de vous débarrasser d'un entraînement de pompe d'injection séparé. Les plongeurs dans la buse de la pompe sont entraînés par l'arbre à cames de distribution, qui est installé dans. Ces caractéristiques ont permis aux moteurs diesel à injecteurs unitaires de se généraliser non seulement sur les camions, mais aussi sur les gros voitures(par exemple, SUV diesel).

Le système Common Rail est l'une des solutions les plus modernes dans le domaine injection de carburant. Aussi ce schéma l'alimentation vous permet d'atteindre une efficacité maximale en même temps que élevée. Parallèlement, la toxicité des gaz d'échappement est également réduite.

Le système a été développé par la société allemande Bosch dans les années 90. Prendre en compte avantages évidents en peu de temps, la grande majorité des ICE diesel sur les voitures et camions a commencé à équiper exclusivement Common Rail.

Le schéma général de l'appareil est basé sur ce qu'on appelle l'accumulateur haute pression. En termes simples, le carburant est sous pression constante, après quoi il est fourni aux buses. Quant à l'accumulateur de pression, cette batterie en fait, il s'agit d'une conduite de carburant, où le carburant est injecté à l'aide d'une pompe à carburant haute pression séparée.

Le système Common Rail ressemble en partie à l'essence moteur à injection, qui a une rampe de carburant avec des injecteurs. L'essence est pompée dans le rail (rail de carburant) sous une légère pression par la pompe à carburant du réservoir. Dans un moteur diesel, la pression est beaucoup plus élevée, le carburant est pompé par la pompe à injection.

Du fait que la pression dans l'accumulateur est constante, il est devenu possible de mettre en œuvre une injection de carburant rapide et «multicouche» à travers les injecteurs. Systèmes modernes dans les moteurs Common Rail permettent aux injecteurs de faire jusqu'à 9 injections dosées.

En conséquence, un moteur diesel avec un tel système d'alimentation est économique, efficace, fonctionne de manière fluide, silencieuse et élastique. De plus, l'utilisation d'un accumulateur de pression a permis de réaliser la conception de la pompe d'injection sur moteurs diesel plus simple.

Nous ajoutons que l'injection de haute précision sur les moteurs Common Rail est entièrement électronique, car une unité de contrôle séparée surveille le fonctionnement du système. Le système utilise un groupe de capteurs qui permettent au contrôleur de déterminer exactement la quantité de carburant diesel qui doit être fournie aux cylindres et à quel moment.

Résumé

Comme on peut le voir, chacun des systèmes d'alimentation des moteurs diesel considérés a ses propres avantages et inconvénients. Si nous parlons des solutions les plus simples avec des pompes d'injection en ligne, leur principal avantage peut être considéré comme la possibilité de réparation et la disponibilité de la maintenance.

Dans les schémas avec injecteurs-pompes, il faut rappeler que ces éléments sont sensibles à la qualité du carburant et à sa pureté. La pénétration de particules, même les plus petites, peut endommager l'injecteur-pompe, entraînant un élément coûteux nécessitant un remplacement.

Concernant Systèmes communs Ferroviaire, le principal inconvénient n'est pas seulement le coût initial élevé de telles solutions, mais aussi la complexité et le coût élevé des réparations et de l'entretien ultérieurs. Pour cette raison, la qualité du carburant et l'état des filtres à carburant doivent être surveillés en permanence, ainsi que l'entretien programmé doit être effectué en temps opportun.