Maintenance & Entreprise n°633

Solutions
haut dans le cylindre atteignant successivement un point-mortbas
(PMB) et un point-mort-haut (PMH) qui marquent respectivement
le basculement de la descente vers la remontée et
inversement.
Notons d’abord qu’à pleine puissance, un moteur diesel industriel
consomme théoriquement, entre 180 g et 200 g de
combustible par kilowatt et par heure (kWh). Nous pouvons
remarquer que cette fourchette est déjà large… environ 10 %.
Pour que le cycle de combustion soit le plus efficace possible,
le combustible commence à être injecté dans la chambre de
combustion lorsque la course du piston, situe dans un angle
compris entre 15° et 10° avant le PMH sur un moteur diesel
à 4 temps dit, semi rapide. Ainsi, l’injection débute alors que
la température d’auto-inflammation (TAI) est déjà atteinte par
compression de l’air admis en amont.
L’inflammation est donc presque instantanée soit par exemple,
dans un moteur de voiture entre 1 et 2 ms après le début de
l’injection du combustible. L’injection elle, se prolonge jusqu’à
ce que le piston dépasse le PMH d’un angle de 17° à 20°, toujours
sur un moteur à 4 temps.
De l’importance de l’analyse des gaz
Dans la situation idéale décrite précédemment, il manque un
composant absolument essentiel : l’air. Essentiel parce que
l’air contient l’oxygène sans lequel aucune combustion ne
serait possible. Essentiel aussi parce que l’oxygène n’entre
que pour moins de 21 % dans un volume d’air donné dont la
majorité soit environ 78 %, se compose d’azote. Cette dernière
caractéristique joue, elle aussi, un rôle fondamental dans les
rejets de combustion. Sur lesquels nous reviendrons…
Plus la température dans la chambre est élevée lorsque débute
la combustion rapide, meilleur sera le rendement. Une
Prise de mesures des gaz sur un cylindre avec le laboratoire mobile Efficiency
Engine. © Jean-Pierre Castella
Moteurs diesel servant à la production d’électricité. © MAN Diesel & Turbo
règle d’or veut que cette phase se produise entre 1° et 0° avant
le PMH soit, lorsque le volume de la chambre est le plus réduit.
On peut en déduire que si le carburant est injecté trop tard, la
combustion rapide débutera après le passage du PMH, soit
à une pression inférieure et donc, à une température moins
élevée. Au pire, une part de carburant non brulé sera évacuée
dans le système d’échappement qui, retrouvant un apport
d’oxygène par l’air présent dans ce circuit, provoquera une
reprise de la combustion aussi inutile que préjudiciable.
A l’inverse, si le carburant est injecté trop tôt, la combustion
risque de débuter avant même que le PMH soit atteint ; ce qui
génère des contraintes mécaniques conduisant à une usure
prématurée des pièces en mouvement voire, dans les situations
les plus graves, à donner l’impression d’un piston qui
« cogne » puisque produisant son travail au moins pour partie,
à contre du fonctionnement normal.
Le personnel technique s’occupant de la conduite et de la
maintenance des moteurs marins et industriels possède une
excellente formation. Il dispose de surcroît, des informations
(monitoring) relayées en salle des machines (températures
d’échappement, d’entrée et de sortie du turbo, pressions d’admission,
etc.) et des relevés de Pmax (pression maximale) et
Pcomp (pression de compression). Ce sont ces informations
plus l’expérience acquise sur différents types de moteurs qui
permettent aux personnels techniques d’effectuer la maintenance.
Des effets certes, mais aussi des causes
Dans le cas par exemple, des moteurs installés sur les bateaux
de la marine marchande, un contrôle est effectué par
un bureau de certification tel que Veritas, lors de la mise en
service pour vérifier que le groupe de propulsion fonctionne
conformément aux paramètres donnés par le constructeur. A
l’issue de ce viatique, le moteur ne sera plus jamais contrôlé et
il est fréquent que le temps passant, l’efficacité d’un tel moteur
baisse entrainant surconsommation, rejets de gaz polluants
en quantité trop importante, dérives, etc. Les paramètres du
Mars 2014 – N°633
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