Les moteurs essence à injection directe émettent des particules de suie lors des phases de transitoires rapides. Ce phénomène, encore très mal compris, est pris en compte lors des tests sur les nouveaux cycles d’homologation WLTCa visant à reproduire plus fidèlement l’usage réel des véhicules.
Les simulations numériques à haute résolution de l’écoulement dans la chambre de combustion, capables notamment de résoudre les variations cycle à cycle, permettent d’améliorer la compréhension des mécanismes à l’origine de cette production de suies.
Toutefois si ces calculs, basés sur la simulation aux grandes échelles (LESb), sont aujourd’hui bien maîtrisés pour des points de fonctionnement stabilisés(1), ils n’avaient encore jamais été réalisés pour des transitoires.
Les travaux engagés par IFPEN(2-3), dans le projet ANR Astridec, ont démontré la pertinence de la LES pour traiter cette problématique, au travers de premiers calculs mettant en œuvre notamment un couplage de codes 1D-3D. Ces simulations ont notamment permis de reproduire l’impact des phases transitoires moteurs, i. e. des variations du régime de rotation du moteur (par exemple, une accélération entre 1 000 tr/min et 1 800 tr/min sur la figure), sur l’acoustique dans la ligne d’admission, et donc sur le remplissage et l’aérodynamique dans la chambre de combustion.
Il reste aujourd’hui à affiner les résultats en séparant les composantes moyennes et fluctuantes des champs de vitesses.
Pour cela, deux axes d’étude sont suivis : l’obtention d’une moyenne exploitable par la réalisation de plusieurs transitoires, et la mise en place de post-traitements spécifiques, tels que l’EMDd(4).
a - Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycles.
b - Large-Eddy Simulation.
c - Aerodynamics and Sprays during Transients of Gasoline Direct Injection Engines.
d - Empirical Mode Decomposition.
(1) A. Robert, S. Richard, O. Colin, L. Martinez, L. de Francqueville et al, Proc. Combust. Inst. 35(3), 2015.
(2) B. Roux, IFPEN, Ph.D. thesis 2015.
(3) A. Poubeau, S. Jay, A. Robert, E. Nicoud et al., SAE Technical Paper 2017
DOI : 10.4271/2017-24-0028
(4) M. Sadeghi, K. Abed-Meraim, F. Foucher, C. Mounaïm-Rousselle, iTi Conference on Turbulence, Bertinoro, Italie, sept. 2014.
Contact scientifique : adele.poubeau@ifpen.fr