Présentation de l’exercice

Dans cet exercice, on cherche à étudier un moteur diesel en le représentant par un cycle mixte prenant en compte une combustion mixte en trois étapes, et en suivant l’évolution des propriétés du fluide thermodynamique, tel que présenté dans la séance S36 [THELLIEZ, 1989].

Le moteur diesel brûle 43 g de combustible (gaz pur de formule C_7,2H_13,42) par kg d’air comburant. Sa pression maximale est de 80 bars, et sa température maximale de 2100 K.

On tient compte d’un taux de recirculation des gaz de 3,3 % en masse. Les pertes thermiques par les parois de la chambre de combustion sont de 19 %.

Les rendements isentropiques de compression et de détente sont égaux à 0,9.

Le paramétrage du modèle est expliqué en détail dans la note téléchargeable à partir du lien ci-dessous. Dans les étapes qui suivent, nous présenterons les points principaux. Les valeurs numériques données oralement diffèrent légèrement de celles de cette note, les initialisations n’étant pas tout à fait les mêmes.

Référence cours :

tome 2, sections 3.2.4 et 3.5.7

Référence publication :

M. THELLIEZ, Analyse énergétique des cycles des moteurs à combustion interne au moyen d’un cycle théorique associé, Entropie, 1989, n° 148, pp. 41-49.

Pour suivre la présentation, passez à l’étape suivante.

Note de modélisation du moteur Diesel (pdf, 1264 Ko)

(Séance réalisée le 22/02/05 par Renaud Gicquel)

Modèle de moteur Diesel

Définition des corps

Entrées de fluide

air ambiant
combustible

Mélangeur

admission diesel

Sorties de chambres de combustion

prod diesel 1, 2 et 3

Affichage de la composition d’un gaz

Définition du corps en sortie de chambre de combustion

Définition du corps en sortie de mélangeur

Paramétrage du mélangeur

Compression en système fermé

Combustion à volume constant

Combustion à pression constante

Combustion à température constante

Détente en système fermé

$ρ_{56} = \frac{V_{6}}{V_{5}} = \frac{m_{6} v_{6}}{m_{5} v_{5}} = \frac{v_{6}}{v_{5}}$ puisque $m_{6} = m_{5}$

$ρ = \frac{V_{6}}{V_{2}} = \frac{m_{6} v_{6}}{m_{2} v_{2}} = \frac{m_{5} v_{6}}{m_{2} v_{2}}$

$ρ = \frac{V_{1}}{V_{2}}$

$v_{6} = ρ \frac{m_{2} v_{2}}{m_{5}} = \frac{m_{1}}{m_{5}} v_{1}$

Modèle paramétré

Récapitulatif

Cet exercice vous a permis d’étudier un moteur Diesel en le représentant par un cycle mixte prenant en compte une combustion mixte en trois étapes, et en suivant l’évolution des propriétés du fluide thermodynamique, tel que présenté dans la séance S36.

Un tel modèle est beaucoup plus réaliste que ceux qui sont basés sur les cycles théoriques habituels, mais la contrepartie est que son paramétrage est relativement délicat, notamment pour toutes les évolutions qui prennent place en système fermé.

Il faut noter que le recalcul ne peut ici être totalement automatisé avec les seuls outils du noyau de Thermoptim. Cela vient de ce que la combustion dans le cylindre du moteur est représentée comme une séquence de trois combustions en système fermé : tout d’abord à volume constant, ensuite à pression constante et enfin à température constante. Etant donné que le paramétrage de ces combustions est très spécifique, certains réglages doivent pour le moment être faits à la main, comme par exemple l’ajustement de λ pour obtenir la bonne pression ou la bonne température finale, ou la mise à jour de v₆.

La fiche-guide n° 20 intitulée “Modélisation et pilotage d’un moteur Diesel” vous montre comment contourner cette difficulté en utilisant un pilote externe pour automatiser ces paramétrages. Le lien ci-dessous vous y donne accès.