SIMULATION DE L'INFLUENCE DES PARAMETRES DE FONCTIONNEMENT DES MOTEURS DIESEL SURALIMENTES SEMI-RAPIDES SUR LES EMISSIONS POLLUANTES ETUDE EN REGIME STATIONNAIRE ET DYNAMIQUE APPLICATION AUX ENSEMBLES UTILISES EN PROPULSION NAVALE PDF Download
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Author: Xavier Tauzia
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Languages : fr
Pages : 230
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Book Description
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: Xavier Tauzia
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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: American Society of Mechanical Engineers. Internal Combustion Engine Division. Technical Conference
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Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 590
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Author: American Society of Mechanical Engineers. Internal Combustion Engine Division. Technical Conference
Publisher:
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Category : Internal combustion engines
Languages : en
Pages : 188
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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.
Author: Alain Maiboom
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Languages : fr
Pages : 518
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La réduction à la source des émissions polluantes (principalement NOx et particules) est un objectif primordial lors de la conception et de l’optimisation des moteurs Diesel de propulsion automobile. Dans ce cadre, le travail présenté dans ce mémoire vise à mieux comprendre l’influence des caractéristiques thermodynamiques et de la composition des gaz d’admission (via la recirculation de gaz d’échappement) sur la combustion et les émissions d’un moteur Diesel.L’étude bibliographique fournit une synthèse des principales connaissances à ce jour sur le déroulement de la combustion Diesel à injection directe et sur la formation des émissions polluantes, et permet d’identifier des modèles de jet et de combustion. Une étude expérimentale locale menée sur un moteur Diesel mono cylindre à accès optique apporte certaines informations nouvelles sur le déroulement de la combustion à faible charge, en milieu dilué et non dilué, pour des combustions avec et sans pré injection, et permet de tester et d’adapter certains des modèles relatifs à la description du jet de carburant. Ces derniers sont alors utilisés pour développer un modèle de combustion phénoménologique multi zones original, basé sur la description de Dec et al., permettant notamment d’évaluer les évolutions des températures de flamme et de cœur de jet, de la longueur d’accroche de flamme et la richesse correspondante. Une large campagne expérimentale est ensuite menée sur un moteur 2 litres de série modifié, avec deux configurations de recirculation de gaz d’échappement (EGR) : haute pression (HP) et basse pression (BP), et dont les résultats sont analysés pour partie à l’aide du modèle de combustion. Les caractéristiques thermodynamiques et la composition des gaz d’admission sont modifiées de façon séparée afin d'isoler l'influence de ces différents paramètres sur les émissions et le déroulement de la combustion (dégagement de chaleur instantané), en particulier lors de l’utilisation de forts taux de recirculation de gaz d’échappement ; différents points de fonctionnement sont étudiés. Les évolutions des émissions de NOx et de particules sont le résultat de processus complexes et de phénomènes antagonistes ; dans la plupart des cas, des explications sont proposées. Finalement, des régimes de combustion à très faibles émissions de NOx et de particules sont décrits et analysés, et des voies de réduction des émissions de NOx en maintenant constant le niveau d’émissions de particules et la consommation spécifique sont proposées, en particulier à l’aide de la boucle EGR BP.
Author: Guanqin Ma
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Languages : fr
Pages : 226
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Book Description
Dans le cadre de la réduction des émissions polluantes et de la consommation de carburant des moteurs à combustion interne, ces dernières années ont vu le développement de modes de combustion à allumage par compression partiellement prémélangés (LTC, PCCI,..) pour lesquels la cinétique chimique joue un rôle important. Dans ce contexte, le travail présenté dans ce mémoire vise à développer un modèle phénoménologique 1D multizone de combustion Diesel, basé sur un modèle de spray évolué et intégrant différents niveaux de description de la cinétique chimique. L’étude bibliographique réalise un aperçu sur la physique de combustion Diesel et sa modélisation, où l’accent est mis sur les modèles phénoménologiques existants à ce jour. Le modèle élaboré est basé sur la modélisation de spray 1D transitoire de Musculus et al., à laquelle de nombreux développements et améliorations sont apportés, pour passer d’un spray inerte en milieu infini à un spray vaporisant puis brûlant en milieu confiné. Plusieurs approches du calcul de taux de réaction sont envisagées, allant jusqu’à la résolution d’un mécanisme chimique détaillé avec CHEMKIN. Le modèle permet d'analyser l'évolution d'un spray Diesel pendant toute la durée du processus de combustion, de calculer non seulement les paramètres globaux comme la pénétration, l'angle de spray, le délai d’inflammation, la pression et le taux de dégagement de chaleur, mais aussi les paramètres locaux, comme la température et la composition de chaque zone. Ce modèle est tout d’abord confronté à des résultats expérimentaux obtenus dans un réacteur à volume constant(base de données «Engine Combustion Network»).. Il permet de retrouver qualitativement les différentes phases de la combustion (délai, combustion de pré mélange puis établissement d’une flamme de diffusion). L’influence des paramètres du modèle est analysée puis il est confronté à des résultats expérimentaux de sensibilité à la fraction d’O2 et à la température ambiante. Le modèle est ensuite utilisé pour simuler le déroulement de la combustion dans le cas d’un moteur Diesel automobile, avec une chambre à volume variable et des interactions spray / paroi. Là encore, l’influence des quelques paramètres du modèle est étudiée, puis les résultats sont comparés avec des données expérimentales dans de nombreuses configurations impliquant les principaux paramètres de réglage : injection simple ou utilisation d’une injection pilote, pression d’injection, pression de suralimentation, taux d’EGR... Finalement, le modèle développé permet de retrouver des tendances qualitatives, avec un accord quantitatif plus ou moins correct selon les cas et un nombre de paramètres de réglage très restreint.
Author: Mohamed Ali Djemal
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Languages : fr
Pages :
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« Ce mémoire porte sur le développement d’un simulateur pour le moteur Diesel en vue d’étudier l’impact de la pression à l’admission sur les performances et le comportement dynamique du moteur. L’approche proposée est structurée en plusieurs étapes combinant la modélisation du cycle thermodynamique, la création du modèle sur le logiciel Gt-Power, la simulation, et enfin, l’analyse des résultats et l’influence de la pression de l’air à l’admission sur les performances du moteur. Cette combinaison permet, d’une part de minimiser les coûts des efforts expérimentaux et, d’autre part, une modélisation prédictive structurée et efficace qui permettra de définir les conditions nécessaires pour obtenir un fonctionnement optimal de notre modèle. Le premier chapitre présente une introduction générale, le principe de fonctionnement du moteur Diesel, et les caractéristiques fondamentales du cycle thermodynamique. Dans le deuxième chapitre, on présentera les principaux sous-systèmes du moteur diesel, ensuite, une étude bibliographique sur les différentes techniques de détection de défauts. Le troisième chapitre est consacré à la modélisation du cycle thermodynamique dans la chambre de combustion. Pour cela, on a utilisé l’approche de modélisation zéro dimensionnel (0D) qui est une méthode très utile pour prédire les caractéristiques de fonctionnement d’un moteur. Dans la quatrième partie, une présentation du logiciel GT-Power, les spécifications techniques du banc d’essai, la construction et la validation du modèle, et enfin les configurations des paramètres nécessaires pour la simulation. Le dernier chapitre présente une comparaison entre les résultats obtenus après la simulation. La validation expérimentale des résultats obtenus a été réalisée sur un moteur Baudouin Diesel 6 cylindres de 331 kW (450 HP) et une vitesse maximale de 1800 tr/min. Les résultats obtenus ont permis de confirmer la faisabilité et l’efficacité du modèle. -- Mot(s) clé(s) en français : Simulateurs Diesel ; Cycle thermodynamique ; GT-power ; Modélisation zéro dimensionnel (0 D) ; Modèle prédictif. »--
Author: Jean-François Hetet
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Languages : fr
Pages : 242
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simulation de moteurs diesels a bas taux de compression (btc) avec suralimentation bi-etagee par turbocompresseur. Etude des limites d'exploitation et du phenomene de pompage
Author: Rabih Omran
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Languages : fr
Pages : 196
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Book Description
Le transport routier est l’un des contributeurs majeurs au réchauffement climatique et à la pollution de l’air. La réduction de ces effets, passe par la minimisation de la consommation de carburant, dans le respect des réglementations imposées. Dans cette thèse, nous proposons une procédure automatique pour déterminer les valeurs optimales des paramètres de contrôle du moteur Diesel, satisfaisant les critères de consommation et émissions minimales, dans toute sa plage de fonctionnement, en régime dynamique. Ce contrôle comprend deux étapes : une recherche préalable « Off Line » des valeurs optimales des paramètres, suivie d’une intégration des valeurs obtenues dans un contrôleur à réseaux de neurones « On Line ». Dans ce but, des modèles sont d’abord élaborés pour décrire le comportement mécanique du moteur et les émissions elles-mêmes (CO2, CO, HC, NOx, PM), en suivant deux approches : les modèles physiques en valeurs moyennes et les réseaux de neurones. Les coefficients de ces modèles sont identifiés à partir des données expérimentales, acquises sur banc d’essais moteur. Ensuite l’optimisation est faite « Off Line » sur un ordinateur puissant dans le but d’obtenir les cartographies dynamiques multidimensionnelles décrivant les valeurs à attribuer aux paramètres de contrôle, sur un cycle (par exemple NEDC) ou sur toute la plage de fonctionnement du moteur. L’exploitation directe des résultats d’optimisation exige cependant un nombre très important de cartographies. Or l’ECU n’a pas actuellement la capacité de mémoriser ni de gérer toutes ces cartes. Les cartographies dynamiques constituent alors la base d’apprentissage permettant de déterminer les valeurs des poids et biais d’un contrôleur à réseaux de neurones. Ce contrôleur a l’avantage de reproduire « On Line » et avec une grande précision les paramètres de contrôle optimaux, dans un temps de calcul très court. Il est donc exploitable dans les applications moteur en temps réel. Nous avons appliqué cette méthodologie, en tout ou partie, à trois moteurs différents. Sur un moteur automobile répondant aux normes Euro 5 et commandé via 12 paramètres de contrôle, nous avons établi et validé un modèle physique du mouvement du vilebrequin et des modèles des émissions à réseaux de neurones. Le modèle physique est basé sur des modèles empiriques de la PMI et de la PMF et sur le calcul de la charge du véhicule (frottements roues-sol, traînée aérodynamique, inertie véhicule) rapportée sur l’axe du vilebrequin. Sur un second moteur automobile répondant aux normes Euro 3 et commandé via 6 paramètres de contrôle, nous avons établi des modèles à réseaux de neurones du mouvement du vilebrequin et des émissions. Les modèles des émissions sont précis et fiables alors que le modèle du vilebrequin manque de précision à cause de l’insuffisance des données d’apprentissage. Ensuite ces modèles sont exploités pour minimiser les émissions du moteur sur le cycle NEDC. Les résultats d’optimisation montrent les effets contradictoires du débit Pilot, des avances à l’injection Main et Pilot et de la pression rail, sur l’émission des NOx et de l’opacité et éventuellement le compromis à faire entre la réduction des NOx et des PM. Sur un moteur de poids lourds commandé via la géométrie variable du turbocompresseur, nous avons établi des modèles physiques en valeurs moyennes du moteur et un modèle semi-empirique de l’opacité. Un contrôleur du débit d’air, à réseaux de neurones, construit d’après les valeurs optimales de la géométrie variable de la turbine et des variables moteur minimisant l’opacité, a été exploité sur des simulations en temps réel du moteur. Sur des trajets dynamiques, l’opacité est réduite jusqu’à 70%, montrant tout l’intérêt de ce contrôleur. Cette méthodologie peut être étendue, sans restriction, à plusieurs variables à commander.
Author: Nicolas Dronniou
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Languages : fr
Pages : 675
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Book Description
Du fait de leur potentiel pour réduire les émissions polluantes, les stratégies de combustion homogène ont été étudiées sur la base de moteurs Diesel de véhicules industriels. Les stratégies d’injection multiple où seulement une partie du carburant est injectée pendant la phase de compression ont d’abord été étudiées sur moteur monocylindre. La combinaison de cette stratégie avec des forts taux d’EGR a alors permis une réduction significative des émissions jusqu’à la pleine charge du moteur. Dans une seconde approche, des expériences ont été réalisées pour améliorer la formation du mélange pour les stratégies de combustion en pré-mélange total. L’utilisation d’injecteurs à double angle de nappe avec diamètre de trou réduit s’est alors avérée très prometteuse car elle a permis de faire fonctionner le moteur à la limite de la stoechiométrie tout en garantissant de faibles niveaux de suies et de consommation. Un moteur multicylindre bi-mode combinant des stratégies de combustion en pré-mélange et Diesel conventionnelle a enfin été étudié pour prendre en compte les contraintes existant dans de réelles applications moteur. Un travail de simulation a été effectué en support de tous ces résultats expérimentaux. Des simulations Star-CF/RIF ont été réalisées pour analyser les interactions jet-paroi et améliorer la géométrie des chambres de combustion. Des études paramétriques ont également été effectuées avec le code de calcul CHEMKIN pour mettre en évidence l’influence de la cinétique chimique sur les mécanismes de combustion. Dans ce contexte, le modèle une-zone initial a été largement modifié pour ajouter la possibilité de calculs multizone et incorporer des modèles de jet.
