CONTRIBUTION A L'ETUDE DE LA REPONSE TRANSITOIRE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE SOUMIS A UNE ACCELERATION PDF Download
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Author: Pierre Podevin Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 200
Book Description
L'ETUDE DE LA REPONSE TRANSITOIRE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE SOUMIS A UNE ACCELERATION SE REVELE PARTICULIEREMENT IMPORTANTE DANS LE DOMAINE DE LA PROPULSION ROUTIERE. EN EFFET, DE CETTE REPONSE DEPENDENT LE CONFORT ET LES PERFORMANCES DU VEHICULE MAIS AUSSI LE RESPECT DES FUTURES NORMES ANTI-POLLUTION. CETTE CONTRIBUTION PORTE PRINCIPALEMENT SUR LA SIMULATION DES REPRISES D'UNE BERLINE DE HAUT DE GAMME, EQUIPEE D'UN MOTEUR DIESEL TURBOCOMPRESSE, D'UN POINT DE VUE EXPERIMENTAL ET THEORIQUE. DANS LE BUT DE SIMULER LE COMPORTEMENT DU MOTEUR LORS DES ACCELERATIONS EN 3#E#M#E 4#E#M#E ET 5#E#M#E VITESSE, UN VOLANT D'INERTIE A ETE INSTALLE SUR UN BANC MOTEUR CLASSIQUE. CE VOLANT, A INERTIE VARIABLE, POSSEDE UNE MASSE MAXIMUM D'ENVIRON 400 KG ET ACCEPTE DES VITESSES DE ROTATION SUPERIEURES A 5000 TR/MIN. IL EST ACCOUPLE DIRECTEMENT AU MOTEUR, CE QUI CONSTITUE PROBABLEMENT UNE DISPOSITION UNIQUE EN SON GENRE. LA MISE EN UVRE, LES MOYENS DE MESURES, LA VALIDATION DU BANC AINSI QUE CERTAINS RELEVES DE MESURES SONT PRESENTES. LA MODELISATION DU MOTEUR, DE TYPE QUASI-STABILISE, EST BASEE SUR LE CYCLE THEORIQUE DU MOTEUR DIESEL. LA MODELISATION DU TURBOCOMPRESSEUR EST QUASI-UNIDIMENSIONNELLE, L'ECOULEMENT DANS LA MACHINE EST SUPPOSE STATIONNAIRE. L'INFLUENCE DES TRANSFERTS THERMIQUES ET DE L'INSTATIONNARITE DE L'ECOULEMENT SUR LES PERFORMANCES DU TURBOCOMPRESSEUR EST DEBATTUE. L'UTILISATION DE VARIABLES REDUITES, PRENANT EN COMPTE LE TRAVAIL POLYTROPIQUE PERMET UNE CONCORDANCE REMARQUABLE ENTRE LES ESSAIS DE LA TURBINE SUR MOTEUR ET SUR UN BANC DE TURBOCOMPRESSEUR FROID. LA COMPARAISON DES RESULTATS OBTENUS, PAR LE CALCUL ET PAR LES ESSAIS, REVELE UNE BONNE ADEQUATION DES PROGRAMMES DE PREDICTIONS DES PERFORMANCES DU MOTEUR EN REGIME STABILISE ET EN ACCELERATION
Author: Pierre Podevin Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 200
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L'ETUDE DE LA REPONSE TRANSITOIRE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE SOUMIS A UNE ACCELERATION SE REVELE PARTICULIEREMENT IMPORTANTE DANS LE DOMAINE DE LA PROPULSION ROUTIERE. EN EFFET, DE CETTE REPONSE DEPENDENT LE CONFORT ET LES PERFORMANCES DU VEHICULE MAIS AUSSI LE RESPECT DES FUTURES NORMES ANTI-POLLUTION. CETTE CONTRIBUTION PORTE PRINCIPALEMENT SUR LA SIMULATION DES REPRISES D'UNE BERLINE DE HAUT DE GAMME, EQUIPEE D'UN MOTEUR DIESEL TURBOCOMPRESSE, D'UN POINT DE VUE EXPERIMENTAL ET THEORIQUE. DANS LE BUT DE SIMULER LE COMPORTEMENT DU MOTEUR LORS DES ACCELERATIONS EN 3#E#M#E 4#E#M#E ET 5#E#M#E VITESSE, UN VOLANT D'INERTIE A ETE INSTALLE SUR UN BANC MOTEUR CLASSIQUE. CE VOLANT, A INERTIE VARIABLE, POSSEDE UNE MASSE MAXIMUM D'ENVIRON 400 KG ET ACCEPTE DES VITESSES DE ROTATION SUPERIEURES A 5000 TR/MIN. IL EST ACCOUPLE DIRECTEMENT AU MOTEUR, CE QUI CONSTITUE PROBABLEMENT UNE DISPOSITION UNIQUE EN SON GENRE. LA MISE EN UVRE, LES MOYENS DE MESURES, LA VALIDATION DU BANC AINSI QUE CERTAINS RELEVES DE MESURES SONT PRESENTES. LA MODELISATION DU MOTEUR, DE TYPE QUASI-STABILISE, EST BASEE SUR LE CYCLE THEORIQUE DU MOTEUR DIESEL. LA MODELISATION DU TURBOCOMPRESSEUR EST QUASI-UNIDIMENSIONNELLE, L'ECOULEMENT DANS LA MACHINE EST SUPPOSE STATIONNAIRE. L'INFLUENCE DES TRANSFERTS THERMIQUES ET DE L'INSTATIONNARITE DE L'ECOULEMENT SUR LES PERFORMANCES DU TURBOCOMPRESSEUR EST DEBATTUE. L'UTILISATION DE VARIABLES REDUITES, PRENANT EN COMPTE LE TRAVAIL POLYTROPIQUE PERMET UNE CONCORDANCE REMARQUABLE ENTRE LES ESSAIS DE LA TURBINE SUR MOTEUR ET SUR UN BANC DE TURBOCOMPRESSEUR FROID. LA COMPARAISON DES RESULTATS OBTENUS, PAR LE CALCUL ET PAR LES ESSAIS, REVELE UNE BONNE ADEQUATION DES PROGRAMMES DE PREDICTIONS DES PERFORMANCES DU MOTEUR EN REGIME STABILISE ET EN ACCELERATION
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DES ETUDES STATISTIQUES MONTRENT QUE LA MAJORITE DES TRAJETS URBAINS SE FONT MOTEUR A FROID. CELA CONDUIT NATURELLEMENT A DES CONSOMMATIONS EXCESSIVES DE CARBURANT ET A DES EMISSIONS POLLUANTES NUISIBLES A L'ENVIRONNEMENT. IL EST DONC NECESSAIRE DE PREDIRE EN PHASE TRANSITOIRE THERMIQUE LENTE, LES PARAMETRES QUI INFLUENCENT LA MISE EN TEMPERATURE DU MOTEUR, AFIN DE DEGAGER DES STRATEGIES PERMETTANT LA REDUCTION DE LA DUREE DES TRANSITOIRES. UNE ETUDE DES COMPORTEMENTS PHYSIQUES DES MOTEURS A PERMIS D'IDENTIFIER CERTAINS PARAMETRES (FROTTEMENTS, PARAMETRES THERMOHYDRAULIQUES DE FLUIDES) QUI AFFECTENT LES VARIATIONS DE TEMPERATURES ET LES PERFORMANCES EN TERME DE CONSOMMATION ET D'EMISSIONS POLLUANTES. DES CORRELATIONS PERMETTANT DE CALCULER LES FROTTEMENTS LOCAUX EN REGIME THERMIQUE STABILISE SONT PROPOSEES. L'INFLUENCE DES PARAMETRES (VISCOSITE D'HUILE, REGIME, CHARGE, ) SUR LES FROTTEMENTS, LA MISE EN TEMPERATURE ET LES PERFORMANCES DU MOTEUR EST ANALYSEE. UNE ETUDE EXPERIMENTALE, BASEE SUR L'ANALYSE DES EVOLUTIONS DE TEMPERATURES (MATERIAUX, EAU, HUILE), DES CONSOMMATIONS ET DES EMISSIONS POLLUANTES EST REALISEE EN FONCTION DE DIFFERENTS PARAMETRES (VISCOSITE D'HUILE, VOLUME D'HUILE, MASSE ET DEBIT D'EAU, TEMPERATURES INITIALES DES FLUIDES) QUI ONT ETE MODIFIES SUCCESSIVEMENT. CES RESULTATS MONTRENT L'INFLUENCE IMPORTANTE DES CARACTERISTIQUES DE L'HUILE ET DE L'INERTIE THERMIQUE DU MOTEUR SUR L'ACCELERATION DU TRANSITOIRE ET PERMETTENT DE CONCLURE A UN DECOUPLAGE ENTRE L'ECHAUFFEMENT DE L'HUILE (EFFET DES FROTTEMENTS) ET CELUI DE L'EAU (GENERATION DE PUISSANCE THERMIQUE DANS LES MATERIAUX). LES PERFORMANCES DEPENDENT DU NIVEAU THERMIQUE DU MOTEUR, ET LA SURCONSOMMATION EST LIEE DIRECTEMENT AUX FROTTEMENTS, A TRAVERS LA VISCOSITE D'HUILE. COMME LA VISCOSITE DE TOUTES LES HUILES ACTUELLES VARIE AVEC LA TEMPERATURE, LA SURCONSOMMATION ENTRE LES REGIMES THERMIQUES TRANSITOIRE ET STABILISE EXISTERA TOUJOURS, MEME EN UTILISANT UNE HUILE TRES BASSE VISCOSITE. IL EST DONC INTERESSANT DE POUVOIR METTRE RAPIDEMENT L'HUILE EN TEMPERATURE. LA FAISABILITE TECHNOLOGIQUE DE CECI A ETE DEMONTREE, EN MODIFIANT LA REPARTITION ENERGETIQUE INTERNE AU MOTEUR.
Author: Nicolas Thouvenel Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 218
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Avec la sévérisation croissante des normes anti-pollution, la prise en compte des transitoires dans les moteurs à combustion interne devient essentielle. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est de développer un outil de modélisation permettant l'étude des émissions polluantes durant les transitoires d'un moteur diesel suralimenté, la simulation apparaissant comme un moyen d'analyse privilégié. Après avoir établi une synthèse des principales connaissances sur le déroulement de la combustion dans les moteurs diesel, l'étude bibliographique recense les différentes modélisations existantes de la combustion diesel. L'aspect " approche système " est abordé à travers l'utilisation de modèles phénoménologiques et l'intérêt des codes CFD en qualité de " banc d'essai numérique " est évoqué. Dans un souci de validation des résultats obtenus, une campagne d'essais expérimentaux a été menée. Une technique de reconstruction a du être mise en œuvre pour accéder aux concentrations réelles à partir des relevés transitoires mesurés. D'autre part, une corrélation a été mise en place dans le but d'évaluer les particules émises à partir des concentrations en CO et de l'opacité. Dans le cadre de la collecte d'informations nécessaires à la réalisation de nouvelles modélisations de délai d'inflammation et de dégagement de chaleur, le code KIVA est mis en application. Après validation, un grand nombre de variations de paramètres d'influence est réalisé, avec un accent particulier sur l'excès d'air. De nouvelles modélisations du délai d'inflammation et du dégagement de chaleur prenant en compte les différents aspects de la combustion sont alors établies. Les résultats obtenus laissent apparaître un progrès global significatif et notamment dans la prise en compte des transitoires. Enfin, après validation des nouvelles modélisations implantées dans le code SELENDIA, une démarche de simulation de dépollution propre au fonctionnement transitoire des moteurs diesel suralimentés est exposée.
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L'AMELIORATION DES RENDEMENTS ET LA DIMINUTION DES EMISSIONS DE POLLUANTS DES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE NECESSITENT L'ETUDE DES ECOULEMENTS DE FLUIDE DANS LE CYLINDRE MOTEUR. L'ECOULEMENT DE BALAYAGE DU CYLINDRE D'UN MOTEUR A DEUX TEMPS EST ETUDIE PAR VOIES EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE. NOUS EMPLOYONS DES MOYENS DE MESURE SPECIFIQUES: UN ANEMOMETRE L.D.V. POUR MESURER LES VITESSES, DES CAPTEURS PIEZO-ELECTRIQUES OU A JAUGES DE CONTRAINTE POUR LES PRESSIONS ET UN THERMOCOUPLE FIN POUR LES TEMPERATURES. LES MESURES EFFECTUEES PERMETTENT D'EXPLIQUER L'EVOLUTION DE L'ECOULEMENT PENDANT UN CYCLE DU MOTEUR. IL EXISTE: UN CONTRE-BALAYAGE A L'OUVERTURE DES LUMIERES D'ADMISSION ; UN ECOULEMENT DE REMPLISSAGE DU CYLINDRE PENDANT LA PHASE OUVERTE QUI LIVRE LES GAZ FRAIS AVANT LE POINT MORT BAS ; UN SECOND CONTRE-BALAYAGE AVANT LA FERMETURE DES LUMIERES. NOUS AVONS TESTE DIFFERENTES CONFIGURATIONS DU MOTEUR: LORSQUE L'ANGLE TOTAL D'OUVERTURE DES LUMIERES D'ECHAPPEMENT AUGMENTE, LE PREMIER CONTRE-BALAYAGE DIMINUE D'INTENSITE MAIS LE SECOND EST INCHANGE ET LA LIVRAISON EST TOUJOURS FAITE AVANT LE POINT MORT BAS ; LORSQUE L'ON CREE UNE FORTE PERTE DE CHARGE DANS LE CANAL DE TRANSFERT, LE CONTRE-BALAYAGE D'OUVERTURE EST RETARDE ET LA LIVRAISON AUSSI. LE CONTRE BALAYAGE DE FERMETURE DISPARAIT COMPLETEMENT. CETTE CONFIGURATION FAVORISE LA STRATIFICATION DU MELANGE GAZ FRAIS/GAZ RESIDUELS ET PERMET D'OBTENIR UN MODE DE COMBUSTION PARTICULIER: LA COMBUSTION A.T.A.C. LA SIMULATION NUMERIQUE DES ECOULEMENTS APPORTE DES INFORMATIONS SUR L'INFLUENCE DE CERTAINS PARAMETRES GEOMETRIQUES SUR LE REMPLISSAGE DU CYLINDRE. LA SIMULATION DEVELOPPEE ICI EST THERMODYNAMIQUE. ELLE UTILISE UNE LOI DE COMBUSTION ESTIMEE EXPERIMENTALEMENT ET UN MODELE DE BALAYAGE A DEUX ZONES. LES RESULTATS OBTENUS CORROBORENT LES VALEURS DE MESURE LORSQUE LES EFFETS D'ONDES ET D'INERTIE NE SONT PAS PREPONDERANTS. CES ETUDES EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE ONT PERMIS DE QUANTIFIER L'INFLUENCE DES MODIFICATIONS GEOMETRIQUES DU MOTEUR SUR SON COMPORTEMENT
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CONCEPTION DU SYSTEME DE DISTRIBUTION D'UN MOTEUR EN TENANT COMPTE DES CONTRAINTES DYNAMIQUES. ELABORATION D'UN MODELE MATHEMATIQUE PERMETTANT LE CALCUL EN REGIME DYNAMIQUE. LOI DE MOUVEMENT DE LA SOUPAPE ET DU SUIVEUR. PROFIL DE LA CAME ET EFFORTS SUR LA CAME. ETUDE DYNAMIQUE DES RESSORTS DE SOUPAPE. TAILLAGE DU PROFIL DE LA CAME
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La modélisation des moteurs à combustion interne nécessite une compréhension fine de la vidange et du remplissage en air ou en mélange des cylindres. Pour ce faire, une analyse bibliographique des différents phénomènes intervenant sur ces paramètres et des modèles apparentés est faite. Une revue des différents moyens d’essais de la littérature est également effectuée. Des essais en condition stationnaire sur une culasse issue d’un moteur produit en série sont ensuite effectués. L’analyse de ces résultats est faite au regard des trois principaux modèles de soupape : Barré de St-Venant, Benson et Blair. L’étude des hypothèses de ces trois modèles ayant montré leur équivalence en écoulement sortant d’une tubulure, l’accent est missur l’impact des différentes hypothèses sur les résultats expérimentaux. Les trois modèles prenant pour hypothèse un écoulement stationnaire au col de la soupape, des essais instationnaires sont ensuite effectués. Ces données sont ensuite comparées à des résultats de simulation issus des trois précédents modèles. Les différences entre les trois modèles en écoulement sortant d’un cylindre et rentrant dans une tubulure apparaissent et sont analysées. Enfin, l’hypothèse d’absence de transferts thermiques est remise en cause. Des essais à haute température sont pour cela effectués. Les conditions d’essais ne permettant pas quantifier correctement ces transferts thermiques, un modèle d’écoulement au travers des soupapes prenant en compte les transferts thermiquesest proposé. Son étude théorique permet d’évaluer l’impact de ces transferts sur la vidange et le remplissage du cylindre.
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Les moteurs à combustion interne alternatifs sont soumis aujourd'hui à de très fortes contraintes relatives à la séverisation des normes de pollution et à la diminution de la consommation. Parmi les technologies concurrentes pour y satisfaire en moteur Diesel, le turbocompresseur à géométrie variable (T.G.V.) représente une solution réaliste au plan de la réalisation technique. Dans ce travail, est étudiée l'incidence de son introduction sur les émissions et la consommation du moteur afin de pouvoir réaliser ultérieurement une commande basée sur un critère combiné de pollution et de consommation. Après avoir inventorié les diverses méthodes de modélisation, on élabore, dans une première étape, un modèle du moteur Diesel suralimenté en régime transitoire. Ce modèle non-lineaire est simple, mais suffisamment précis et rapide en temps de calcul pour permettre l'élaboration de la commande ultérieure, II utilise des sous-modèles soit corrélatifs, soit de connaissance, pour décrire à la fois les évolutions des variables internes telles que la vitesse de rotation du moteur et la pression de suralimentation, et aussi les variables caractérisant la pollution telles que les hydrocarbures imbrûlés et l'opacité des fumées. Des essais ont été réalises sur un moteur Diesel de puissance 250 kW, suralimente par T.G.V. pour diverses positions des aubages du distributeur. lis ont permis, d'une part de mettre en évidence l'influence de cette technique de suralimentation sur les divers polluants émis par ce moteur, et d'autre part de comparer les réponses simulées, grâce au modèle proposé, aux mesures faites sur le banc d'essai-moteur. L'erreur relative moyenne reste inférieure a 5%. La seconde étape constitue une introduction pour la commande du moteur Diesel. Cette commande est basée sur la pression de suralimentation comme variable de retour avec comme entrées la position du cran du combustible, le régime moteur et la position de la géométrie variable. Quelques consignes de poursuite ont été déduites a partir de l'experience et finalement un modèle de commande linéarisé de la pression de suralimentation est proposé.
Author: Pierre Podevin
Author: Pierre Podevin
Author: Pierre Podevin
Author: ZAID.. SOULTANALY
Author: Nicolas Thouvenel
Author: ERIC.. PINATEL
Author: BERNARD.. GIRONNET
Author: Adrien Piton
Author: Rafic Younes
Author: Alain Garrigou-Torchy
Author: René DUPRE