L’impact des paramètres des fonctionnement sur le rendement de moteur diesel.

Abstract

Le rapport volumétrique de compression est de l’ordre de 20 de sorte que le rendement d’un moteur Diesel est meilleur que celui d’un moteur fonctionnant selon le cycle de Beau de Rochas. On constate, d’autre part, que le rendement est meilleur si B reste petit ; il est important de garder B aussi proche que possible de 1 ce qui nécessite une combustion la plus brève possible. Les moteurs diesel permettent d'associer un rendement thermique très élevé à une excellente combustion du carburant, ce qui réduit les émissions de carbone. Leur inconvénient est d'émettre des oxydes d'azote (NOx) et des particules. En effet, si l'on tente de réduire les uns en modifiant la conception du moteur, on augmente les autres. Par exemple, si l'on utilise des températures très élevées dans la chambre de combustion, on réduit les émissions de suie, mais on augmente celles d'oxyde d'azote. Il faut cherché le moyen le plus efficace pour respecter les réductions drastiques des émissions d'oxyde d'azote des moteurs diesel, qui seront imposées par la législation, à court et moyen terme. Les outils de modélisation ont prouvé leur efficacité en réduisant le nombre d'expériences nécessaires pour prévoir avec exactitude la formation du mélange carburant et les performances résultantes des moteurs à combustion interne. Les recherches menées dans les laboratoires de Ford-Werke AG en Allemagne se sont concentrées sur l'amélioration de la modélisation par dynamique des fluides (CFD) des frottements sur les parois et du transfert thermique dans les cylindres du moteur. Dans ce but, on a pris en compte la circulation du liquide de refroidissement (nécessaire pour refroidir les composants du moteur et éviter les hautes températures qui seraient préjudiciables à l'huile de lubrification). On a ensuite cherché à valider ce modèle amélioré de transfert thermique, pour des configurations idéales d'écoulement, en le comparant avec des données résultant d'expériences et de simulation des grandes échelles pour le calcul de l'écoulement des gaz et de l'eau, les maillages de simulation ont été générés à partir de modèles CAO des composants de la chambre de combustion et du circuit de refroidissement dans la chemise des cylindres du moteur. Au final, l'exactitude des résultats du nouveau modèle (qui associe la dynamique des fluides et les éléments finis) a clairement été démontrée, lorsqu'il est utilisé pour calculer les températures du métal d'un moteur diesel moderne تبلغ نسبة الضغط الحجمي 20 بحيث تكون كفاءة أ محرك الديزل أفضل من المحرك الذي يعمل وفق دورة Beau de Rochas. ومن ناحية أخرى، نلاحظ أن العائد يكون أفضل إذا ظل B صغيرًا؛ من المهم الاحتفاظ ب أقرب ما يمكن إلى 1 مما يتطلب أقصر احتراق ممكن. تتيح محركات الديزل الجمع بين الكفاءة الحرارية العالية جدًا والكفاءة الممتازة احتراق الوقود، مما يقلل من انبعاثات الكربون. عيبهم هو الانبعاث أكاسيد النيتروجين (NOx) والجزيئات. وبالفعل، إذا حاولنا تقليل البعض عن طريق تعديل تصميم المحرك، فإننا نزيد من آحرون. على سبيل المثال، إذا تم استخدام درجات حرارة عالية جدًا في غرفة الاحتراق، فإننا يقلل من انبعاثات السخام، ولكنه يزيد من انبعاثات أكسيد النيتروجين. ويتعين علينا أن نسعى إلى إيجاد السبيل الأكثر فعالية للامتثال للتخفيضات الجذرية في الانبعاثات. أكسيد النيتروجين من محركات الديزل والتي ستفرض بتشريعات على المدى القصير والمتوسط. أثبتت أدوات النمذجة فعاليتها في تقليل عدد التجارب ضروري للتنبؤ بدقة بتكوين خليط الوقود وأدائه الناتجة عن محركات الاحتراق الداخلي. تم إجراء الأبحاث في مختبرات Ford-Werke AG في ألمانيا ركز على تحسين نمذجة ديناميكيات موائع الاحتكاك (CFD). على الجدران وانتقال الحرارة في اسطوانات المحرك. ولهذا الغرض أخذنا بعين الاعتبار حسابات لتداول المبرد (ضروري لتبريد مكونات المحرك وتجنب درجات الحرارة المرتفعة التي من شأنها أن تضر زيت التشحيم). سعينا بعد ذلك إلى التحقق من صحة نموذج نقل الحرارة المحسن هذا تكوينات التدفق المثالي ومقارنتها بالبيانات الناتجة عن التجارب و محاكاة بمقاييس كبيرة لحساب تدفق الغازات والمياه وشبكات تم إنشاء المحاكاة من نماذج CAD لمكونات غرفة الاحتراق ودائرة التبريد في بطانة اسطوانة المحرك. في نهاية المطاف، دقة نتائج النموذج الجديد (الذي يجمع بين ديناميكيات الموائع و العناصر المحدودة) تم إثباتها بشكل واضح، عند استخدامها لحساب درجات حرارة معدن محرك الديزل الحديث