Phénomènes ondulatoires dans les lignes d'admission d'air et leur influence sur les performances des moteurs à combustion interne

par Samuel Rodriguez

Thèse de doctorat en Dynamiques des fluides

Sous la direction de Vincent Gibiat.

Soutenue en 2009

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    L'onde engendrée par le piston pendant la phase d'admission se propage dans le conduit d'air frais et revient au cylindre par réflexions. Les phénomènes acoustiques augmentent jusqu'à 30% la quantité d'air admise par le moteur. La propagation acoustique dans les conduits portant un écoulement moyen turbulent est modélisée en une et trois dimensions. L'impédance d'entrée calculée est comparée aux résultats d'un dispositif expérimental innovant. Une nouvelle méthode de mesure des matrices de transfert en absence d'écoulement est également mise au point. Un couplage non-linéaire de l'impédance d'entrée du circuit d'air avec la chambre de combustion permet le calcul du remplissage en air sur une plage étendue de régimes. L'évolution à plusieurs cylindres est envisagée par la construction de matrices d'impédance.

  • Titre traduit

    Wave phenomena in air intake systems and their influence on the internal combustion engine performances


  • Résumé

    The pressure wave generated by the moving of the piston during the intake stroke of an internal combustion engine propagates in the duct carrying cool gases and comes back to the cylinder by reflections. Acoustic phenomena can increase the amount of air trapped in the engine by 30% and so its performances. Acoustic propagation in ducts carrying a turbulent flow is modelled in one and three dimensions. The input impedance is calculated and compared to the results of a new measurement procedure with steady flows up to Mach number M=0. 15. A new method for measuring transfer matrices without flow has also been developed. Its results agree well with theory. The effect of acoustic properties of intake systems in the amount of air trapped in a one cylinder engine is modelled as a non-linear coupling of the combustion chamber with the input impedance, by a mechanical analogy. The acoustic pressures computed agree fairly well with the pressures measured in two different intake systems of a one-cylinder cold engine. The link between the acoustic properties of the intake duct expressed in the frequency domain alone and the volumetric efficiency of a cylinder has been quantified on a large range of running speed for the first time. In a multi-cylinder engine, the timing difference between intake strokes produces interferences in the intake system. The calculated impedance matrix and the study of phase explain a performance difference between cylinders that occurs in a turbocharged engine.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (804 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 139-145

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2009 TOU3 0094
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