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Systèmes Moteurs et Véhicules

Bien diluer pour moins consommer

La combustion en milieu réactif dilué par des gaz brûlés, à forte charge, est aujourd'hui considérée comme un point de passage clé pour la mise au point des futurs moteurs. Dans le cas des moteurs à allumage commandé, la dilution peut notamment contribuer à l'amélioration du rendement. Néanmoins, une dilution importante peut mener à une augmentation des variabilités cycliques qu'il est nécessaire de maîtriser.

Antonio Pires Da Cruz
Christian Angelberger

Antonio Pires Da Cruz
Direction Techniques d'applications énergétiques
antonio.pires-da-cruz@ifpen.fr

Christian Angelberger
Direction Techniques d'applications énergétiques
christian.angelberger@ifpen.fr

Afin d'optimiser l'utilisation de la dilution, il est nécessaire de lever un certain nombre de verrous scientifiques quant à l'impact des gaz diluants, par exemple sur la cinétique chimique de la combustion, sur les caractéristiques de la combustion turbulente, sur l'allumage et sur la propagation de flammes en milieu dilué.

La compréhension et la maîtrise des mécanismes physiques sont devenues un axe majeur pour IFPEN dans l'accompagnement scientifique du développement des futures motorisations. Elles s'appuient notamment sur des outils de simulation validés. IFPEN a ainsi largement contribué au développement d'outils CFD 3D de simulation aux grandes échelles (LES, Large Eddy Simulation), domaine où il a acquis un leadership mondial. Ces outils sont bien adaptés à la simulation des écoulements réactifs dans les moteurs à combustion interne. Ainsi, la LES s'est montrée essentielle pour l'étude des combustions anormales et des variabilités cycliques dues notamment à l'utilisation de gaz diluants.

Les études menées ont d'une part contribué à identifier les principaux phénomènes responsables pour ces variations (1), et d'autre part permis d'intégrer les résultats de simulations 3D complexes à des outils de simulation système 0D. Ces derniers constituent aujourd'hui un vecteur important de valorisation de la LES appliquée aux moteurs thermiques.

Publications

  • (1) B. Énaux, V. Granet, O. Vermorel, C. Lacour, C. Pera, C. Angelberger,
    T. Poinsot, LES study of cycle-to-cycle variations in a spark ignition engine, Proc. Combust. Inst., 2011, 33(2), 3115-3122.
    >> DOI: 10.1016/j.proci.2010.07.038
  • (2) G. Lecocq, S. Richard, J.-B.Michel, L. Vervisch, A new LES model coupling flame surface density and tabulated kinetics approaches to investigate knock and pre-ignition in piston engines, Proc. Combust. Inst., 2011, 33(2), 3105-3114.
    >> DOI: 10.1016/j.proci.2010.07.022

 

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