Alain ALEXANDRE

Cet article porte sur la modélisation thermique des moteurs et plus principalement sur les simulations numériques. Dans un premier temps, les conditions limites liées au frottement sont ainsi évoquées, et l’ensemble de l’architecture logicielle globale est prise en compte (flux thermiques et liens informatiques entre modèles). L’exploitation des simulations informatiques, notamment les simulations des écoulements, de la combustion et de l’intégration du modèle de combustion au modèle d’architecture, sont ensuite présentées. Pour terminer, une analyse physico-chimique des alliages magnétiques doux industriels est proposée (modèle simplifié, constantes électromagnétiques, imperfections des alliages, etc).

Le modèle parfait d'un moteur doit permettre de suivre son évolution temporelle thermique, ainsi que sa consommation en carburant. La modélisation du moteur est ici décrit dans son intégralité et en particulier celle de la combustion, dont les éléments clés sont rappelés en détail. Par la suite, le modèle thermodynamique à une zone, puis le modèle thermodynamique à plusieurs zones (modèle à deux zones et modèle à zones multiples de gaz brûlés) sont très largement étudiés. Pour terminer, une étude de l’architecture du logiciel de combustion est proposée, à l’aide de certains aspects, tels que la modélisation du remplissage et de la vidange du cylindre à travers les soupapes, la loi de combustion, ou encore l’exploitation du modèle de combustion.

Le modèle de comportement numérique est devenu un outil incontournable dans la mise au point des moteurs thermiques. Cet article applique cette approche à un moteur Diesel injection directe. Après une introduction sur la problématique de la simulation numérique dans le processus d’ingénierie, chaque modèle (moteur, système de refroidissement et lubrification) est décrit et illustré. Cet outil gère les transferts thermiques et les circulations fluides. Il permet à la fois l’étude précise de la sensibilité aux paramètres de contrôle de la fonction refroidissement, et le développement de stratégies de contrôle-commande et de régulation associées au système de refroidissement.

La législation européenne en matière de pollution limite les émissions de CO2 des voitures. Lorsqu'on analyse le fonctionnement des moteurs, il apparaît que la formation et les traitements des émissions polluantes sont essentiellement associés à des processus thermochimiques complexes fortement dépendants des paramètres thermiques. L’aspect énergétique des transferts thermiques au sein des moteurs est donc de plus en plus un élément dimensionnant.