CONTRIBUTION A LA MODELISATION UNIDIMENSIONNELLE DES SOUPAPES DE MOTEURS A COMBUSTION INTERNE. ETUDES EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE

• Main Author: Piton, Adrien
• Language: FRE
• Published: Ecole centrale de nantes - ECN 2011
• Subjects: [PHYS:MECA:MEFL] Physics/Mechanics/Mechanics of the fluids; [SPI:MECA:MEFL] Engineering Sciences/Mechanics/Fluids mechanics; moteur à combustion interne; onde de pression; dynamique des gaz; soupape; transferts thermiques; écoulement unidimensionnel
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00877187; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/87/71/87/PDF/2011_ThA_se_Piton.pdf; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/87/71/87/ANNEX/Soutenance_APiton_20111012-v07.ppt

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 StVenant, Benson et Blair. L'étude des hypothèses de ces trois modèles ayant montré leur équivalence en écoulement sortant d'une tubulure, l'accent est mis sur 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 thermiques est proposé. Son étude théorique permet d'évaluer l'impact de ces transferts sur la vidange et le remplissage du cylindre.