Un continuum du lycée à l’université Présentation des projets de recherche

Date

2012>2020

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Elèves : Antoine BOUSSIER Imène TACHFINT Pierre CLEMENT Anass MIZAGUE Marawane CHOUKAR Quentin LAUNAY Professeur encadrant : Amandine ALONSO

Aérodynamique interne lors des transitoires en Injection Directe Essence

Doctorant : Mehdi SADEGHI Directeurs de thèse : Fabrice FOUCHER Christine MOUNAIM-ROUSSELLE Karim ABED-MERAIM

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Plan de présentation : Objectif de l’étude Les connaissances requises

Le fluide Quantité scalaire et vectorielle Contraintes dans un élément fluide Différents régimes d’écoulement

Écoulement du fluide dans le moteur Conclusions et perspectives

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Objectif de l’étude

AVENUE DES CHAMPS- ÉLYSÉES (2012)

Meilleure compréhension de l'aérodynamique dans le moteur automobile

Améliorer le moteur à combustion interne

Un rendement plus élevé Diminuer la pollution

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Premier étape en recherche Bibliographie

Approches en mécanique des fluides :

Théorique

Expérimentale

Numérique

Requises pour faire la recherche : Sujet bien défini, Utiles nécessaires, Equipe compétente, Plan de travail

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État de la matière

Qu’est ce qu’un Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation :

Gaz Fluides compressibles

Liquide Fluides peu compressibles

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Quantité scalaire et vectorielle La quantité scalaire : Il concerne une grandeur physique décrite uniquement par sa valeur.

Pression

La quantité vectorielle : Il concerne une grandeur physique décrite non seulement par sa valeur mais aussi par une direction .

Masse Temps Température

Déplacement - Force Vitesse Gravité

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Quelques Caractéristiques des fluides

Masse volumique La densité ou la masse volumique (ρ) d'une substance correspond au rapport de sa masse par son volume.

Viscosité La viscosité(µ) corresponde à la résistance du fluide contre cisaillement.

v ρ = m Kg

m3

∆z τ = µ ∆V N

m2

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Contraintes normale et tangentielle Une contrainte est la force exercée par unité de surface qui possède donc la dimension d'une pression.

A P = F

m2 N

F

A

F normal F

F tangentielle

Contrainte normale Contrainte de cisaillement

A Fnormale

σ = A

F tan gentielle

τ =

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Les contraintes d'un élément fluide

x

y

z

z

y

x xz τ

τ xy

τ yz

τ zy

yx τ

τ zx

+τ xy +τ xz

+ τ yx + τ yz

+ τ zx +τ zy

Pour la surface perpendiculaire à l’axe x : σ x

Pour la surface perpendiculaire à l’axe y : σ y

Pour la surface perpendiculaire à l’axe z : σ z

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Les Différents Régimes d’Ecoulement

Régime laminaire : déplacement des particules fluides régulier et ordonné Régime transitoire : déplacement des particules fluides sinueux et instable Régime turbulent : déplacement des particules fluides irrégulier et fluctuation

aléatoire de vitesse

Expérience de Reynolds (1883)

Nombre De Reynolds Le type de régime dépend de:

Viscosité du fluide Débit du fluide Diamètre du cylindre

L'expérience montre que:

si Re < 2000 si 2000 < Re < 3000 si Re > 3000

le régime est laminaire le régime est transitoire le régime est turbulent

Nombre de Reynolds

µ ρ.v.D Re =

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Ecoulement Turbulent

La nuit étoilée (Van Gogh 1889) Tourbillon à l’extrémité d’une aile d’avion

Fumée de cigarette Vitesse = Vitesse Moyenne + Vitesse Fluctuante

la partie Moyenne

la partie Fluctuante

Éruption volcanique (Nouvelle-Guinée, 1996)

Turbulent

Transitoire

Laminaire

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Stationnarité et Homogénéité

Stationnarité

Toutes les variables décrivant le mouvement sont indépendantes du temps :

Homogénéité

Toutes les variables dans un instant donné sont indépendantes de l’espace :

∆Α = 0 ∆t

∆Α = 0 ∆x

x2

t2 t1

x1

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Écoulement dans le moteur

X1

X2

t1 t2

Turbulent Instationnaire Inhomogène

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Conclusions et Perspectives Ce que l’on a vu cette année :

Avant gout du monde de la recherche et le développement Concepts fondamentaux en mécanique des fluides Différents régimes d’écoulement Concept de la stationnarité et de l’homogénéité Initiation à l’écoulement dans le moteur

Ce que l’on verra l’an prochain :

Mise en pratique des connaissance acquises lors des TP Prise en main d’un moyen de diagnostic optique (PIV) et Visualisation

d’écoulement d’air dans un moteur réel Initiation à la programmation avec logiciel MATLAB et

traitements d’images

Contrôle optimal d’un moteur à combustion HCCI contrôlé par ozone

Doctorant : Salim SAYSSOUK

Directeurs de thèses : Pascal HIGELIN Yann CHAMAILLARD

Lycéens : Alexandre MOROTH Anissa AFAKKIR David PADARE Lotfi HAIDOUS Sarah BOUANANI Tom ROUSSEAU

Enseignante : Laetitia BIDEAU-SORITA

Encadrants : Christian CAILLOL Dominique NELSON-GRUEL

Plan de la présentation 18

But de la recherche

Introduction et objectifs

Moteur à combustion interne :

Architecture générale du moteur

Principaux systèmes du moteur

Cycle de fonctionnement d’un moteur à 4 temps

Moteur Diesel et moteur essence

Travaux effectués

Conclusion- perspective

Remerciement

But de la recherche 20

La pollution de l’air et ses effets sur la santé

Problématique et solution :

Réduction à la source de la consommation du carburant Optimisation du rendement du moteur

Nouveau mode de combustion HCCI ( Homogeneous Combustion Compression Ignition )

Qu’est-ce qu’un moteur à combustion interne ? Energie thermique Energie mécanique Comment fonctionne-t-il ? L’énergie mécanique est obtenue grâce à la chaleur produite dans le moteur dégagée par la combustion d’un produit pétrolier dans de l’air.

Quels sont ses principaux avantages ? - Moteur compacte - Rendement élevé - Fiabilité du système - Bonne longévité

Objectifs de l’étude : Connaitre l’architecture générale du moteur Comprendre le principe de fonctionnement du moteur Découvrir le nouveau mode de combustion

Introduction et objectifs :

Architecture générale du moteur Parties Fixes

Culasse

Bloc cylindres

Cylindres

Architecture générale du moteur

Piston Bielle

Vilebrequin

Parties mobiles

Principaux systèmes du moteur

Système de distribution

Système de lubrification

Système de refroidissement

Système d’alimentation

Système de suralimentation

Système de traitement des gaz

d’échappement

Système d’allumage

Cycle de fonctionnement d’un moteur à 4 temps

Moteur Diesel

Le mélange s’enflamme grâce à la compression du mélange.

Compression du mélange plus importante (40 bars ).

Entrée d’une quantité d’air constante.

Vitesse de rotation du vilebrequin inférieur.

Consommation inférieur (rapport calorie/volume plus élevé (38000 Kj/L))

Moteur essence

Le mélange s’enflamme grâce à une étincelle (bougie).

Compression du mélange réduite (15 bars).

Entrée d’une quantité d’air variable. (papillon)

Vitesse de rotation du vilebrequin supérieure.

Consommation accrue (rapport calorie/volume moins élevé (35 475 Kj/L))

Moteur Diesel et Moteur Essence

Travaux effectués

Connaitre l’architecture générale du moteur Comprendre le principe de fonctionnement du

moteur Avoir une notion générale sur les systèmes liés au

moteur

Théorique

Travaux dirigés( TD)

Etude statique du système bielle-manivelle

Schéma du système

Bilan des forces exercées sur le système bielle-manivelle

Bilan des forces

Le système bielle-manivelle permet le transformation d’un mouvement rectiligne en mouvement circulaire ou inversement.

Forces exercées sur la manivelle

Forces exercées sur la bielle

Bilan des forces

les forces en fonction de la force du couple moteur

Bilan des forces

Notion du couple :

Fc : force du couple (N) R : rayon de la manivelle (m) C : couple (N.m)

Résultats

Application numérique : R=22 mm, L=85 mm, C=100 N.m Tracer les graphes des forces de bielle , manivelle en fonction de α . (en cours)

Conclusion et perspective

Conclusion : Découvrir le monde de la recherche Comprendre le principe de fonctionnement d’un moteur au

travers des TD qui sont essentielles à la compréhension.

Perspective : Etudier la combustion dans le moteur et ses émissions Effectuer une recherche sur la combustion HCCI Comprendre le contrôle moteur Utiliser des outils informatiques (matlab/simulink, excel, …) Manipuler sur un banc moteur

Nous adressons nos remerciement au laboratoire PRISME, à Polytech Orléans et Salim SAYSSOUK pour leur accueil au sein de leurs locaux et leur encadrement. Nous remercions également l’université d’Orléans, le projet Édifice ainsi que nos trois professeurs référents, Mme ALONSO, Mme BIDEAU-SORITA et Mme MOUCHEL.

Merci pour votre attention