Analyse physique des phénomènes thermiques en amont des systèmes de dépollution des moteurs à injection directe PDF Download
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Author: Bich-Vân Lê
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Languages : fr
Pages : 292
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Book Description
@Aujourd'hui, un véhicule propre doit être constitué d'une base moteur à faibles émissions polluantes et d'un système de post-traitement associé. L'efficacité du système catalytique dépend non seulement de sa technologie, mais également des températures de gaz d'échappement qui le traversent. Ces températures doivent être compatibles avec la température de fonctionnement des catalyseurs. On voit donc apparaître la nécessité de gérer la thermique des gaz pour optimiser le fonctionnement de ces systèmes de post-traitement à charge et régime variable et avec des températures de gaz fluctuantes. Un état de l'art sur les systèmes de dépollution actuels et futurs a été réalisé et a permis de mettre en évidence la problématique de la dépollution des motorisations à injection directe, qui, consiste à coupler plusieurs systèmes de post-traitement dont il faut gérer des fenêtres d'efficacité différentes. C'est ce qui nous a conduit à concevoir un système d'aide à la dépollution. Après avoir défini les fonctions auxquelles le système devait répondre pour assurer un niveau de dépollution optimal, nous avons recherché des solutions technologiques ainsi que leur instrumentation associée répondant à ces fonctions. Parallèlement, des modèles simples des différentes solutions technologiques ont été élaborés et permettent par leur couplage de constituer un système complet de ligne d'échappement.
Author: Bich-Vân Lê
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Languages : fr
Pages : 292
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Book Description
@Aujourd'hui, un véhicule propre doit être constitué d'une base moteur à faibles émissions polluantes et d'un système de post-traitement associé. L'efficacité du système catalytique dépend non seulement de sa technologie, mais également des températures de gaz d'échappement qui le traversent. Ces températures doivent être compatibles avec la température de fonctionnement des catalyseurs. On voit donc apparaître la nécessité de gérer la thermique des gaz pour optimiser le fonctionnement de ces systèmes de post-traitement à charge et régime variable et avec des températures de gaz fluctuantes. Un état de l'art sur les systèmes de dépollution actuels et futurs a été réalisé et a permis de mettre en évidence la problématique de la dépollution des motorisations à injection directe, qui, consiste à coupler plusieurs systèmes de post-traitement dont il faut gérer des fenêtres d'efficacité différentes. C'est ce qui nous a conduit à concevoir un système d'aide à la dépollution. Après avoir défini les fonctions auxquelles le système devait répondre pour assurer un niveau de dépollution optimal, nous avons recherché des solutions technologiques ainsi que leur instrumentation associée répondant à ces fonctions. Parallèlement, des modèles simples des différentes solutions technologiques ont été élaborés et permettent par leur couplage de constituer un système complet de ligne d'échappement.
Author: Ludovic Tomaselli
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Languages : fr
Pages : 220
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LES MOTEURS THERMIQUES AUTOMOBILES SONT L'OBJET DE DEVELOPPEMENTS INEGALES JUSQU'A CE JOUR AFIN DE RESPECTER LES NORMES TOUJOURS PLUS CONTRAIGNANTES CONCERNANT LA CONSOMMATION ET LE REJET DE POLLUANTS. LE TRAVAIL DEVELOPPE DANS CE MEMOIRE APPORTE UNE SOLUTION A DEVELOPPEMENT INDUSTRIEL AU PROBLEME DE SURCONSOMMATION ET DE POLLUTION DES MOTEURS DANS LES CONDITIONS THERMIQUES TRANSITOIRES. LA PREMIERE PARTIE DU MEMOIRE CONCERNE L'ANALYSE ENERGETIQUE D'UN MOTEUR DIESEL. LES FLUX THERMIQUES GENERES ET ECHANGES Y SONT MIS EN AVANT AFIN DE QUANTIFIER PAR LA SUITE L'ASPECT THERMIQUE DU MOTEUR. UN DEVELOPPEMENT TOUT PARTICULIER CONCERNE LA FORMATION DES POLLUANTS ET LEUR TRAITEMENT. LA DEUXIEME PARTIE CONCERNE LE DEVELOPPEMENT DE LA MODELISATION MISE EN PLACE POUR JUGER L'IMPACT DE DIFFERENTES SOLUTIONS TECHNOLOGIQUES SUR LA THERMIQUE MOTEUR ET SUR LA CONSOMMATION. LE MODELE MIS EN PLACE TRAITE EN EFFET SIMULTANEMENT L'ASPECT THERMIQUE ET HYDRAULIQUE PAR UNE DESCRIPTION SOIGNEE DU MOTEUR ET DES BOUCLES FLUIDES QUI LUI SONT CONNECTEES ET L'ASPECT COMBUSTION PAR LE DEVELOPPEMENT D'UN MODULE SPECIFIQUE ABORDANT LA COMBUSTION PAR UN MODELE DE WIEBE A UNE ZONE. LA SOLUTION TECHNIQUE RETENUE CONCERNE UN PILOTAGE DE LA POMPE A EAU MECANIQUE PAR LE BIAIS DE VANNES PILOTEES EN SORTIE DE MOTEUR. UN PROTOTYPE A ETE REALISE ET L'ON PRESENTE DANS CETTE PARTIE LES MOYENS EXPERIMENTAUX MIS EN UVRE. L'ANALYSE COMPAREE DES RESULTATS NUMERIQUES ET EXPERIMENTAUX CLOT CE CHAPITRE. LA TROISIEME PARTIE CONCERNE L'INDUSTRIALISATION DU SYSTEME RETENU. ON Y DEFINIT LA STRATEGIE DE PILOTAGE DES ORGANES MIS EN PLACE AINSI QUE LA TECHNOLOGIE DES PIECES RETENUES. ENFIN ON JUGE PAR DES ESSAIS NORMALISES LE SYSTEME INDUSTRIALISE PAR COMPARAISON A UN MOTEUR CLASSIQUE. LA CONCLUSION ARGUMENTE SUR LA NECESSITE DE POURSUIVRE LES TRAVAUX ENGAGES AU NIVEAU DE LA MODELISATION POUR APPREHENDER UNE ARCHITECTURE THERMIQUE ET ENERGETIQUE TOUJOURS PLUS COMPLEXE DANS LES MOTEURS MODERNES.
Author: Philippe Recouvreur
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Languages : fr
Pages : 58
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L'OBJECTIF DE CETTE ETUDE EST DE MONTRER LA FAISABILITE D'UN BILAN THERMIQUE D'UN COMPARTIMENT MOTEUR DONNE. POUR CELA, NOUS METTONS AU POINT UNE METHODE ORIGINALE PERMETTANT D'APPREHENDER CETTE ENCEINTE DANS SA GLOBALITE. DANS CETTE APPROCHE, LE SOUS-CAPOT EST PERCU COMME UN ASSEMBLAGE D'ELEMENTS SIMPLES INTERCONNECTES. NOS RECHERCHES S'ORIENTENT SUR UN VEHICULE DE TYPE MEGANE EQUIPE D'UN MOTEUR DIESEL A INJECTION DIRECTE, MAIS LA MODELISATION EST SUFFISAMMENT GENERIQUE POUR S'ADAPTER A TOUS TYPES DE VEHICULE EQUIPES DE TOUS TYPES DE MOTORISATION. POUR COMPRENDRE LES MECANISMES DE TRANSFERT DE CHALEUR, NOUS MODELISONS CHAQUE COMPOSANT PAR UNE METHODE NODALE. NOUS METTONS AINSI EN EVIDENCE QUATRE SOUS-SYSTEMES PRINCIPAUX : LA BOUCLE DES GAZ, LE CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT, L'ECOULEMENT D'AIR DANS LE COMPARTIMENT MOTEUR, LE BILAN RADIATIF ET ETUDIONS LEURS INTERACTIONS. UNE ETUDE DE SENSIBILITE NOUS PERMET DE MESURER LE DEGRE DE CONFIANCE A ACCORDER AUX SIMULATIONS. LE CODE DE CALCUL EST ENSUITE VALIDE SUR TROIS POINTS DE FONCTIONNEMENT PERMETTANT LE DIMENSIONNEMENT (REGIME STABILISE). UN ENSEMBLE D'EXEMPLES NOUS MONTRE L'UTILITE DE CE LOGICIEL POUR DES APPLICATIONS FUTURES.
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Publisher: Ed. Techniques Ingénieur
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Languages : fr
Pages : 12
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Author: Nour Eddine Guerrassi
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Languages : fr
Pages : 176
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Un modèle phénoménologique multi-zone, intégrant les derniers sous-modèles physiques connus (aérodynamique, pulvérisation, combustion turbulente, production de suie, frottement piston-chemise...) est développé. II est validé expérimentalement sur la pression cylindre, l'énergie libérée et les transferts de chaleur aux parois, et utilisé pour calculer des grandeurs locales non mesurables sur moteur par exemple : la richesse, la température des gaz, la fraction brûlée, la fraction volumique de suie... La première partie concerne la mesure par PDA (Particle Dynamic Analyser) de la taille et de la vitesse des gouttes dans une chambre de combustion à volume constant à la température ambiante, pour différentes pressions des gaz et différents diamètres de l'orifice d'injecteur. La distribution spatio-temporelle des diamètres de gouttes nous a permis de proposer une nouvelle loi de la fraction volumique en fonction du diamètre normalisé précisant celle publiée par Hiroyasu, ainsi qu'un modèle simplifié décrivant la pulvérisation. Le modèle multi-zone proposé prend en compte le swirl, la turbulence, la pulvérisation, l'échauffement et l'évaporation des gouttes, la production des suies et les transferts thermiques convectif et radiatif. La vitesse tangentielle supposée parabolique est calculée à l'aide des équations de conservation de la masse et du moment cinétique angulaire. La turbulence supposée homogène est calculée à l'aide d'un modèle k-e. En complément de l'aérothermochimie de la combustion, l'energie génerée par frottement piston-chemise est déterminée pour chacun des segments et pour la jupe en considérant les modes de lubrification hydrodynamique et mixte. Contrairement aux travaux antérieurs limites aux phases de compression, combustion-detente, le modèle proposé décrit le cycle complet intégrant les échanges de masse avec l'extérieur. Enfin les mesures des pertes thermiques conduites sur un banc d'essai (mesures globales sur les circuits de refroidissement de la chemise, de la culasse et de l'huile de lubrification et mesures locales en plusieurs positions de la chemise et de la culasse) ont permis l'estimation de la contribution de chaque mode convection, rayonnement et frottement piston-chemise dans les pertes thermiques totales dans la chemise. A pleine charge le frottement piston-chemise représente environ 2% (7,3% à vide) de l'energie introduite soit 12% (27% a vide) des pertes totales calculées pour le piston et la chemise.
Author: Arnaud Gapin
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Languages : fr
Pages : 167
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Le contexte dans lequel s’inscrivent les travaux de thèse est la réduction catalytique sélective des émissions automobiles d’oxyde d’azote (NOx), appelée SCR (Selective Catalyst Reduction). Elle s’effectue par une injection directe à l’échappement d’une solution aqueuse d’urée qui offre une sélectivité favorable vis-à-vis des NOx. Cette technologie comprend également en aval de l’injecteur, un catalyseur dédié qui accélère la cinétique de réduction des NOx. Comme pour tous procédés utilisant un spray, l’efficacité de la SCR dépend des caractéristiques de celui-ci. Aussi les travaux de recherche se sont focalisés sur le spray avec l’analyse des distributions de taille de gouttes, puis la simulation de l’évolution du spray. Le code CFD ne disposant pas d’un modèle d’atomisation primaire adapté, une méthode a été proposée. Cette méthode repose sur l’utilisation de la distribution de taille de gouttes du spray mesurée par un granulomètre à diffraction laser. Pour cela, un modèle de distribution initiale de taille de gouttes a été établi à partir de la fonction Gamma Généralisée à trois paramètres. Ce modèle permet d’obtenir la distribution mathématique de taille de gouttes du spray, qui reproduit la distribution mesurée par le granulomètre. La distribution mathématique ainsi obtenue est utilisée comme distribution initiale du spray dans le code CFD. La validation des résultats de simulation numérique a été effectuée en comparant les distributions de taille de gouttes du spray. Le bon accord entre les résultats de simulation numérique et expérimentaux montre que le modèle mathématique défini à partir des distributions expérimentales comporte la quantité nécessaire d’informations sur le spray.
Author: Xavier Tauzia
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Languages : fr
Pages : 230
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LA REDUCTION A LA SOURCE DES EMISSIONS POLLUANTES DEVIENT UN OBJECTIF PRIMORDIAL LORS DE LA CONCEPTION ET DE L'OPTIMISATION DES MOTEURS DIESEL DE FORTE PUISSANCE, NOTAMMENT POUR LES ENSEMBLES UTILISES EN PROPULSION NAVALE. LE TRAVAIL PRESENTE DANS CE MEMOIRE EST CENTRE SUR CE POINT IMPORTANT, ET SUR LES CONSEQUENCES ENGENDREES SUR LE FONCTIONNEMENT GENERAL DES MOTEURS. COMPTE TENU DE LA TAILLE DES ENSEMBLES CONSIDERES, LA SIMULATION APPARAIT COMME UN MOYEN D'ETUDE ET D'ANALYSE PRIVILEGIE. L'ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE REVELE L'EXISTENCE DE DEUX MODELES INTERESSANTS (UN MODELE DEUX-ZONES ET UN MODELE PHENOMENOLOGIQUE MULTIZONES) MAIS AUSSI LA NECESSITE DE LES ADAPTER A L'ETUDE DES MOTEURS DIESEL DE FORTE PUISSANCE, EN CONSIDERANT PRINCIPALEMENT DEUX POLLUANTS : LES NO#X ET LES FUMEES. LA PROCEDURE DE VALIDATION MENEE SUR DEUX MOTEURS DIESEL SEMI-RAPIDES PRESENTANT DES NIVEAUX DE PUISSANCE DISTINCTS (320 KW/CYL ET 615 KW/CYL) PERMET D'OBTENIR, POUR LES DEUX POLLUANTS RETENUS, UN ACCORD SATISFAISANT, SUR TOUTE L'ETENDUE DU DOMAINE D'EXPLOITATION. LA PRISE EN COMPTE DE MODIFICATIONS VISANT A LIMITER LES EMISSIONS DE NO#X, RELATIVES A L'AVANCE A INJECTION, AU DIAMETRE DES TROUS DES INJECTEURS, AU TAUX DE COMPRESSION, ET A L'ADAPTATION DE LA SURALIMENTATION, TRADUIT EGALEMENT UN BON ACCORD ENTRE LES CALCULS ET LES RELEVES EXPERIMENTAUX. LA SIMULATION DES PRINCIPAUX MOYENS DE DEPOLLUTION A LA SOURCE (DIMINUTION DE L'AVANCE A INJECTION, DIMINUTION DE LA TEMPERATURE D'ADMISSION, RECYCLAGE DES GAZ D'ECHAPPEMENT, ET INJECTION D'EAU) EN REGIME STATIONNAIRE MET EN EVIDENCE LE POTENTIEL DE CHACUNE DE CES TECHNIQUES, NOTAMMENT POUR REPONDRE AUX IMPERATIFS DES REGLEMENTATIONS EN VIGUEUR. MAIS ELLE FAIT EGALEMENT RESSORTIR LES AVANTAGES ET LES INCONVENIENTS LIES A LEUR MISE EN UVRE, PAR RAPPORT A D'AUTRES ASPECTS DU FONCTIONNEMENT DU MOTEUR (CONSOMMATION ET LIMITES D'EXPLOITATION NOTAMMENT). LA COMPARAISON DES RESULTATS FOURNIS PAR LES DEUX MODELES AVEC CEUX DES TRAVAUX EXPERIMENTAUX DISPONIBLES DANS LA LITTERATURE, ETABLIT UNE ASSEZ BONNE CORRESPONDANCE. ENFIN, LE MODELE DEUX-ZONES EST RETENU, EN RAISON DE SA PLUS GRANDE SOUPLESSE, POUR ETUDIER LES EMISSIONS LORS DES PHASES DE FONCTIONNEMENT TRANSITOIRES DES MOTEURS DIESEL, ET EVALUER L'EFFICACITE DES TECHNIQUES DE DEPOLLUTION POUR DEUX CAS TESTS : ECHELON DE CHARGE ET PRISE DE CHARGE SUIVANT UNE LOI HELICE. LES MOYENS DE DEPOLLUTION HABITUELLEMENT UTILISES EN REGIME STATIONNAIRE ONT ICI UNE EFFICACITE LIMITEE. EN REVANCHE, L'ASSISTANCE PNEUMATIQUE DES TURBOCOMPRESSEURS, UTILISEE POUR MAINTENIR UN EXCES D'AIR ELEVE, CONDUIT A DES REDUCTIONS D'EMISSIONS SIGNIFICATIVES, ET A UNE AMELIORATION DES PERFORMANCES DU MOTEUR EN REGIME TRANSITOIRE.
Author: ALAIN.. CHARLET
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Languages : fr
Pages : 200
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LES HUILES VEGETALES ET LEURS DERIVES ONT ETE UTILISES COMME CARBURANT POUR MOTEUR DIESEL DEPUIS LE DEBUT DU SIECLE. MAIS LEUR EMPLOI A TOUJOURS ETE LIMITE PAR DES PROBLEMES D'ENCRASSEMENT ET DE DUREE DE VIE DES MOTEURS. DE PLUS, L'ARRIVEE DES NORMES ANTI-POLLUTION IMPOSE L'ETUDE DE SOLUTIONS PERMETTANT DE REDUIRE LES EMISSIONS. IL APPARAIT QUE L'AUGMENTATION DE LA TEMPERATURE DES GAZ MAIS SURTOUT DE CELLE DES PAROIS DE LA CHAMBRE DE COMBUSTION A PERMIS D'ELIMINER LES ENCRASSEMENTS DES MOTEURS. CETTE AUGMENTATION DE TEMPERATURE EST OBTENUE GRACE A L'ISOLATION THERMIQUE DES PAROIS. L'ETUDE THERMIQUE DE LA CHAMBRE DE COMBUSTION A PERMIS D'EXPLIQUER LA CHUTE DE RENDEMENT PAR L'AUGMENTATION DU COEFFICIENT D'ECHANGE DES PAROIS ISOLEES QUI SURPASSE LARGEMENT LA DIMINUTION DE LEUR CONDUCTIVITE THERMIQUE. UNE SOLUTION POUR REDUIRE LES EMISSIONS POLLUANTES CONSISTE DANS LA RECIRCULATION DES GAZ BRULES OU E.G.R. CETTE TECHNIQUE PERMET DE REDUIRE DE FACON IMPORTANTE LES EMISSIONS D'OXYDES D'AZOTE SANS POUR AUTANT INFLUENCER NOTABLEMENT LES EMISSIONS D'HYDROCARBURES IMBRULES ET DE NOMOXYDE DE CARBONE. CETTE ETUDE A PERMIS D'AMELIORER LE FONCTIONNEMENT DES MOTEURS A HUILE VEGETALE ET DE REDUIRE LES EMISSIONS POLLUANTES A L'ESTER METHYLIQUE DE COLZA
Author: BERTRAND.. MAUNOURY
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Languages : fr
Pages : 282
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UNE ETUDE EXPERIMENTALE DE L'INJECTION, DE L'AUTOINFLAMMATION ET DU DEVELOPPEMENT DE LA COMBUSTION, A ETE ENTREPRISE AU SEIN D'UN CYLINDRE A ACCES OPTIQUE D'UN MOTEUR DIESEL A INJECTION DIRECTE REPRESENTATIF DE LA PRODUCTION. ELLE A ETE ORIENTEE VERS UNE APPROCHE GLOBALE DES PHENOMENES PHYSIQUES INTERVENANT PENDANT, ET APRES, L'INTRODUCTION DE LA CHARGE DANS LA CHAMBRE. LA VISUALISATION DE L'INJECTION A PERMIS DE MIEUX CERNER L'INFLUENCE DES CONDITIONS AERODYNAMIQUES ET THERMODYNAMIQUES REALISEES DANS LA CHAMBRE, SUR LA PULVERISATION DU CARBURANT ET SUR LE DEVENIR DES GOUTTES AINSI FORMEES. LE CHAMP AERODYNAMIQUE PRESENT DANS LE BOL AFFECTE PEU LA PHASE LIQUIDE DU CARBURANT, EXCEPTE DANS DES CAS DE RELATIVEMENT FAIBLES VITESSES DEBITANTES. CEPENDANT DANS UN CAS D'UN SYSTEME COMMON RAIL, A FORTE PRESSION, LA GEOMETRIE DES ORIFICES DE SORTIES, ET LA TECHNOLOGIE DE GUIDAGE DE L'AIGUILLE, APPARAISSENT COMME LES PARAMETRES LES PLUS IMPORTANTS. LES LOIS REGISSANT LA PROGRESSION DU LIQUIDE SONT ALORS DES FONCTIONS POUR LESQUELLES LES CONDITIONS GENERATRICES ARRIVENT AU PREMIER ORDRE. LA COMBUSTION EST DIVISIBLE EN QUATRE PHASES, QUI PEUVENT SE DEROULER SIMULTANEMENT A DIFFERENTS ENDROITS DE LA CHAMBRE. L'INITIATION DES REACTIONS MONTRE UN SPECTRE TRES RICHE ET EST TRES FLUCTUANTE. APRES LEUR APPARITION, LES PREMIERS SITES GROSSISSENT INDEPENDAMMENT. LEUR EXPANSION EST CARACTERISTIQUE D'UNE COMBUSTION EN ENVIRONNEMENT TRES REACTIF, MAJORITAIREMENT PREMELANGE. LA RAPIDITE SOULIGNE UNE INFLAMMATION EN MASSE, SANS FRONT DE FLAMME ETABLI. LES REACTIONS SE COMMUNIQUENT ENSUITE A L'ENSEMBLE DE LA CHARGE, SANS REDUCTION DE LA VITESSE APPARENTE D'EXPANSION. UNE PHASE DE CONVECTION DES ZONES D'OXYDATIONS EST ENFIN NOTABLE. ELLE SOULIGNE LE RALENTISSEMENT DE LEUR PROGRESSION ET LE PASSAGE EN REGIME DE COMBUSTION DE GROUPE AU SEIN D'UN BROUILLARD DE COMBUSTIBLE. VIENT ENFIN LA PHASE D'EXTINCTION, DONT LA DUREE EST LIEE A LA QUALITE AVEC LAQUELLE LE GASOIL A ETE DISPERSE DANS LA CHAMBRE.
Author: Philippe Gyan
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Languages : fr
Pages : 308
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Book Description
Les véhicules particuliers sont le plus fréquemment utilisés sur des trajets courts, dans des conditions thermiques non stabilisées pour le moteur, entraînant ainsi des augmentations significatives de la consommation en carburant et des émissions de polluants. Le temps nécessaire au chauffage de l'habitable croît également, en particulier pour les moteurs diesel à injection directe, qui ont de meilleurs rendements. La présente étude porte sur l'élaboration d'un outil de simulation du comportement thermique transitoire de ces moteurs, à partir d'un logiciel existant THERMOT1, basé sur la méthode nodale. La pression des gaz dans le cylindre, le couple et le régime en sont les entrées essentielles. Une analyse critique a d'abord été effectuée sur THERMOT1, relevant ses insuffisances. A la lumière des analyses bibliograhiques, de nouveaux modèles physiques de sources de chaleur par frottement basés sur la tribologie ont été développés, en particulier pour les paliers de vilebrequin.
