Amélioration du rendement à charge partielle des moteurs Diesel de

Équipe Énergétique des Moteurs à Combustion Interne
Laboratoire de Mécanique des Fluides – UMR CNRS 6598
Amélioration du rendement à charge partielle des moteurs Diesel de
propulsion automobile – Etude théorique et expérimentale
Niveau: thèse
Durée: 3 ans
Les moteurs Diesel sont connus pour posséder à pleine charge un rendement
énergétique élevé, supérieur à celui des moteurs à allumage commandé. Cependant, dans le
cadre de la propulsion automobile, ils sont le plus souvent utilisés dans des zones de charge
partielle ou faible charge dans lesquelles leur rendement est beaucoup moins favorable.
Plusieurs voies sont explorées pour améliorer ce point, qui cherchent à faire fonctionner le
moteur dans des zones plus favorables: hybridation, système "stop and go", transmission
élaborées, down-sizing.
Une voie alternative et complémentaire consiste à tenter d'élargir les zones de rendement
favorables, notamment en intensifiant l'utilisation de composant "à géométrie variable", de
façon à les adapter au mieux au point de fonctionnement considéré.
L'objectif de cette thèse est de proposer une liste des principaux paramètres
susceptibles d'influencer le rendement thermodynamique d'un moteur Diesel aux charges
partielles, puis de mettre en place une méthodologie permettant d'évaluer les valeurs
optimales de ces paramètres permettant de maximiser le rendement.
La première partie de la thèse consiste à dresser une liste des paramètres influant de
manière directe ou indirecte, sur le rendement thermodynamique du cycle, puis à les classer
par ordre d'importance (ordre1, ordre 2,…). Pour ce faire, le candidat s'appuiera sur une étude
bibliographique recensant les travaux déjà menés en la matière, tant sur le plan expérimental
que théorique. Le recours au logiciel selendia développé au laboratoire, et décrivant le
fonctionnement thermodynamique d'un moteur sera également envisagé. En cas de doute sur
la pertinence de certains résultats, des études expérimentales sur banc d'essai moteur pourront
également être réalisées. Le candidat devra en outre mettre en évidence les interactions
existant entre les différents paramètres d'influence.
Dans un deuxième temps, il s'agira de déterminer par simulation les valeurs optimales
des différents paramètres d'influence afin d'optimiser le rendement tout en respectant les
contraintes habituelles en matière d'émissions ou de pression et températures maximales par
exemple. Pour ce faire, le code Selendia sera exploité à l'aide du logiciel d'optimisation
multicritère mode frontière. La validité des sous modèles de Selendia devra être contrôlée
lorsque certains paramètres s'éloignent de leurs valeurs habituelles. A ce stade, l'obtention
pratique des valeurs optimales ne sera pas considérée.
Enfin, la dernière phase consistera à tester expérimentalement les solutions retenues.
Une première approche sera de réaliser une optimisation en utilisant les variations de
paramètre autorisées par le moteur existant. Puis, par la suite, des systèmes innovants
permettant des variations plus importantes ou affectant des paramètres initialement figés
pourront être testés.
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