Pour bien entretenir son moteur diesel, encore faut-il le connaître, savoir à quoi servent ses organes et parvenir à les localiser. Cet article est précisément conçu pour vous aider à connaître l’anatomie de votre moteur diesel pour pouvoir le couvrir de vos bons soins.
Un moteur diesel se compose d’un bas moteur, d’un haut moteur et ainsi que d’un certain nombre d’accessoires.
Passons en revue ces éléments !
Le bas moteur comporte d’abord le bloc moteur, habituellement réalisé en fonte d’acier, dans lequel sont forés des cylindres.
Dans le temps, les cylindres étaient chemisés d’acier forgé, ce qui permettait le changement des chemises et des pistons par réalésage et allongeait la durée de vie du moteur.
Ce n’est plus le cas aujourd’hui ou les moteurs diesel de la plaisance sont équipés de blocs réalisés en fonte d’acier dans lesquels les cylindres sont directement forés.
Dans le bas moteur, on trouve les pistons et leurs segments, les bielles et leurs coussinets, qui transfèrent le mouvement des pistons vilebrequin qui transforme le mouvement horizontal en mouvement rotatif.
Les pistons sont les éléments mobiles du moteur qui transforment l’énergie chimique de l'explosion en énergie mécanique verticale.
Ils possèdent des joints métalliques qui assurent l’étanchéité dans le cylindre. Ce sont les segments. Ils sont indispensables au fonctionnement sous pression (près de 30 bars).
Les bielles relient les pistons au vilebrequin, une pièce qui transforme le mouvement vertical des pistons en mouvement rotatif utile à la propulsion.
On comprend la gravité de couler une bielle, un expression qui signifie, dans la vie courante, perdre pied et dans la vie mécanique casser son moteur.
En bas, le moteur est fermé par le carter (d’huile) une élément en tôle en forme de bassine qui recueille l’huile moteur par gravité.
Le haut moteur qui comporte d’abord la culasse, la pièce de fonte qui fait le plafond des cylindres. La culasse est boulonnée sur le bloc moteur et étanchée par le joint de culasse.
Ce joint isole la chambre de combustion du circuit de refroidissement et de lubrification. Sa détérioration entraîne la communication entre ces circuits et la chambre de combustion.
La culasse reçoit les soupapes et l’arbre à cames, les injecteurs et les bougies.
L’arbre à cames est la pièce mobile qui actionne l’ouverture et la fermeture des soupapes d’admission et d’échappement.
La culasse comprend également les tubulures d’admission et d’échappement.
L’arbre à cames est animé par le vilebrequin via la distribution. Il s’agit généralement d’une courroie de distribution, plus rarement d’une chaîne.
L'arbre à cames tourne à 50% de la vitesse du vilebrequin. Il effectue un tour chaque fois que le vilebrequin en fait deux. Ce ratio est essentiel pour que les soupapes s'ouvrent et se ferment au bon moment pendant le cycle du moteur.
Le couvre culasse ferme le volume en haut.
La distribution d'un moteur thermique synchronise l'admission et l'échappement des gaz dans les cylindres d'un moteur thermique.
La distribution actionne notamment l’arbre à cames qui contrôle les soupapes.
Dans la plupart des cas, l’arbre à cames est monté en haut des soupapes, c’est un système à arbre à cames en tête (OHC). Cette configuration peut être simple (SOHC) ou double (DOHC pour améliorer les performances en contrôlant séparément les soupapes d'admission et d'échappement).
Le mouvement du vilebrequin est transmis à l’arbre à cames par la chaîne ou la courroie de distribution. La courroie de distribution correspond au cœur d’un moteur thermique.
Il s'agit d’une courroie crantée tendue entre un pignon monté sur le vilebrequin (6) et un ou deux autres monté(s) sur le ou les arbre(s) à cames (1 et 2).
La courroie circule entre des galets enrouleurs (3 et 5) et un galet tendeur (4) qui assure, comme son nom l’indique, le réglage de la tension.
La rupture de la courroie de distribution entraîne généralement la casse du moteur.
Selon les fabricants, il est recommandé de changer la courroie de distribution et ses galets tous les quatre ou cinq ans et 800 à 100 heures de fonctionnement.
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La lubrification des moteurs diesel est effectuée au moyen d’un circuit d’huile qui est projeté, sous pression par la pompe à huile, à différents endroits du moteur.
Des conduites internes au bloc et à la culasse permettent à l’huile de circuler et d’atteindre les différents points hauts.
Les points bas, comme le vilebrequin, sont lubrifiés par bain dans le carter d’huile ou l’huile retombe après chaque tour dans le circuit de lubrification, après être passée par le filtre à huile.
Ce filtre est destiné à la décontaminer en retenant d’une part les particules métalliques issues de la détérioration interne du moteur et d’autre part des polluants issus de la combustion du moteur.
La jauge de niveau d’huile baigne dans le fond du carter d’huile.
Une pompe à huile, généralement actionnée directement par le vilebrequin ou l’arbre à cames, confère sa pression au lubrifiant dont la température est abaissée par un échangeur branché sur le circuit de refroidissement à l’eau de mer.
Le couvre culasse ou cache culbuteurs, est le capot qui ferme le volume contenu entre la culasse et l’arbre à cames, il possède généralement un orifice de remplissage d’huile.
Sur les moteurs aspirés naturellement (NDLR non turbo-compressés), l’air passe par un filtre à air avant d'être aspiré par la dépression générée par la descente du piston dans le cylindre.
Sur les moteurs turbocompressés, l’air est compressé par le turbo actionné par les gaz d’échappement lors de son admission dans le cylindre.
Un radiateur (intercooler) refroidit l’air sortant du turbo avant son admission. En effet, l’air refroidi possède une densité supérieure (et comporte ainsi davantage d’oxygène, le comburant). L’intercooler est également refroidi par le circuit d’eau de mer du bateau.
Le turbocompresseur augmente généralement la consommation mais aussi le rendement du moteur.
Le circuit de carburant d’un moteur diesel a pour objet de pulvériser à forte pression, le carburant dans le cylindre. Les choses se passent généralement en deux temps, depuis le réservoir.
Une pompe d’alimentation ou pompe de gavage puise le carburant dans le réservoir pour le délivrer à la pompe d’injection.
Entre les deux, le carburant est filtré dans le filtre à carburant, un filtre destiné à en retirer l’eau de condensation ainsi que d'empêcher les boues de parvenir jusqu’aux fragiles injecteurs.
Dans la plaisance, cette pompe d’alimentation peut aussi fonctionner manuellement pour amorcer le circuit de gazole après une vidange de ce circuit.
La pompe d’injection délivre le carburant aux injecteurs, sous forte pression.
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Les injecteurs peuvent être alimentés directement par une pompe d’injection mécanique, c’est la solution rencontrée sur les moteurs les plus simples.
Dans ce cas, la pression de carburant aux injecteurs est inférieure à 300 bars (cf image à gauche).
Le système common rail comporte une sorte de réservoir de carburant sous forte pression (2000 bars), la rampe commune ou common rail dont les injecteurs, commandés électriquement sont alors capables d’une forte précision individuelle.
Les moteurs de plus de 60 chevaux sont généralement équipés de common rail.
Enfin, un ou des tubulures de retour gazole renvoient au réservoir le carburant non injecté mais parvenu à la pompe d’injection. Ce retour explique l’élévation de température du gazole dans le réservoir après des heures de fonctionnement, une élévation qui participe à la prolifération bactérienne et à la réapparition de boues dans les réservoirs.
Les moteurs voitures sont refroidis un circuit de refroidissement primaire, à l’eau glycolée lui-même tempéré par un radiateur refroidi à l’air par la vitesse du véhicule.
Rien de tout cela en mer, ou les diesel sont refroidis au glycol de manière primaire mais les choses sont très différentes en ce qui concerne le circuit de refroidissement secondaire, à l'eau de mer.
En tous points similaire à celui des engins terrestres, le circuit primaire se compose d’un circuit fermé, foré dans le bloc moteur dans lequel circule un mélange d'eau et de glycol.
Une pompe de circulation, mue par la courroie de distribution, assure le déplacement du fluide.
Un vase d’expansion permet, comme son nom l’indique, l’expansion du fluide sous l’augmentation de température. Il fait aussi office de témoin de niveau de fluide et de point de remplissage.
Un thermostat mécanique, placé sur le circuit, reste fermé tant que la température de fonctionnement est faible et crée une communication vers le circuit secondaire, à l’eau de mer, quand la température dépasse les 82°C.
Pour échanger ses calories, le circuit de refroidissement primaire passe dans une enceinte pleine d’eau de mer, un échangeur qui contient des tubulures ou circule de l’eau de mer, c’est le circuit secondaire.
Cette eau de mer est puisée par un passe-coque dont il est nécessaire de connaître la position et qui doit toujours être ouvert quand on démarre le moteur.
Si l’échappement ne crache pas d’eau dès le démarrage, il faut d’abord vérifier ce point.
Après le passe-coque et sa vanne, l’eau de mer passe dans un filtre destiné à en retirer les débris. Elle est ensuite aspirée par le pompe à eau de mer, une pompe animée par la courroie d’accessoire, et dont on change annuellement le rouet ou impeller.
Pourquoi le changer si régulièrement ? L’inspecter et le changer chaque année évite de se retrouver avec des tubulures bouchées par des débris d’impeller qui peuvent drastiquement faire chuter les performances de l’échangeur.
Les conséquences d’une surchauffe moteur prolongée étant souvent très onéreuses (serrage moteur), il est important de maintenir le circuit d'échange secondaire en bon état. L'état des tubulures devrait aussi être vérifié tous les deux ou trois ans.
La pompe à eau de mer l’expulse vers l’échangeur. A la sortie de l’échangeur, l’eau de mer, réchauffée, se charge encore des calories de l’échappement ou elles se déverse après le collecteur d'échappement avant de rejoindre la mer par l’échappement sur la coque.
C’est ce retour d’eau de mer qui barbote au passe-coque d’échappement.
Pour démarrer, préchauffer, allumer, parfois réguler ou s'arrêter, le moteur diesel à besoin d’énergie électrique.
Un circuit électrique moteur est installé, généralement distinct du circuit électrique service, ou servitude ou encore hotel loads chez les anglo-saxons.
Le circuit électrique de démarrage se compose d'un réservoir d’énergie, une batterie généralement au plomb, possédant un fort courant CCA (Cold Cranking Amps -fort courant de démarrage) capable d’encaisser la forte chute de tension lors de l’alimentation d’un appareil électrique puissant comme le démarreur.
Un démarreur de moteur diesel de plaisance est un appareil de près de 2 kW de puissance !
La batterie de démarrage fonctionne en 12 ou 24 V, selon les cas.
La batterie est chargée par un moteur électrique attelé au moteur thermique et actionnée par la courroie d’accessoires.
La courroie d’accessoires est animée par le vilebrequin sur lequel est monté une poulie, tendue entre des galets, elle met en mouvement l’alternateur ainsi que la pompe à eau de mer sur un bateau. La courroie d’accessoire possède généralement un profil en forme de V. Enne doit être tendue sans excès pour une flèche de moins de 1,5 cm sous le doigt.
L’alternateur est un moteur électrique qui, quand il est mis en mouvement et que son champ magnétique est activé, produit du courant.
C’est le cas lorsque la courroie d’accessoires anime l’alternateur et que ce dernier reçoit du courant, dit d’excitation, pour activer son champ magnétique, depuis la batterie.
L’alternateur va déverser son courant dans la batterie moteur ou dans un séparateur/répartiteur et de la, dans la batterie moteur.
La batterie fournit aussi de l’énergie au moteur. Notamment au démarreur, et aux bougies, lorsque le contact est mis. Le conducteur positif est un fil rouge, celui du démarreur est de forte section compte tenu des intensités qu’il supporte. Le moins est conduit par la masse moteur, une masse métallique reliée à la plaque de masse du bateau.
Le circuit électrique moteur est mis en et hors service par un coupe circuit, afin d'interdire la sortie de courant de la batterie moteur.
Enfin, le circuit électrique moteur commande parfois l’étouffoir en carburant. En effet, les moteurs diesel ne comportent pas de bougies d’allumage dont l’absence d’alimentation, comme sur les moteurs essence, conduirait à leur arrêt.
Pour les stopper, il faut interrompre leur alimentation en carburant.
Ceci se fait avec l’étouffoir. C’est une commande qui agit sur le pompe d’injection, elle peut être mécanique (cf image de droite)
ou électrique (cf image de gauche) et prendre la forme d’une électrovanne.
