Comment remédier à une faible pression d'huile dans les moteurs diesel ?

Comment rétablir une pression d'huile correcte dans un moteur diesel ?

Résumé : Le système de lubrification est l’un des deux mécanismes principaux et l’un des cinq systèmes majeurs d’un moteur diesel ; il est indispensable à son bon fonctionnement. Sa fonction première est de former un film d’huile continu d’une épaisseur déterminée entre les différentes surfaces de frottement du moteur afin de prévenir ou de réduire l’usure des composants. Il assure également des fonctions partielles telles que le refroidissement, la protection contre la corrosion et le nettoyage. Cet article présente la solution apportée au problème de la faible pression d’huile grâce à l’analyse, l’amélioration et des essais comparatifs.

I. Analyse des causes

Pour un certain modèle de moteur diesel en fonctionnement À son régime nominal de 1 500 tr/min et à une température d'huile d'environ 100 °C, la pression d'huile ne doit pas être inférieure à 0,35 MPa. Certains utilisateurs exigent une pression supérieure à 0,4 MPa. Actuellement, la pression d'huile de certains moteurs de ce modèle se situe entre 0,35 et 0,37 MPa. Elle chute généralement entre 0,30 et 0,35 MPa en raison de dysfonctionnements, ce qui ne répond plus aux exigences des utilisateurs.
Le problème de la faible pression d'huile dans le circuit d'huile principal d'un moteur diesel peut être analysé sous deux angles : la réduction du débit de sortie (étranglement) et l'augmentation de l'alimentation (ouverture de la source). L'étranglement consiste à limiter les fuites d'huile inutiles au niveau des circuits ; l'ouverture de la source consiste à augmenter l'alimentation en huile de ces circuits.

1. Problèmes de limitation de débit
(1) Jeu excessif dans les paires de frottement
Les jeux de chaque couple de frottement sont soumis à des limites spécifiées lors de la conception. Lorsque le jeu est relativement faible, proche de la limite inférieure, les fuites d'huile sont minimales, ce qui favorise la montée en pression. À l'inverse, lorsque le jeu tend vers la limite supérieure, les fuites d'huile augmentent, ce qui nuit à la montée en pression et peut entraîner une baisse de pression d'huile.

(2) Orifice de buse de refroidissement du piston surdimensionné
La fonction de la buse de refroidissement du piston est de pulvériser de l'huile haute pression depuis le canal d'huile principal vers l'orifice de refroidissement du piston afin d'évacuer la chaleur et de refroidir ce dernier. Un surdimensionnement de l'orifice de cette buse entraîne inévitablement une augmentation des fuites d'huile, et par conséquent une baisse de pression. Le diamètre théorique de l'orifice est de φ2 mm, tandis que les mesures effectuées sur des pièces réelles indiquent un diamètre de φ2,3 ± 0,05 mm. Les calculs montrent une augmentation de la section de l'orifice de plus de 25 %. L'analyse réalisée avec ANSYS pour ces deux configurations a donné les résultats suivants :
① Condition de conception (diamètre intérieur du tube 4 mm, diamètre intérieur de l'orifice 2 mm, longueur de la section droite 3 mm, pression d'huile simulée 0,4 MPa).
② Buse de refroidissement en conditions réelles (diamètre intérieur du tube 3,5 mm, diamètre intérieur de l'orifice 2,3 mm, longueur de la section droite 3 mm, pression d'huile simulée 0,4 MPa), vitesse maximale du piston 13,5 m/s.
L'analyse montre qu'augmenter le diamètre intérieur de l'orifice de 0,3 mm augmente les fuites d'huile de 42,11 %, ce qui a un impact significatif sur la pression d'huile.

2. Ouverture des problèmes liés à la source
(1) Débit insuffisant de la pompe à huile
La fonction d'une pompe à huile est d'alimenter les surfaces lubrifiées en huile à une pression et un débit précis. Il est donc essentiel de calculer avec exactitude les besoins en huile lors du choix d'une pompe. De plus, il convient de tenir compte de facteurs tels que les variations de viscosité de l'huile dues à l'élévation de température et à la surcharge du moteur (110 % de sa charge nominale). Par conséquent, le choix d'une pompe à huile nécessite de prévoir une marge de conception suffisante.
Il est important de noter que ce modèle de moteur diesel utilise une pompe à huile à engrenages. Lors de la production initiale, une faible pression d'huile a été constatée. Ce problème a été considérablement amélioré par la suite en augmentant la marge de la pompe à huile et le régime moteur.
(2) Résistance excessive de la pré-pompe
La résistance en amont de la pompe est principalement due à la crépine et à la conduite d'aspiration. En raison de la faible section de passage de ces éléments, le débit d'huile est restreint lors de l'aspiration, ce qui réduit l'alimentation totale en huile du système et entraîne une baisse de pression. Augmenter le diamètre de la conduite d'aspiration et la section de passage de la crépine permet de réduire efficacement cette résistance.

3. Autres facteurs
De nombreux facteurs peuvent causer basse pression d'huile dans les moteurs diesel Outre les raisons mentionnées ci-dessus, il existe des causes moins fréquentes telles que des piqûres de sable dans le bloc-moteur, des filtres à huile obstrués et des soupapes de décharge de pression d'huile bloquées. Seule une analyse et une élimination successives lors de l'inspection permettent d'identifier et de résoudre ces problèmes.

II. Mesures d'amélioration et vérification de l'efficacité

Après avoir identifié les facteurs à l'origine de la faible pression d'huile dans le moteur diesel, nous avons entrepris les travaux suivants :
(1) Réduction du jeu réel entre les principales paires de frottement.
(2) Réduction du diamètre de l'orifice de la buse de refroidissement du piston.
(3) Augmentation du diamètre du tuyau d'aspiration.
(4) Augmentation de la surface de passage de la grille d'aspiration.
Par la suite, nous avons effectué des tests comparatifs sur deux moteurs diesel afin de vérifier les améliorations. Les moteurs diesel améliorés ont maintenu une pression d'huile supérieure à 0,45 MPa, soit nettement plus élevée que le niveau antérieur de 0,35 MPa.