DOSSIER TRAVAIL. Fuite

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1 page. 1/15 Fuite Généralités : Le moteur Diesel est aujourd hui le moteur à combustion interne le plus répandu. Il a su convaincre plusieurs générations de par ses nombreux atouts et ses nombreuses possibilités d évolution. Aussi, les accessoiristes ont imaginé un système d injection à accumulateur offrant de multiples possibilités tant dans la gestion de l injection que dans le niveau élevé de la pression d injection, ceci afin de répondre à de nouveaux besoins en terme de performances, moindre bruit et moindre pollution Problématique : Lors d une opération de maintenance, une fuite de carburant est constatée quand le moteur est en fonctionnement entre le couvercle et l arbre excentrique de la pompe haute pression d un système d injection diesel à accumulateur «Common Rail». Solution résolutive : Etudier le système jusqu à détermination des pièces défectueuses

2 page. 2/15 Question 1 : Entourer le composant défectueux incriminé dans la problématique. Question 2 : Complétez l actigramme de niveau A-0 de la pompe haute pression en plaçant les données au bon endroit. Données : Gazole à 1.5 bar_ Pompe haute pression _ Retour vers le réservoir _ Gazole à 1350 bar _ Action du conducteur _ Energie mécanique et électrique _ Alimenter l accumulateur en permanence en gazole haute pression.

3 page. 3/15 Question 3 : Compléter le diagramme de niveau A0 ci-dessous en indiquant les processeurs (constituants) ainsi que les matières d œuvres entrantes et sortantes.....

4 page. 4/15 Question 4 : Sur le schéma du circuit ci-dessous, colorier en Bleu le circuit basse pression, en rouge le circuit haute pression et en vert le circuit de retour Zone d étude Schématisation hydraulique du système. Question 5 : Compléter le schéma ci-dessous, en représentant dans les cercles, les symboles hydrauliques des éléments (2 et 7) ainsi que les lignes vides du tableau. Repère Nom de l élément 1 Pompe d alimentation Filtre à gazole avec séparateur d eau 5 Clapet anti-retour 6 Régulateur de pression 7 8 Accumulateur 9 Limiteur de pression 10 Limiteur de débit 11 Injecteur 12

5 page. 5/15 Question 6 : Sur le schéma ci-dessous, représenter les symboles des deux clapets anti-retour, ainsi que le sens de circulation du gazole en phase de refoulement. Etude du fonctionnement de la pompe. L objectif de cette partie de l étude est de réaliser le schéma cinématique de la pompe. On donne le graphe des liaisons suivant : E1 L12 E2 L14 L23 E4 E3 L34

6 page. 6/15 Question 7 : A partir de la vue ci-dessous ci-dessous, compléter les classes d équivalence suivantes.(nous ne classerons que les pièces repérées sur la figure) Y X 35 1 coussinet de came 34 1 came 32 1 arbre excentrique 29 3 Tige de piston 28 3 support de tige 26 3 Piston 2 3 couvre piston 1 1 Corps Rep Nb DESIGNATION E1 (ensemble fixe lié au corps ) = { 01 + } E2 (ensemble arbre excentrique ) = { } E3 (ensemble came) = { } E4 (ensemble piston ) = { }

7 page. 7/15 Question 8 : Repérer ces sous-ensembles sur le schéma fonctionnel de la pompe ci dessous : Clapet d aspiration Clapet de refoulement y x Question 9 : Identifier la liaison entre les classes d équivalence en complétant le tableau ci-dessous : Repère de la liaison Nature des surfaces de contact (cylindrique, plane, ) Translation suivant l'axe Rotation suivant l'axe X Y Z X Y Z Nom de la liaison Entre E1 et E2 L12 Entre E2 et E3 L23 Entre E3 et E4 L34 Entre E1 et E4 L14

8 page. 8/15 Question 10 : Compléter le schéma cinématique ci-dessous en représentant les symboles normalisés des liaisons manquantes (L1 et L2). Le schéma représente un seul piston en phase de refoulement. Etude technologique de la pompe. Les différents éléments assurant le guidage en rotation de la came (34) et du coussinet (35), sont montés avec des ajustements spécifiques. Question 11 : On donne l ajustement Ø30 H7p6 entre la came 34 et le coussinet mince 35. Calculer les jeux maxi et mini correspondants à ce montage : Jeu maxi = Jeu mini =. Cocher le type d ajustement correspondant : Avec jeu Incertain serré

9 page. 9/15 Question 12 : À l aide du dessin d ensemble de la question 7, compléter le tableau des ajustements proposés. Ajustement H7 g6 Avec jeu H7 k6 Incertain H7 p6 Serré Entre 34 et 35 Entre 29 et 2 Etude des solutions constructives associées aux fonctions d étanchéité. Question 13 : Citer les différents types de joints présents dans la pompe haute pression..... Question 14 : Compléter le tableau des étanchéîté de la pompe haute pression Nota : (1) Elément qui assure l étanchéité si c est indirect (2) Indiquer «Basse» ou «Haute» pour le niveau de pression Pièces Statique Dynamique Directe Indirecte Elément (1) Pression (2) 1/19 2/1 Rep 14 Haute 1/44 19/32 Basse Recherche de la ou des causes de la fuite (Relire la problématique). On constate que la pompe ne fuit que si le moteur est en marche. Question 15 : Indiquer le ou les éléments défectueux? Question 16 : Justifier l emploi d un tel joint.

10 page. 10/15 ETUDE STATIQUE Objectifs : Détermination de la puissance absorbée par la pompe à la fréquence de rotation de 3000 tr/min. Pour cela, nous vous demandons de calculer : - le moment résultant des forces extérieures qui s exercent sur l arbre de la pompe. - la puissance absorbée par la pompe. Hypothèses : On donne : - Les efforts sont dans le plan de l étude proposée (O, X, Y). - Le poids de toutes les pièces est négligé. - L action du ressort du piston est négligée. - Les frottements qui s exercent sur les cylindres de piston 26 sont supposés s exercer aux points H, C, D. - Les éléments sont en équilibre dans la position du schéma ci-dessous. - Le diamètre des pistons E4 est de 7mm. - La pression qui s exerce sur le piston E41 dans la position représentée est de 1350 bars. - La pression(en bars) exercée sur le piston : P = F/S (F : force exercée sur le piston en dan et S : surface du piston en cm²). - S = π D² 4 On isole le piston E41 : Question 17 :Determiner l action exercée par le fluide sur le piston E41 au point E : Ef /E41?.

11 page. 11/15 Question 18 : L ensemble E41 étant isolé ci-dessus, en tenant compte des hypothèses le bilan des actions mécaniques a été fait. Après avoir tracé le dynamique, compléter les cases du tableau dans lesquelles figure un point d interrogation. Actions Point d application Direction Sens Intensité (N) Ef / E41 E 5200 C E1 / E41 C 2500 DE1 / E41 D 1500 HE3 / E41 H??? Indiquer les conditions d équilibre (Justification): Question 19 : Déterminer graphiquement, l action au point H. Echelle : 1mm = 100 N Question 20 : Déterminer le moment résultant au point A dû à l action de chaque piston sur l arbre moteur. On donne : - Les actions dues à la pression sur les pistons E4 sont les suivantes : H E41 / E3 = 5200 N B E42 / E3 = 1980 N K E43 / E3 = 4.3 N

12 page. 12/15 Rappel : L indice 1 : piston 1 ; l indice 2 : piston 2 ; l indice 3 : piston 3. - Les distances en mm permettant de calculer les moments par rapport au point A sont données sur le schéma ci-dessous : 20-a)Mettre en place les actions (H E41 / E3, B E42 / E3, K E43 / E3) sur leur support respectif ci-dessus, sans échelle, on indique que tous les moments par rapport à A sont positifs. 20-b) Ecrire la somme des moments par rapport au point A. 20-c) Calculer le moment résultant par rapport au point A :.. M Total / A =... Question 21 : Calculer la puissance P enwatt absorbée par la pompe à la fréquence de rotation de 3000tr/min. On prendra : M Total / A = 14 N.m On donne :P = MTotal / A ω.... P =...

13 page. 13/15 ETUDE CINEMATIQUE Objectifs : Vérification par une étude cinématique de la vitesse de glissement entre les pièces E41 (ensemble cylindre 1) et E3 (ensemble came). Pour des raisons d usure, d échauffement et de traitement thermique, celle-ci ne doit pas excéder la valeur de 3m/s. Pour cela, on vous demandera de mener une étude qui permettra de déterminer la vitesse de glissement entre le piston et la came. Hypothèse : - On considère que l ensemble des pièces est situé dans le plan (O, X, Y). - L ensemble E3 à un mouvement de translation curviligne et on considère que dans la phase de mouvement considéré, la trajectoire de tous les points du solide E3 est parallèle à l axe OX. On donne : Limite d utilisation du revêtement 28 : pour une fréquence de déplacement du piston = 2000 allers-retours / mn, le revêtement 28 peut fonctionner à une vitesse linéaire admissible de : V adm = 3 m /s. - Document graphique figure 2. Question 22 : Déterminer la nature du mouvement de E2 / E1 :.. Question 23 : Tracer sur la figure 2 la trajectoire du point A appartenant à E2 par rapport à E1 :TAE2 /E1 Question 24 : Tracer le support de la vitesse VAE2 /E1 sur la figure 2. Question 25 : Calculer la vitesse VAE2 /E1. On donne NE2 / E1= 3000 tr /min, OA= 3.5 mm Rappel : La vitesse angulaire : ω = 2πN / 60 (N : tr /min, ω : rd/s). La vitesse linéaire ou tangentielle : V = R ω (R : rayon en m, V : m /seconde) ω E2 /E1 = VAE2 /E1 =

14 page. 14/15 Question 26 : Tracer le vecteur vitesse VAE2 /E1 sur la figure 2. Echelle : 1cm 0.4 m /seconde. Question 27 : Quelle est la nature du mouvement de E42 / E1 (nature du mouvement du piston 2 par rapport au corps) :.. Question 28 : Quelle est la nature de la trajectoire du point BE42 / E1 :.. Question 29 : On considère que la vitesse maximale de glissement entre le piston et la came est égale à la vitesse VAE2 /E1. Dites si le revêtement 28 répond au cahier des charges?.... Figure 2

15 page. 15/15 RESISTANCE DES MATERIAUX Objectifs : Afin d assurer dans tous les cas un ajustement avec jeu entre piston et cylindre, on désire déterminer le diamètre maxi du piston sous une pression de 1350 bars. Il est évident que sous une telle pression, le piston, soumis à une contrainte de compression, va voir son diamètre augmenter. Le but de cette étude est donc de déterminer l augmentation de diamètre du piston et de vérifier si cette augmentation est compatible avec l ajustement nécessaire au guidage du piston dans le corps de la pompe dont le jeu mini est de 0,01mm. Données : Le diamètre nominal théorique du piston est de 7 mm La longueur du piston sans contrainte est l0 = 26 mm Le module d YOUNG : E = MPa = N / mm² L intensité de l action exercée par pression d huile sur le piston est de 5200 N Question 30 : Calculer la surface du piston S0.On donne : S0 = π D0² / 4 ou π R².. Question 31 : Calculer la contrainte normale Ϭ. On donne Ϭ = N / S0 ; N étant l effort normal.. Question 32 : Calculer l augmentation du diamètre Δd du piston. On donne : ε (raccourcissement relatif) = ΔD / D0 et Ϭ = E ε... En déduire le diamètre maximal du piston :.. Question 33 : Cette variation de diamètre est-elle compatible avec le jeu minimal de 0.01 mm? Réponse : oui non Justifier votre réponse :