Résumé : Les moteurs diesel peuvent produire de la puissance pendant leur fonctionnement.En plus de la chambre de combustion et du mécanisme de bielle à manivelle qui convertissent directement l'énergie thermique du carburant en énergie mécanique, ils doivent également disposer de mécanismes et de systèmes correspondants pour assurer leur fonctionnement, et ces mécanismes et systèmes sont interconnectés et coordonnés.Différents types et utilisations de moteurs diesel ont différentes formes de mécanismes et de systèmes, mais leurs fonctions sont fondamentalement les mêmes.Le moteur diesel est principalement composé de composants de carrosserie et de mécanismes de bielle à manivelle, de mécanismes de distribution de soupapes et de systèmes d'admission et d'échappement, de systèmes d'alimentation en carburant et de contrôle de vitesse, de systèmes de lubrification, de systèmes de refroidissement, de dispositifs de démarrage et d'autres mécanismes et systèmes.
1、 Composition et fonctions des composants des moteurs diesel
Le moteur diesel est un type de moteur à combustion interne, qui est un dispositif de conversion d'énergie qui convertit l'énergie thermique libérée par la combustion du carburant en énergie mécanique.Le moteur diesel est la partie motrice du groupe électrogène, généralement composée d'un mécanisme de bielle de vilebrequin et de composants de corps, d'un mécanisme de distribution de soupapes et d'un système d'admission et d'échappement, d'un système d'alimentation diesel, d'un système de lubrification, d'un système de refroidissement et d'un système électrique.
1. Mécanisme de bielle de vilebrequin
Afin de convertir l'énergie thermique obtenue en énergie mécanique, il est nécessaire de la compléter via un mécanisme de bielle vilebrequin.Ce mécanisme est principalement composé de composants tels que des pistons, des axes de piston, des bielles, des vilebrequins et des volants d'inertie.Lorsque le carburant s'enflamme et brûle dans la chambre de combustion, la dilatation du gaz génère une pression au sommet du piston, poussant le piston à se déplacer d'avant en arrière en ligne droite.À l’aide de la bielle, le vilebrequin tourne pour entraîner la machinerie de travail (charge) à effectuer le travail.
2. Groupe corps
Les composants de la carrosserie comprennent principalement le bloc-cylindres, la culasse et le carter.Il s'agit de la matrice d'assemblage de divers systèmes mécaniques dans les moteurs diesel, et de nombreuses parties de celle-ci sont des composants des mécanismes de manivelle et de bielle des moteurs diesel, des mécanismes de distribution de soupapes et des systèmes d'admission et d'échappement, des systèmes d'alimentation en carburant et de contrôle de vitesse, des systèmes de lubrification et de refroidissement. systèmes.Par exemple, la culasse et la couronne de piston forment ensemble un espace de chambre de combustion, et de nombreuses pièces, conduits d'admission et d'échappement et passages d'huile y sont également disposés.
3. Mécanisme de distribution des vannes
Pour qu'un appareil convertisse en continu l'énergie thermique en énergie mécanique, il doit également être équipé d'un ensemble de mécanismes de distribution d'air pour assurer un apport régulier d'air frais et l'évacuation des gaz résiduaires de combustion.
Le train de soupapes est composé d'un groupe de soupapes (soupape d'admission, soupape d'échappement, guide de soupape, siège de soupape et ressort de soupape, etc.) et d'un groupe de transmission (poussoir, poussoir, culbuteur, arbre de culbuteur, arbre à cames et pignon de distribution). , etc.).La fonction du train de soupapes est d'ouvrir et de fermer en temps opportun les soupapes d'admission et d'échappement selon certaines exigences, d'évacuer les gaz d'échappement dans le cylindre et d'inspirer de l'air frais, assurant ainsi le bon processus de ventilation du moteur diesel.
4. Système de carburant
L'énergie thermique doit fournir une certaine quantité de carburant, qui est envoyée dans la chambre de combustion et entièrement mélangée à l'air pour générer de la chaleur.Il doit donc y avoir un système de carburant.
La fonction du système d'alimentation en carburant du moteur diesel est d'injecter une certaine quantité de diesel dans la chambre de combustion à une certaine pression pendant une certaine période de temps et de la mélanger avec de l'air pour effectuer le travail de combustion.Il se compose principalement d'un réservoir diesel, d'une pompe de transfert de carburant, d'un filtre diesel, d'une pompe d'injection de carburant (pompe à huile haute pression), d'un injecteur de carburant, d'un régulateur de vitesse, etc.
5. Système de refroidissement
Afin de réduire les pertes par friction des moteurs diesel et d'assurer la température normale des différents composants, les moteurs diesel doivent disposer d'un système de refroidissement.Le système de refroidissement doit être composé de composants tels qu'une pompe à eau, un radiateur, un thermostat, un ventilateur et une chemise d'eau.
6. Système de lubrification
La fonction du système de lubrification est de fournir de l'huile lubrifiante aux surfaces de friction de diverses pièces mobiles du moteur diesel, ce qui joue un rôle dans la réduction de la friction, le refroidissement, la purification, l'étanchéité et la prévention de la rouille, en réduisant la résistance au frottement et l'usure, et en prenant évacue la chaleur générée par la friction, assurant ainsi le fonctionnement normal du moteur diesel.Il se compose principalement d'une pompe à huile, d'un filtre à huile, d'un radiateur d'huile, de diverses vannes et de passages d'huile lubrifiante.
7. Démarrez le système
Afin de démarrer rapidement le moteur diesel, un dispositif de démarrage est également nécessaire pour contrôler le démarrage du moteur diesel.Selon différentes méthodes de démarrage, les composants équipés du dispositif de démarrage sont généralement démarrés par des moteurs électriques ou des moteurs pneumatiques.Pour les groupes électrogènes de grande puissance, l'air comprimé est utilisé pour le démarrage.
2、Principe de fonctionnement d'un moteur diesel à quatre temps
Dans le processus thermique, seul le processus de dilatation du fluide de travail a la capacité d'effectuer un travail, et nous exigeons que le moteur génère continuellement un travail mécanique, nous devons donc faire dilater le fluide de travail à plusieurs reprises.Il est donc nécessaire d'essayer de restaurer le fluide de travail à son état initial avant de le dilater.Par conséquent, un moteur diesel doit passer par quatre processus thermiques : admission, compression, détente et échappement avant de pouvoir revenir à son état initial, permettant au moteur diesel de générer en permanence un travail mécanique.Par conséquent, les quatre processus thermiques ci-dessus sont appelés un cycle de travail.Si le piston d'un moteur diesel effectue quatre temps et effectue un cycle de travail, le moteur est appelé moteur diesel à quatre temps.
1. Course d'admission
Le but de la course d'admission est d'inspirer de l'air frais et de préparer la combustion du carburant.Pour obtenir une admission, une différence de pression doit se former entre l’intérieur et l’extérieur du cylindre.Ainsi, pendant cette course, la soupape d'échappement se ferme, la soupape d'admission s'ouvre et le piston se déplace du point mort haut au point mort bas.Le volume dans le cylindre au-dessus du piston augmente progressivement et la pression diminue.La pression du gaz dans la bouteille est inférieure d'environ 68 à 93 kPa à la pression atmosphérique.Sous l’action de la pression atmosphérique, de l’air frais est aspiré dans le cylindre via la soupape d’admission.Lorsque le piston atteint le point mort bas, la soupape d'admission se ferme et la course d'admission se termine.
2. Course de compression
Le but de la course de compression est d'augmenter la pression et la température de l'air à l'intérieur du cylindre, créant ainsi les conditions nécessaires à la combustion du carburant.En raison des soupapes d'admission et d'échappement fermées, l'air dans le cylindre est comprimé et la pression et la température augmentent également en conséquence.Le degré d'augmentation dépend du degré de compression et les différents moteurs diesel peuvent présenter de légères différences.Lorsque le piston s'approche du point mort haut, la pression de l'air dans le cylindre atteint (3 000-5 000) kPa et la température atteint 500-700 ℃, dépassant de loin la température d'auto-inflammation du diesel.
3. Course d'expansion
Lorsque le piston est sur le point de se terminer, l'injecteur de carburant commence à injecter du diesel dans le cylindre, le mélangeant avec de l'air pour former un mélange combustible, et s'enflamme immédiatement.À ce moment-là, la pression à l'intérieur du cylindre augmente rapidement jusqu'à environ 6 000-9 000 kPa et la température atteint (1 800-2 200) ℃.Sous la poussée de gaz à haute température et haute pression, le piston descend jusqu'au point mort et entraîne la rotation du vilebrequin, effectuant ainsi un travail.Au fur et à mesure que le piston de détente des gaz descend, sa pression diminue progressivement jusqu'à ce que la soupape d'échappement s'ouvre.
4. Course d'échappement
4. Course d'échappement
Le but de la course d’échappement est d’évacuer les gaz d’échappement du cylindre.Une fois la course motrice terminée, le gaz dans le cylindre est devenu du gaz d'échappement, sa température chute à (800 ~ 900) ℃ et sa pression chute à (294 ~ 392) kPa.À ce stade, la soupape d'échappement s'ouvre tandis que la soupape d'admission reste fermée et le piston se déplace du point mort bas au point mort haut.Sous la pression résiduelle et la poussée du piston dans le cylindre, les gaz d'échappement sont évacués à l'extérieur du cylindre.Lorsque le piston atteint à nouveau le point mort haut, le processus d'échappement se termine.Une fois le processus d'échappement terminé, la soupape d'échappement se ferme et la soupape d'admission s'ouvre à nouveau, répétant le cycle suivant et travaillant continuellement à l'extérieur.
3、Classification et caractéristiques des moteurs diesel
Un moteur diesel est un moteur à combustion interne qui utilise du diesel comme carburant.Les moteurs diesel appartiennent aux moteurs à allumage par compression, souvent appelés moteurs diesel du nom de leur principal inventeur, Diesel.Lorsqu'un moteur diesel fonctionne, il aspire l'air du cylindre et est fortement comprimé en raison du mouvement du piston, atteignant une température élevée de 500 à 700 ℃.Ensuite, le carburant est pulvérisé dans l'air à haute température sous forme de brouillard, mélangé à l'air à haute température pour former un mélange combustible qui s'enflamme et brûle automatiquement.L'énergie libérée lors de la combustion agit sur la surface supérieure du piston, le poussant et le convertissant en travail mécanique rotatif à travers la bielle et le vilebrequin.
1. Type de moteur diesel
(1) Selon le cycle de travail, il peut être divisé en moteurs diesel à quatre temps et à deux temps.
(2) Selon la méthode de refroidissement, il peut être divisé en moteurs diesel refroidis par eau et refroidis par air.
(3) Selon la méthode d'admission, il peut être divisé en moteurs diesel turbocompressés et non turbocompressés (à aspiration naturelle).
(4) Selon la vitesse, les moteurs diesel peuvent être divisés en vitesse élevée (plus de 1 000 tr/min), vitesse moyenne (300 à 1 000 tr/min) et basse vitesse (moins de 300 tr/min).
(5) Selon la chambre de combustion, les moteurs diesel peuvent être divisés en types à injection directe, à chambre de turbulence et à pré-chambre.
(6) Selon le mode d'action de la pression du gaz, il peut être divisé en moteurs diesel à simple effet, à double effet et à pistons opposés.
(7) Selon le nombre de cylindres, il peut être divisé en moteurs diesel monocylindres et multicylindres.
(8) Selon leur utilisation, ils peuvent être divisés en moteurs diesel marins, moteurs diesel de locomotives, moteurs diesel de véhicules, moteurs diesel de machines agricoles, moteurs diesel de machines d'ingénierie, moteurs diesel de production d'énergie et moteurs diesel à puissance fixe.
(9) Selon la méthode d'alimentation en carburant, il peut être divisé en alimentation en carburant par pompe à huile mécanique à haute pression et alimentation en carburant par injection à commande électronique à rampe commune à haute pression.
(10) Selon la disposition des cylindres, il peut être divisé en arrangements droits et en forme de V, arrangements opposés horizontalement, arrangements en forme de W, arrangements en forme d'étoile, etc.
(11) Selon le niveau de puissance, il peut être divisé en petit (200 kW), moyen (200-1 000 kW), grand (1 000-3 000 kW) et grand (3 000 kW et plus).
2. Caractéristiques des moteurs diesel pour la production d'électricité
Les groupes électrogènes diesel sont alimentés par des moteurs diesel.Comparés aux équipements de production d'énergie courants tels que les générateurs d'énergie thermique, les générateurs à turbine à vapeur, les générateurs à turbine à gaz, les générateurs d'énergie nucléaire, etc., ils présentent les caractéristiques d'une structure simple, d'une compacité, d'un petit investissement, d'un faible encombrement, d'un rendement thermique élevé, d'un démarrage facile, contrôle flexible, procédures d'exploitation simples, maintenance et réparation pratiques, faible coût global d'assemblage et de production d'électricité, et approvisionnement et stockage pratiques en carburant.La plupart des moteurs diesel utilisés pour la production d'électricité sont des variantes de moteurs diesel à usage général ou à d'autres fins, qui présentent les caractéristiques suivantes :
(1) Fréquence et vitesse fixes
La fréquence du courant alternatif est fixée à 50 Hz et 60 Hz, donc la vitesse du groupe électrogène ne peut être que de 1 500 et 1 800 tr/min.La Chine et les anciens pays consommateurs d’énergie soviétiques utilisent principalement 1 500 tr/min, tandis que les pays européens et américains utilisent principalement 1 800 tr/min.
(2) Plage de tension stable
La tension de sortie des groupes électrogènes diesel utilisés en Chine est de 400/230 V (6,3 kV pour les grands groupes électrogènes), avec une fréquence de 50 Hz et un facteur de puissance de cos ф= 0,8.
(3) La plage de variation de puissance est large.
La puissance des moteurs diesel utilisés pour la production d’électricité peut varier de 0,5 kW à 10 000 kW.Généralement, les moteurs diesel d'une plage de puissance de 12 à 1 500 kW sont utilisés comme centrales électriques mobiles, sources d'alimentation de secours, sources d'alimentation de secours ou sources d'énergie rurales couramment utilisées.Les centrales électriques fixes ou marines sont couramment utilisées comme sources d'énergie, avec une puissance de sortie de plusieurs dizaines de milliers de kilowatts.
(4) Possède une certaine réserve de marche.
Les moteurs diesel destinés à la production d’électricité fonctionnent généralement dans des conditions de fonctionnement stables avec des taux de charge élevés.Les sources d'alimentation de secours et de secours sont généralement évaluées à une puissance de 12 heures, tandis que les sources d'énergie couramment utilisées sont évaluées à une puissance continue (la puissance correspondante du groupe électrogène doit déduire la perte de transmission et la puissance d'excitation du moteur et laisser une certaine réserve de puissance).
(5) Equipé d'un dispositif de contrôle de vitesse.
Pour assurer la stabilité de la fréquence de tension de sortie du groupe électrogène, des dispositifs de contrôle de vitesse hautes performances sont généralement installés.Pour le fonctionnement en parallèle et les groupes électrogènes connectés au réseau, des dispositifs de réglage de la vitesse sont installés.
(6)Il dispose de fonctions de protection et d'automatisation.
Résumé:
(7)En raison de l’utilisation principale des moteurs diesel pour la production d’électricité comme sources d’énergie de secours, sources d’énergie mobiles et sources d’énergie alternatives, la demande du marché augmente d’année en année.La construction du réseau national a connu un grand succès et l'approvisionnement en électricité a pratiquement atteint une couverture nationale.Dans ce contexte, l'application des moteurs diesel pour la production d'électricité sur le marché chinois est relativement limitée, mais ils restent indispensables au développement de l'économie nationale.Avec le développement continu de la technologie de fabrication, de la technologie de contrôle automatique, de la technologie électronique et de la technologie de fabrication de matériaux composites dans le monde entier.Les moteurs diesel destinés à la production d'électricité évoluent vers la miniaturisation, la puissance élevée, la faible consommation de carburant, les faibles émissions, le faible bruit et l'intelligence.Les progrès continus et les mises à jour des technologies associées ont amélioré la capacité de garantie de l'alimentation électrique et le niveau technique des moteurs diesel pour la production d'électricité, ce qui favorisera grandement l'amélioration continue des capacités globales de garantie de l'alimentation électrique dans divers domaines.
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Heure de publication : 02 avril 2024