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RÉSUMÉ
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).
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Lire l’articleAuteur(s)
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Alain ALEXANDRE : Responsable Analyse Système au laboratoire d’Études Thermiques de l’ENSMA
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Ludovic TOMASELLI : Ingénieur Adaptation Moteur chez PSA Peugeot Citroën
INTRODUCTION
Le dossier porte sur la phénoménologie des transferts thermiques dans les moteurs à combustion interne. Son prolongement décrit la modélisation du moteur dans son intégralité à l’exception des conditions limites : les flux transmis aux parois par la combustion (traité en ) et les flux générés par frottement. Rappelons que le but final de cette série est une modélisation énergétique globale d’un moteur Diesel permettant de mettre en situation un moteur complet muni de ses boucles de refroidissement. Ce modèle, associé à un profil de mission et à un environnement externe en température, doit permettre de simuler l’évolution temporelle thermique du moteur ainsi que sa consommation en carburant pour une architecture et un pilotage des boucles de refroidissement donnés.
Le présent dossier va donc s’attacher à présenter en premier lieu les conditions limites liées au frottement puis à bâtir à l’aide du concept nodal un réseau thermique et fluidique global permettant de faire des simulations centrées soit sur la combustion, soit sur l’analyse des flux thermiques transitant dans le moteur et plus généralement des simulations mettant en situation le moteur dans son intégralité. Sont alors accessibles toutes les grandeurs énergétiques concernant un groupe motopropulseur, à savoir : les débits fluides dans chacun des circuits, la température en tout point des parois et des fluides, les flux échangés sur toute surface, et, ce qui est nouveau dans une telle approche, la consommation instantanée du moteur.
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3. Conclusion
Outre les flux thermiques et températures obtenues lors des évolutions transitoires, il a été montré que la notion de consommation en carburant était associée à l’évolution thermique du moteur par le biais d’un dialogue entre architecture thermique et thermodynamique liée à la combustion (figure 17).
Cette utilisation de la démarche d’analyse système est très riche puisqu’elle permet de quantifier la réaction de paramètres dimensionnels architecturaux et de pilotage des circuits de refroidissement sur l’ensemble du groupe moto propulseur (GMP).
L’originalité de l’outil exploité ici réside principalement dans le fait qu’il décrit de manière formelle la physique du système et qu’il est un des seuls à être interfacé à un modèle prédictif complet de la combustion. Ces caractéristiques lui offrent un haut degré de validation tout en limitant le nombre de données d’entrée issues de la mesure. Une voie est ainsi ouverte pour toute élaboration de stratégies de contrôle/commande associées au développement des systèmes de refroidissement.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - HABSCHI (F.) - Étude expérimentale et numérique des transferts de chaleur en contact lubrifié localisé en vue d’une application aux moteurs. - Thèse de Doctorat de l’Université de Paris VI (1992).
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(2) - TOMASELLI (L.) - Amélioration de la consommation et de la dépollution des moteurs thermiques automobiles par optimisation des systèmes de refroidissement. - Thèse de Doctorat de l’Université de Poitiers (2000).
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