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LA MECANIQUE

 
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LA MECANIQUE
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kcnarf
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tous sur la mecanique poids lourd

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Jeu 18 Sep 2008, 20:58 MSN
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Jeu 18 Sep 2008, 20:58
dams
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Mer 24 Sep 2008, 23:45 MSN
julien
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Ou sa?? Je vois pas Mr. Green



sortir


lool


Ven 26 Sep 2008, 12:34 MSN
kcnarf
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JULIEN TU SORT          sortir

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Mar 30 Sep 2008, 20:22 MSN
kcnarf
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Moteur Diesel [modifier]

Principe [modifier]


Maquette scolaire d'un moteur Diesel




Maquette scolaire d'un moteur d'automobile avec sa boite de vitesse


Comme le moteur thermique à essence, 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 et munie de soupapes commandées par un arbre à cames.
Son fonctionnement repose sur l'auto-inflammation du gazole, fuel lourd ou encore huile végétale brute dans de l'air comprimé à 1:20 du volume du cylindre (environ 35 bar), et dont la température est portée de 600 °C à 1 500 °C environ. Sitôt le carburant injecté (pulvérisé), celui-ci s'enflamme presque instantanément, sans qu'il ne soit nécessaire de recourir à un allumage commandé par bougie. En brûlant, le mélange augmente fortement la température et la pression dans le cylindre (60 à 100 bars), repoussant le piston qui fournit une force de travail sur une bielle, laquelle entraîne la rotation du vilebrequin (ou arbre manivelle faisant office d'axe moteur).(voir système bielle-manivelle)
Le cycle Diesel à quatre temps comporte :

  1. admission d'air par l'ouverture de la soupape d'admission et la descente du piston ;
  2. compression de l'air par remontée du piston, la soupape d'admission étant fermée ;
  3. injection - combustion - détente : peu avant le point mort haut on introduit, par un injecteur, le carburant qui se mêle à l'air comprimé. La combustion rapide qui s'ensuit constitue le temps moteur, les gaz chauds repoussent le piston, libérant une partie de leur énergie. Celle-ci peut être mesurée par la courbe de puissance moteur ;
  4. échappement des gaz brûlés par l'ouverture de la soupape d'échappement, poussés par la remontée du piston.

Vitesse et puissance [modifier]
Les vitesses de rotation des moteurs diesel sont très différentes d'un moteur à un autre. En effet, plus le moteur est gros, plus la course du piston est grande, et plus le moteur est lent. Trois classes de moteurs sont ainsi définies :

  • moteur lent : moins de 200 tr/min
  • moteur semi-rapide : entre 400 et 1 000 tr/min
  • moteur rapide : 1 000 tr/min et plus
La limite maximale du régime de rotation d'un moteur est déterminée par la vitesse de déplacement du piston dans le cylindre. Elle est exprimée en mètre/seconde.
Les constructeurs motoristes, suivant l'utilisation du moteur et la fiabilité qui leur est demandée, ont fixé des plages limites (résultat d'essais d'usure) suivantes :

  1. moteur fixe (groupe électrogène, gros moteur de bateau) : 6 à 8 m/s
  2. moteur de poids lourds : 8 à 9 m/s.
  3. moteur d'automobile : 12 à 13 m/s.
  4. moteur de compétition : au-delà de 15 m/s.
Ces limites déterminent la durée de vie du moteur et sa puissance en chevaux ou kW par litre de cylindrée. La mise en survitesse du moteur risque de conduire à des chocs pistons-soupapes qui se traduisent souvent par le flambage des queues de soupapes ou de leurs tiges de commande.
Schématiquement, plus le piston est gros, plus sa course est importante. Pour exemple : moteur DW10 ATED de PSA, cylindrée 1 997 cm³, alésage 85 mm, course 88 mm, régime de puissance maximale 4 000 tr/min.
Pour ce moteur, la vitesse linéaire du piston dans le cylindre à 4 000 tr/min est de : 88 x 2 (deux courses par tour moteur) = 176 mm ou, en mètre, 0,176 x 4 000 = 704 m/min ou 704/60 seconde = 11,7 m/s
La vitesse de rotation d'un moteur est directement liée à la course du piston (donc à la cylindrée) et à son usage.
Suivant la définition ci-dessus : moteur lent, moteur semi rapide ou rapide, un moteur défini comme semi rapide à 1 000 tr/min peut avoir une course de 450 mm pour une vitesse linéaire de piston supposée de 9 m/s.
Si l'on suppose ce moteur comme carré (pour simplifier) soit course 450 mm et alésage 450 mm, la cylindrée unitaire est de 5,5 litres.
Pour le moteur cité ci-dessous (alésage 960 mm et course 2 500 mm), le piston se déplace, par tour, de 5 mètres, pour une vitesse de rotation de 102 tr/min, la vitesse linéaire du piston est de 8 5 m/s en puissance maximale développée, à 92 tr/min, celle-ci sera de 7,6.
Certains moteurs Diesel lents de type à 2 temps, atteignent 100 000 ch (voir le porte-conteneurs Emma Mærsk), comme le Wärtsilä RT-flex96C 14 cylindres[1], moteur 2 temps lent (92/102 tours/min). Les cylindres ont un alésage de 96 cm et le piston une course de 2,5 mètres[2]. Ce moteur a une hauteur d'environ 13 mètres et une longueur de 26 mètres pour un poids de 2 300 tonnes.

Combustion [modifier]
Réaction chimique dans laquelle la combustion du carburant (oxydation vive de l'hexadécane) par le dioxygène présent dans l'air dégage de la chaleur plus des résidus de combustion : dioxyde de carbone et eau. Équation parfaite de la combustion diesel du gazole : hexadécane + dioxygène = dioxyde de carbone + eau
2 C16H34 + 49 O2 = 32 CO2 + 34 H2O
En pratique on considère qu'il faut prévoir 30 g d'air pour brûler 1 g de combustible.

Usage [modifier]


Diesel-alternateur sur un pétrolier


On utilise le moteur Diesel lorsque l'on a un besoin d'un couple important ou d'un bon rendement : locomotives, bateaux, camions, tracteurs agricoles, les groupes électrogènes, engins de travaux publics ou automobiles.
C'est la marine de guerre qui s'intéressa en premier aux moteurs diesel, et avant tout pour les sous-marins. L'ingénieur français Maxime Laubeuf en équipa son sous-marin l'Aigrette (1901) car les moteurs à explosion ne développaient alors pas assez de puissance et les moteurs à vapeur dégageaient trop de fumée. Durant l'entre deux guerres, le diesel connaît une importante progression dans la marine marchande, mais la chauffe (charbon et mazout) reste encore prépondérante. Quant aux premiers véhicules terrestres équipés de moteurs Diesel, il faut attendre le début des années 1920.
En revanche, il est rarement utilisé sur les motos et les avions, notamment pour une question de masse embarquée , a l'exception des moteurs diesel d'avion "Clerget" qui se distinguaient par un rapport poids-puissance comparable à celui d'un moteur à essence, mais la seconde guerre mondiale en a stoppé le développement. Toutefois, l'utilisation de moteurs Diesel sur avions légers qui est apparue il y a 20 ans commence à se développer : Cessna L19 équipé d'un diesel de Renault 25 poussé à 135 ch en 1988, avion de construction amateur Dieselis équipé d'un Isuzu (Opel) 70 ch en 1998. Il existe maintenant des moteurs spécifiques (SMA) ou dérivés de l'automobile (Centurion sur base Mercedes du motoriste allemand Thielert) ; avions de tourisme DA-40 et DA-42 de l'autrichien Diamond, Ecoflyer du français APEX aircraft (ex-DR 400 de Robin) équipés du Thielert Centurion 1.7, avion amateur Gaz'aile 2.
Le gazole ayant un pouvoir calorifique volumique plus important que l'essence et bénéficiant d'une taxation légèrement plus favorable en France, les moteurs Diesel se révèlent plus économiques à la pompe bien que plus chers à l'achat et à l'entretien.

Avantages [modifier]
Les raisons du succès du moteur Diesel dans l'automobile, au-delà d'avantages fiscaux qui relèvent de choix politiques et non techniques, tiennent essentiellement à son rendement, supérieur à celui du moteur à essence. Ce rendement peut être encore amélioré par l'utilisation d'un turbocompresseur (les plus récents modèles sont « à géométrie variable » (TGV), technologie qui leur permet d'être plus performants à bas régime) et le Common rail (injection directe à haute pression) inventé par Fiat et Magneti-Marelli. NB: Il existe deux sortes de compresseur: le compresseur mécanique (entraîné par une courroie) et le turbocompresseur entraîné par une autre turbine qui tourne grâce a la force des gaz d'échappement rejetés.

  • Si l'injection directe existe depuis les débuts du moteur Diesel, elle n'était pas utilisée en automobile pour des raisons techniques (fumées et bruit supérieurs, gradient de pression trop élevé obligeant une utilisation de pistons très solides et très lourds, qui empêchait de tourner trop vite), mais seulement sur les moteurs lents (industriels, poids-lourds et marins).
  • Avec les nouveaux injecteurs-pompe, rampe commune et piézo-électrique, la pression atteint jusqu'à 2 500 bars (contre 1 400 pour la première rampe commune et moins de 1 000 pour un moteur à injection indirecte) ce qui assure une pulvérisation du gazole turbulente, continue, constante et bien répartie, essentielle pour une bonne combustion ; cette technologie porte le nom de HDi (chez le constructeur automobile PSA) pour High-pressure Direct Injection, ou encore dCi (Direct Common rail Injection) chez RENAULT. Cette injection haute pression a été inventée par la société Elasis S.C.p.A., filiale de Fiat, et a été utilisée pour la première fois sur l' Alfa Roméo 156 en octobre 1997. Ce moteur prit le nom de 1.9 JTD (1 910 cm³) et développait 105 chevaux pour 26 mkg de couple.
  • La suralimentation fait appel à un compresseur pour augmenter la quantité d'air (donc d'oxygène) introduite dans le moteur, ce qui est particulièrement appréciable en altitude (et donc en aviation). Ce principe permet d'augmenter la puissance sans augmenter le régime et la cylindrée du moteur. Le compresseur chargé de comprimer l'air admission est entraîné par une turbine (ou turbo) qui récupère une partie de l'énergie des gaz d'échappement, environ 25 % de l'énergie fournie par le carburant. La suralimentation permet d'accroître le rendement du moteur : la puissance et le couple augmentent sans effet substantiel sur la consommation de carburant, ce qui n'est pas le cas sur un moteur à essence.
  • Pour faciliter le départ à froid en élevant la température des parois de la chambre de combustion et de l'air admis, les moteurs diesel (notamment les moteurs de poids-lourds) sont équipés de systèmes de préchauffage (parfois appelés bougies), de réchauffage d'air, ou encore d'un système de surcharge à la pompe d'injection.
  • À l'origine considéré comme un moteur « sale » du fait de son carburant moins raffiné et du bruit important de fonctionnement (claquements), le Diesel s'est aujourd'hui amélioré en termes de pollution aussi bien atmosphérique que sonore. Du point de vue de la pollution, l'avantage principal des moteurs Diesel est de produire, à puissance égale, du fait de leur rendement supérieur, moins de CO2 que leurs équivalents à essence, typiquement 20 % de moins. Ils produisent également moins de monoxyde de carbone (qui s'oxyde rapidement en dioxyde de carbone dans l'atmosphère) et d'hydrocarbures imbrûlés que les moteurs à essence , notamment avant que le catalyseur de ces derniers ne monte en température [3]. Le traitement récent des problèmes dûs à l'émission de fines particules imbrûlées par les filtres à particules, ainsi que la question des oxydes d'azote sont discutés dans la section inconvénients.
  • La teneur en soufre des carburants (gazole, fioul) est progressivement diminuée dans l'ensemble des pays, afin de réduire la quantité de dérivés soufrés émis à l'échappement.
  • Ce moteur peut, dans certaines conditions, brûler de l'huile végétale à la place du gazole issu du pétrole. Il est toutefois préférable d'utiliser un carburant transformé et raffiné (Diester), afin d'en améliorer les caractéristiques et notamment la fluidité (incompatibilité des carburants trop visqueux avec les rampes haute pression).

Inconvénients [modifier]
Certains inconvénients des premiers moteurs Diesel, qui étaient plus lourds, plus bruyants et bien moins puissants que leurs homologues à essence, sont en partie éliminés sur les véhicules modernes grâce, en particulier, au turbocompresseur à géométrie variable, aux rampes d'admission communes ou injecteur-pompe très haute pression. La réduction du niveau sonore dépend beaucoup de la gestion de l'injection et des dispositions d'insonorisation. Ces moteurs sont cependant toujours plus lourds de par leur conception, que leurs homologues à essence.
Les inconvénients principaux du moteur Diesel concernent la pollution [3] : ce sont l'émission de particules de suie, qui sont cancérigènes [4] et de leurs précurseurs, les hydrocarbures aromatiques polycycliques, ainsi que l'émission d'oxydes d'azote, qui génèrent en période de canicule la pollution à l'ozone.
Des solutions pour l'amélioration de ce moteur au niveau de l'émission de particules et d'oxydes d'azote sont aujourd'hui proposées.

  • La réduction de la quantité de particules émises dépend de la qualité du carburant et de la conception du moteur (amélioration de l'injection, dispositifs à injections multiples...). Pour certaines particules difficilement combustibles un filtre à particules (FAP) est nécessaire. Cette technologie se généralisera à partir de 2009, lors de l'adoption des normes antipollution européennes EURO V.
  • Le problème des oxydes d'azote (NOx) sera sans doute encore plus difficile à résoudre car ils sont générés en présence d'oxygène aux températures élevées, par ailleurs nécessaires à un bon rendement. Les émissions de particules et de NOx sont un équilibre entre une combustion efficace, une émission de NOx faible et un niveau de particules émises faible. Le dispositif le plus courant est l'utilisation de la recirculation des gaz d'échappement (EGR : Exhaust Gas Recirculation).
  • La voie de la catalyse des NOx semble assez délicate car ils sont relativement stables et ne se dégradent qu'en quatre heures sous l'effet des ultraviolets, pour se transformer en ozone (O3), gaz très irritant, toxique donc nuisible en basse atmosphère bien qu'indispensable en haute altitude. Toutefois, Toyota s'y est essayé avec un système de catalyse des NOx sur son dernier moteur 2.2 D-CAT (Clean Advanced Technologie) développant 177 ch. Les versions 136 et 150 ch de ce même moteur ne sont pas équipées de ce système de catalyse des Nox.
  • L'inconvénient majeur du pot catalytique réside dans le fait que son efficacité n'intervient qu'après une plus ou moins longue période de chauffe (suivant la température ambiante extérieure). Ce phénomène rend la motorisation diesel inadaptée à la circulation urbaine qui se caractérise par des trajets plutôt courts, souvent insuffisants pour permettre au dispositif catalytique d'atteindre la température qui est la condition de son efficacité.
  • Les moteurs Diesel produisent en moyenne une tonne de CO2 pour 250 litres de gazole. L'utilisation des moteurs Diesel permet donc de réduire les émissions de CO2, au détriment des émissions de particules.
  • Il existe des carburants de synthèse (Fischer-Tropsch) dénués de soufre, qui permettent de réduire les émissions de particules à des niveaux très faibles. Ces carburants, le di-méthyl éther notamment, peuvent être synthétisés à partir d'hydrocarbures. Cependant, toute synthèse (ou transformation chimique) induit elle-même une consommation et une émission de CO2 : il est donc nécessaire de comptabiliser l'ensemble de la dépense énergétique, et pas uniquement ce que le consommateur final est à même de percevoir et de concevoir.


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Mar 30 Sep 2008, 20:23 MSN
kcnarf
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INJECTION SCANIA XPI

Scania XPI
 
 
 
 
Le Scania XPI est un système d'injection common rail unique et breveté qui fonctionne à une pression maximale de 2 400 bar.
Cette pression est bien plus importante que celle d'autres systèmes et permet donc un meilleur contrôle du temps et du volume d'injection d'essence. Les performances et l'économie de carburant sont optimisées grâce à ce haut niveau de précision.
Une injection en trois étapes pour optimiser la combustion.
La pression maximale du Scania XPI est de 2 400 bar. Elément encore plus important : la pression moyenne du Scania XPI est de 1 800 bar. Ces trois caractéristiques uniques permettent d'effectuer trois injections d'essence précisément planifiées et mesurées.
L'injection pilote réduit le bruit de combustion et les émissions de gaz. Grâce à l'injection principale, la combustion se fait efficacement et au bon moment. Enfin, l'injection post-combustion favorise la combustion des particules de carbone et permet de contrôler la température des gaz d'échappement.
Calcul rétroactif instantané pour une optimisation constante.
Le volume, le minutage et la pression de chaque injection sont recalculés pour chaque cylindre et chaque cycle. L'intégralité du processus est surveillée en permanence et ajustée à des proportions minuscules afin que chaque cycle soit entièrement optimisé pour vous offrir les performances et l'économie de carburant dont vous avez besoin.
Selon les conditions de fonctionnement, les trois injections ne sont pas toutes nécessaires à chaque cycle de combustion. Ainsi, la réduction de la consommation de carburant et les économies ainsi réalisées sont encore plus importantes.



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Mar 30 Sep 2008, 20:25 MSN
dams
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Okay Okay

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Mar 30 Sep 2008, 21:56 MSN
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Excellent compte-rendu auquel je me permettrais d'ajouter quelques détails ou actualisations que ma qualité de motoriste me permet de connaître.

La pression de combustion a considérablement augmenté ces dernières années. On est en passe de franchir le seuil des 200 bars. Cela se traduit par ce qu'on appelle "Downsizing". Il s'agit d'obtenir des puissances équivalentes avec des moteurs de plus faibles cylindrées. Un petit quatre-cylindres actuel délivre autant de couple et de puissance qu'un six-cylindres des années 80.

En ce qui concerne la limitation de la fréquence de rotation elle est liée, comme ça a été écrit à la vitesse linéaire de piston, mais pas seulement. Il faut aussi prendre en compte les forces d'inertie. Pour faire simple, l'inertie c'est ce qu'on appelle familièrement l'élan.

Voici un petit exemple : quand un piston s'approche de la culasse, il faut qu'il ralentisse pour que le mouvement s'inverse. Mais comme sa vitesse est très grande, il se met à tirer sur la bielle qui au début de la montée le poussait. Plus le piston est massif, plus il tire fort. Un piston deux fois plus lourd tire deux fois plus fort sur la bielle. Plus le moteur tourne vite, plus le piston tire sur la bielle, mais l'effort est proportionnel au carré de la fréquence de rotation. Si le moteur tourne deux fois plus vite, le piston tire quatre fois plus fort. On conçoit qu'au-delà d'une certaine limite on risque de casser une bielle. Donc on limite la fréquence de rotation des moteurs à cause de ça. Comme un moteur de camion a des pistons plus lourds que ceux d'une auto et qu'en plus les courses sont plus longues, les moteurs de poids-lourds tournent moins vite que ceux des autos.

Ensuite intervient un processus que les mécaniciens appellent fatigue. Pour faire simple, on peut dire que le matériau des pièces "vieillit" et que sa résistance diminue au fur et a mesure de son "vieillissement." De plus, le "vieillissement" de la matière est d'autant plus rapide qu'elle est fortement sollicitée.

Donc pour qu'un moteur de camion dure plus longtemps qu'un moteur d'auto on impose de plus faibles contraintes à la matière des pièces en le faisant tourner moins vite. Ordres de grandeurs : moteur de moto : 14000 tours par minute, durée de vie 50 000 km, moteur d'auto Diesel 4000 tours par minute durée de vie 300 000 km, moteur de camion 1500 tours par minute, durée de vie : plus d'un million de kilomètres.

Concernant les moteurs Diesel pour l'aviation légère, sachez qu'une société française développe actuellement un 600 cm3 trois cylindres Diesel suralimenté deux-temps de 100 chevaux pour des applications militaires. C'est un moteur qui contient de très nombreuse pièces en magnésium ce qui le rend extrêmement léger. Il est évidemment moins durable qu'un moteur de camion.

On n'arrête pas le progrès...


Sam 30 Oct 2010, 17:58
korner
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 bonjour a vous voici une annonce qui minterresse mais je suis intrigué par cette histoire d'essieux!!! quelqun peut m'expliquer? est ce difficile comme modif? merci bonne journée!!!!
http://www.leboncoin.fr/utilitaires/467970818.htm?ca=8_s#

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tek2mules

Ven 25 Oct 2013, 07:47
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