Optimisation du Rendement thermodynamique du cycle Diesel par
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Optimisation du Rendement thermodynamique du cycle Diesel par
Équipe Énergétique des Moteurs à Combustion Interne Laboratoire de Mécanique des Fluides – UMR CNRS 6598 Optimisation du Rendement thermodynamique du cycle Diesel par action sur le dégagement de chaleur – Etude théorique et expérimentale Niveau: thèse Durée: 3 ans L’évolution actuelle des contraintes environnementales, visant en particulier à réduire les émissions de gaz à effet de serre, conduit à s’interroger sur les différentes voies envisageables pour réduire la consommation des moteurs à combustion interne. Dans cette optique, le cycle Diesel, notamment semble prometteur. Il est facile de montrer, par une étude théorique simplifiée, que la façon dont l’énergie contenue dans le carburant est libérée au cours du cycle a une influence importante sur le rendement de ce dernier. Cependant, jusqu’ici, la flexibilité limitée des système d’injection en matière de taux d’introduction du carburant ont fait porter les efforts essentiellement sur la réduction du pic de prémélange, dans le but de réduire bruit et émissions de Nox, notamment par l’utilisation de pré-injections. L’objectif de cette thèse est d’envisager des modifications beaucoup plus importantes du dégagement de chaleur, afin de déterminer le dégagement de chaleur optimum en terme de rendement de cycle. Le candidat devra pour mener à bien ces travaux, utiliser le code de simulation zérodimensionnel du fonctionnement d'un moteur Diesel Selendia développé au Laboratoire, ainsi que le logiciel d'optimisation mathématique multi critère Mode Frontière. Dans un premier temps, l’aptitude des sous modèles utilisés dans Selendia à simuler des dégagements de chaleur particuliers devra être vérifiée, et , le cas échéant, étendue. Pour ce faire une étude expérimentale sera mené sur un moteur standard en faisant varier dans la limite des possibilités du système d’injection, le taux d’introduction du carburant (modification de la pression du rail, injections multiples par exemple). Les résultats obtenus, en terme de dégagement de chaleur, d’évolution de la pression cylindre ou d’émissions polluantes serviront à la validation du code. Dans un deuxième temps, l’optimisation proprement dite sera menée, en intégrant les différentes contraintes existantes : tenue mécanique et production d’émissions polluantes par exemple, mais sans s’interroger sur la réalisation pratique du dégagement de chaleur. L’influence de paramètres tels que l’excès d’air ou le taux de compression, voire la température d’admission ou le taux de recyclage des gaz sur le résultat final de l’optimisation sera également recherchée. Le taux d’introduction du carburant permettant un dégagement de chaleur optimum devra être précisé. Enfin, l’étude sera complétée par une phase de réalisation expérimentale. A partir du système existant ou en envisageant de nouveaux systèmes d’injection (injecteurs multi nappes, séquentiels, dissymétriques, etc..), on cherchera à approcher le taux d’introduction et le dégagement de chaleur optimal. Les résultats en terme de consommation et d’émissions seront confrontés aux prévisions de la simulation. Contact : [email protected] ECOLE CENTRALE DE NANTES, MEMBRE DE L'INTERGROUPE DES ECOLES CENTRALES 1, rue de la Noë. B.P. 92101 44321 Nantes Cedex 3. France. Tél: 02 40 37 16 00. Télex: ECNTES 711 716 F. Fax: 02 40 74 74 06