109 - Circuit d'Alimentation

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL CATERPILLAR

Centre de perfectionnement FRANCIS MONNOYEUR

Codification 109-1 S

Ce document est la propriété de BERGERAT MONNOYEUR TRAVAUX PUBLICS et ne peut être communiqué sans son autorisation.

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

TABLE DES MATIERES

CARACTERISTIQUES DU CARBURANT ............................................................................................... 2 ORGANISATION D'UN CIRCUIT TYPE .................................................................................................. 3 RESERVOIR A CARBURANT ................................................................................................................. 4 PREFILTRE / SEPARATEUR D'EAU ...................................................................................................... 5 POMPE D'ALIMENTATION A MEMBRANES .......................................................................................... 6 POMPE DE TRANSFERT A PALETTES ................................................................................................. 7 POMPE DE TRANSFERT A ENGRENAGES .......................................................................................... 8 POMPE DE TRANSFERT A PISTON SIMPLE ........................................................................................ 9 POMPE DE TRANSFERT A PISTON DOUBLE .................................................................................... 10 FILTRE PRINCIPAL .............................................................................................................................. 11 DOUBLE FILTRATION .......................................................................................................................... 12 POMPE D'AMORÇAGE......................................................................................................................... 13 CIRCUIT STANADYNE MOTEUR 3054 ................................................................................................ 14 CIRCUIT LUCAS MOTEUR 3054 .......................................................................................................... 15 CIRCUIT NEW SCROLL MOTEUR 3054 .............................................................................................. 16 CIRCUIT MOTEUR HEUI ...................................................................................................................... 17

Rédigé par : Marc de TAEVERNIER CPFM

Vérifié par : Jean Claude Veysset Référence document : 109

Approuvé par : Version : 1

Page : 1

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

CARACTERISTIQUES DU CARBURANT

Le carburant doit répondre à certaines exigences ou normes. Carburants :

n° 1 - Distillés. n° 2 - bruts ou mixtes.

Les carburants distillés sont conseillés par Caterpillar, les carburants bruts ou mixtes peuvent être utilisés dans certains cas, toutefois de grandes précautions s'imposent. Caractéristiques du carburant - Densité : Elle détermine le pouvoir calorifique, (carburant lourd -> pouvoir calorifique élever). Viscosité maximum 20 cSt à 38 °C. - Indice de cétane : Le nombre de cétane est un indice qui exprime l'aptitude à l'auto-inflammation d'un combustible diesel. * Plus l'indice de cétane est élevé ì meilleure inflammation. * Plus le fuel est lourd ì plus l'indice de cétane est bas. Pour les moteurs P.C l'indice de cétane doit être de 35 min. Pour les moteurs D.I l'indice de cétane doit être de 40 min. - La contenance en eau et sédiments doit être de 1% maxi pour un carburant n° 1 et de 0,5% maxi pour un carburant n° 2. - Le point de trouble ou de cristallisation doit être inférieure ou égale à la température ambiante. - Le point de goutte ou d'écoulement doit être inférieur de 6°c à la température ambiante minimum. - Pourcentage de soufre : La teneur en souffre présent dans tous les carburants se combine à l'eau produite par la combustion et forme de l'acide sulfurique. La teneur en souffre du carburant ne doit pas dépasser 0,5% maximum, sinon il faudra modifier la périodicité de vidange d'huile moteur. Périodicité de vidange en fonction de la teneur en soufre Teneur en soufre

C.P.F.M.

Intervalles entre vidanges

0% à 0,4%

250 heures de service

0,4% à 1%

125 heures de service

1% à 1,5%

60 heures de service

Réf. doc. 109

Version

1.0

Page 2

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

ORGANISATION D'UN CIRCUIT TYPE

10 9 6

7

8 5

1 3

4 2

Organisation du circuit Le circuit d'alimentation se divise en deux circuits : - circuit - basse pression. - circuit - haute pression. Rôle - Le circuit - basse pression stocke et filtre efficacement le carburant avant de l'acheminer sous pression de transfert à la pompe d'injection. - Le circuit - haute pression délivre le carburant aux injecteurs. Description du circuit basse pression : (1) - Réservoir. (2) - Préfiltre. (3) - Pompe de transfert ou d'alimentation. (4) - Filtres. (5) Pompe d'amorçage. (6) - Canalisation de refoulement. (7) - Canalisation de retour.

Description du circuit haute pression : (8) - Pompe d'injection. (9) - tuyauterie haute pression. (10) - Injecteur.

C.P.F.M.

Réf. doc. 109

Version

1.0

Page 3

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

RESERVOIR A CARBURANT

Bouchon à ouverture facilitée

Le réservoir en charge ou non selon le matériel assure le stockage et la décantation du carburant. Il peut être muni d'une jauge de niveau graduée en pourcentage ou d'une jauge électrique. La filtration du carburant étant plus fine sur les moteurs Diesel que sur les moteurs à essence, le réservoir comporte plusieurs éléments : - Le bouchon : muni d'un trou et d'un filtre métallique fait office de reniflard. Les bouchons à languette d'ouverture rapide, sont équipés de deux clapets et d'un tamis incorporé. - Le tamis : situé dans la goulotte de remplissage, il évite l'entrée de grosses impuretés lors du plein. - Le robinet de purge : placé sur la partie basse du réservoir, il permet d'évacuer l'eau contenue dans le fuel ou de vider le réservoir. - Le robinet d'arrêt : permet d'intervenir sur le circuit sans avoir à vider le réservoir. Recommandation : faire le plein le soir ou juste après le travail pour éviter la condensation due au refroidissement. Purger le réservoir et nettoyer régulièrement le bouchon de remplissage.

C.P.F.M.

Réf. doc. 109

Version

1.0

Page 4

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

PREFILTRE / SEPARATEUR D'EAU

Elément papier

Le préfiltre est appelé indifféremment filtre primaire, décanteur ou séparateur d'eau. Monté en série entre le réservoir et la pompe d'alimentation, il retient les grosses impuretés et assure la décantation de l'eau que peut contenir le carburant. Les moteurs équipés d'une pompe d'injection lubrifiée par le carburant, sont souvent équipés d'un préfiltre transparent. Cela permet la vérification rapide du niveau d'eau à l'intérieure du séparateur. Il est important de vérifier fréquemment la présence d'eau dans le séparateur et de le vidanger avant que le niveau n'atteigne les 3/4 de la cuve. Attention : Ne jamais utiliser le moteur lorsque le séparateur est plus qu'à demi plein, sous peine d'endommager les éléments d'injection.

C.P.F.M.

Réf. doc. 109

Version

1.0

Page 5

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

POMPE D'ALIMENTATION A MEMBRANES

La pompe d'alimentation ou pompe de transfert aspire le carburant du réservoir et le refoule sous faible pression vers la pompe d'injection. Généralement placée dans le circuit entre le réservoir et le préfiltre, son débit est supérieur au besoin du moteur. Elle peut comporter un dispositif d'amorçage pour remplir et purger le circuit : canalisations, filtre principal et galerie d'alimentation. Il existe plusieurs type de pompe d'alimentation : les pompes électriques, les pompes à membrane, les pompes à piston, les pompes à engrenages et les pompes à palettes, cette dernière étant incorporée dans les pompes d'injection rotatives.

Fonctionnement de la pompe à membrane : Actionnée par l'arbre à cames du moteur, sa conception ne diffère pas de celles montées sur les moteurs à essence. Phase aspiration L'excentrique de l'arbre à cames déplace, le bras de levier relié mécaniquement à la membrane, celle-ci s'incurve créant une dépression dans la chambre supérieure. Le carburant venant du réservoir pénètre dans la chambre au travers du clapet anti-retour d'admission. Phase refoulement Lorsque l'excentrique s'efface, le ressort repousse la membrane vers le haut. Le carburant est alors chassé au travers du clapet de refoulement, pendant ce temps, le clapet d'admission reste fermé. Ces pompes sont autorégulées, en effet lorsque la pression sur la membrane engendre une force supérieure à la force du ressort, le bras de levier s'immobilise dans une course intermédiaire. Valeur de pression comprise entre 0,4 et 0,7 bar. L'entretien se limite au nettoyage du tamis situé sous le couvercle de la pompe et au remplacement des clapets ou de la membrane si celle-ci est coupée ou poreuse. Le tamis de la pompe doit être nettoyé à chaque remplacement des filtres.

C.P.F.M.

Réf. doc. 109

Version

1.0

Page 6

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

POMPE DE TRANSFERT A PALETTES

La pompe de transfert à palettes située dans la tête "hydraulique" des pompes d'injection à distributeur rotatif se compose de deux palettes qui s'emboîtent l'une dans l'autre pour former une "croix". L'ensemble est maintenu dans les rainures d'un rotor. Le rotor entraîne les palettes dans un anneau excentré.

Fonctionnement : La rotation des palettes dans le stator (sens anti-horaire sur la figure) permet l'alimentation de la pompe d'injection sous une pression comprise entre 3 à 9 bar. Phase alimentation L'augmentation de volume produit par le déplacement des palettes dans le stator, permet le remplissage à travers la lumière d'aspiration de l'espace compris entre deux palettes. Phase transfert, mise en pression Le carburant emprisonné entre deux palettes est transféré vers la lumière de refoulement. Phase refoulement La diminution de volume entre le rotor et le stator chasse le carburant vers la lumière de refoulement. Le débit de la pompe de transfert étant supérieur aux besoins de la pompe d'injection, une grande partie du gasoil retourne à l'aspiration par le limiteur de pression.

C.P.F.M.

Réf. doc. 109

Version

1.0

Page 7

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

POMPE DE TRANSFERT A ENGRENAGES

La pompe de transfert à engrenages est généralement entraînée par l'arbre à cames de la pompe d'injection. Elle est constituée d'un pignon menant et d'un pignon mené. Le débit de la pompe à engrenage dépend de sa cylindré et de sa vitesse de rotation. Le débit étant supérieur au besoin du moteur le circuit est équipé d'un limiteur de pression qui est très souvent incorporé dans la pompe. Le rôle de la pompe est de créer une dépression côté aspiration. Le carburant est ainsi "poussé", à l'intérieur de celle-ci sous l'action de la pression atmosphérique régnant dans le réservoir. La pompe envoie le carburant par action mécanique du côté refoulement. Elle génère un débit, la pression dans le circuit dépend uniquement des résistances à l'écoulement. (entre 1,7 à 6 bar)

Fonctionnement : Phase aspiration Dans leur mouvement de rotation on constate que les dents se désengrènent. Ce cycle permanent provoque une augmentation du volume. Phase transfert Le carburant aspiré remplit l'espace constitué par chaque creux de dent. Le mouvement de rotation de l'engrenage transporte le "fuel" vers l'orifice de refoulement par la périphérie extérieure du train d'engrenages. Phase refoulement Dans leur mouvement de rotation, on constate que les dents s'engrènent. Ce cycle permanent provoque dans la zone de refoulement une diminution de volume qui chasse le carburant vers l'orifice de sortie. L'étanchéité de la chambre de pompage dans le plan radial est réalisée par le faible jeu entre les sommets de pignons et le carter de la pompe. De plus, le contact continu de deux dents nécessaire à la rotation de l'engrenage assure l'étanchéité entre la zone d'aspiration et la zone de refoulement.

C.P.F.M.

Réf. doc. 109

Version

1.0

Page 8

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

POMPE DE TRANSFERT A PISTON SIMPLE

La pompe d'alimentation de type à piston est la plus employée avec les pompes en lignes (3306, 3406) ou avec les injecteurs pompes. (3116, 3126) Fixée sur le carter de pompe d'injection ou sur le régulateur, elle peut être, soit simple effet, soit double effet. La pompe simple effet se compose d'un carter dans lequel sont logés un piston, un ressort de rappel, un poussoir de commande, un clapet de refoulement, un clapet d'admission et un clapet de transfert. La course "aller" est commandée par l'excentrique de l'arbre à cames de la pompe d'injection. La course "retour" est commandée par le ressort de rappel.

Clapet de refoulement

Clapet de transfert

Orifice de sortie Clapet d'admission Orifice d'entrée

Fonctionnement de la pompe à simple effet : Pour ce type de pompe les phases aspiration et refoulement s'effectuent en même temps. Aspiration et refoulement. Lorsque l'excentrique de l'arbre à cames (pompe), "s'efface", le piston est repoussé par le ressort. Le carburant est aspiré dans la chambre inférieure (côté ressort), au travers du clapet d'admission. Le clapet de transfert reste fermé. Simultanément, le carburant contenu dans la chambre supérieure traverse le clapet de refoulement de l'orifice de sortie : c'est la phase refoulement. Transfert. Lorsque l'excentrique de l'arbre à cames déplace le piston, le clapet d'admission se ferme et le clapet de transfert s'ouvre. Le carburant contenu dans la chambre inférieure (côté ressort), passe dans la chambre supérieure du piston : c'est la phase transfert. Régulation. La pompe est autorégulée, en effet quand la pression de refoulement (qui s'exerce sur la surface du piston), atteint une force égale de celle ressort ; Le piston s'immobilise. La valeur de pression de transfert (après le filtre) est comprise entre 1,7 et 3 bar. Attention au sens des clapets lors des opérations de reconditionnement de la pompe.

C.P.F.M.

Réf. doc. 109

Version

1.0

Page 9

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

POMPE DE TRANSFERT A PISTON DOUBLE

La pompe de transfert double effet est constituée de deux pistons, d'un limiteur de pression et de trois clapets

Clapet de refoulement Clapet d'alimentation Clapet de transfert Orifice d'entrée

Orifice de sortie

Limiteur de pression

Avec ce type de pompe, le déplacement du piston provoque dans chaque course (soit montante soit descendante) une aspiration et un refoulement. Le débit est donc supérieur à celui d'une pompe simple effet. Fonctionnement : Phase transfert refoulement. Lorsque, l'excentrique de l'arbre à cames pousse le poussoir. Les pistons se déplacent contre le ressort. Le clapet d'admission ainsi que le clapet de refoulement restent fermé. Le carburant situé entre les deux pistons traverse le clapet de transfert et passe dans la chambre supérieure. Simultanément, le petit piston refoule le volume de carburant compris dans la chambre inférieure vers l'orifice de sortie. Phase aspiration refoulement. Lorsque, l'excentrique de l'arbre à cames "s'efface". Les pistons se déplacent sous l'action du ressort. Le clapet d'admission ainsi que le clapet de refoulement s'ouvrent. Le carburant contenu dans la chambre supérieure traverse le clapet de refoulement. Une partie se dirige vers l'orifice de sortie et une partie comble le volume libéré par le petit piston. Simultanément, la dépression créée dans la chambre inférieure, aspire le carburant par le clapet d'admission. Le limiteur de pression situé dans la pompe contrôle la pression. Il s'ouvre lorsque la pression de refoulement excède 3 bar. Attention au sens des clapets lors des opérations de reconditionnement de la pompe.

C.P.F.M.

Réf. doc. 109

Version

1.0

Page 10

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

FILTRE PRINCIPAL

La précision des pièces constitutives du système d'injection (avec des jeux de 2 à 3 millièmes de millimètre) ou des clapets qui doivent être étanches, exige une filtration très poussée du carburant. Les filtres sont des organes principaux de protection des pompes d'injection et des injecteurs pompes. Ils doivent avant tout être efficaces, c'est-à-dire arrêter les impuretés de l'ordre du micron. Ils doivent posséder une grande surface de filtration et générer une pression d'écoulement faible. (de 2 à 50 KPa maximum) Les filtres (CAT) sont du type à cartouche. Ils sont constitués d'élément filtrant en papier imprégné de résine, Ils ne comportent pas de by-pass.

Boîtier serti

Joint libre

Epaulement d'étanchéité

Embase

Lien synthétique

Papier filtrant

Tube

C.P.F.M.

Réf. doc. 109

Version

1.0

Page 11

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

DOUBLE FILTRATION

Les moteurs à injecteur pompe sont équipés d'une double filtration. Conçu pour augmenter la surface filtrante, ce montage en série assure une meilleure filtration. Le filtre supérieur à été volontairement retourné pour empêcher son remplissage, lors des opérations d'entretien.

Filtre supérieur

Robinet (4)

Robinet (5) Piquage de pression

Filtre inférieur Séparateur d'eau Pompe d'amorçage

Entretien préconisé : Tous les 10 heures de service ou tous les jours, vidanger le séparateur d'eau. Tous les 50 heures de service ou toutes les semaines, purger le réservoir de carburant. Tous les 500 heures de service ou tous les trois mois, nettoyer le bouchon du réservoir, remplacer son filtre et vérifier les clapets. Remplacer également l'élément du séparateur d'eau et le filtre primaire inférieur. Tous les 1000 heures de service ou tous les six mois, remplacer le filtre secondaire supérieur. Note : toujours vidanger le filtre supérieur avant de le remplacer ou avant de retirer le filtre inférieur. Méthode de vidange : Placer un bac sous les robinets, ouvrir en premier le robinet (4), puis ensuite le robinet (5). Lorsque le carburant cesse de couler, fermer les robinets.

C.P.F.M.

Réf. doc. 109

Version

1.0

Page 12

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

POMPE D'AMORÇAGE

La pompe d'amorçage électrique ou à commande manuelle, à piston ou à membrane, est généralement placée sur le préfiltre ou sur le filtre. Elle facilite la purge du circuit après le remplacement du filtre ou après une panne sèche. La pompe comporte généralement : un clapet d'aspiration et un clapet de refoulement.

Pompe d'amorçage à piston Pompe d'amorçage à membrane

Pompe d'amorçage électrique à membrane

Purge du circuit de fuel des moteurs 3100 équipés d'un robinet supplémentaire. 1. Purge du séparateur (3) : ouvrir le robinet (1) et mettre en marche la pompe d'amorçage (2) pendant 30 secondes environ. Lorsque le carburant s'écoule sans présence d'air fermer le robinet et actionner la pompe 15 secondes supplémentaires. 2. Purge des filtres : Ouvrir le robinet (4), ne pas toucher au robinet voisin de gauche, mettre en marche la pompe d'amorçage pendant 60 secondes environ. Lorsque le carburant s'écoule sans présence d'air fermer le robinet et actionner la pompe 15 secondes supplémentaires.

C.P.F.M.

Réf. doc. 109

Version

1.0

Page 13

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

CIRCUIT STANADYNE MOTEUR 3054

Pompe de transfert

Pompe d'injection Réservoir

Filtre Séparateur Injecteurs

C.P.F.M.

Réf. doc. 109

Version

1.0

Page 14

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

Filtre

CIRCUIT LUCAS MOTEUR 3054

Injecteurs

Pompe de transfert

Pompe d'injection

Séparateur Réservoir

C.P.F.M.

Réf. doc. 109

Version

1.0

Page 15

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

C.P.F.M.

Réf. doc. 109

CIRCUIT NEW SCROLL MOTEUR 3054

Version

1.0

Page 16

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

C.P.F.M.

Réf. doc. 109

CIRCUIT MOTEUR HEUI

Version

1.0

Page 17

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT DES MOTEURS DIESEL

CIRCUIT MOTEUR HEUI

Pompe de transfert

HEUI

RESERVOIR DE

COLLECTEUR D'ALIMENTATION

GAVAGE CAPTEUR DE TEMPERATURE DE FUEL

GROUPE DE POMPE POMPE HYDRAULIQUE" POMPE DE TRANSFERT

COLLECTEUR D'ALIMENTATION

ECM HEUI POMPE DE TRANSFERT FILTRE A FUEL DEUX MICRONS

SEPARATEUR D'EAU

LIMITEUR DE PRESSION

RESERVOIR A CARBURANT

C.P.F.M.

Réf. doc. 109

Version

1.0

Page 18