Modélisation réduite de la combustion homogène Diesel : développement d'un modèle zéro-dimensionnel de combustion HCCI avec cinétique chimique réduite

Reduced modeling of homogeneous diesel combustion : development of a zero-dimensional model of HCCI combustion with reduced chemical kinetics

• Auteur / Autrice : Jean-Baptiste Millet
• Direction : Fadila Maroteaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Moteur diesel HCCI

Modélisation OD

Coefficient du taux de réaction global

Combustion en deux étapes

Modèle de délai d'inflammation

Résumé

La modélisation sur une plage de paramètres initiaux la plus exhaustive de la combustion HCCI à l’aide de modèles offrant des temps de calculs réduits est nécessaire afin de limiter le nombre d’essais expérimentaux coûteux en temps et très onéreux. L’objectif de cette étude est de fournir un modèle physiquement simple de la combustion HCCI dans l’optique de l’optimisation et du contrôle moteur. Ce travail propose un modèle basé sur les observations physiques de la combustion et affranchi de mécanisme chimique. Le modèle proposé reproduit l’évolution de la fraction massique de carburant consommée et de la température. Il est piloté par un taux de réaction global Ω(T) qui décrit la consommation du carburant et l’évolution du dégagement d’énergie. La fonction Ω(T) se décompose en deux fonctions décrivant respectivement la dynamique plus lente caractéristique de la flamme froide et celle plus rapide de l’inflammation principale, ainsi que la transition entre ces deux phases. Ces fonctions ont été calibrées à l’aide du mécanisme de cinétique chimique réduit développé précédemment. Une relation pour le délai d’inflammation en fonction des conditions initiales du point de fonctionnement a été proposée. De même, des relations entre le taux de dégagement d’énergie de la flamme froide et de l’inflammation principale ont été établies, prenant en compte le phasing entre ces deux phases d’oxydation. Les résultats montrent que ce type de modèle peut décrire précisément les délais d’inflammation liés à la combustion HCCI (flamme froide et combustion principale), ainsi que les taux de dégagement d’énergie des deux phases, avec des temps de calcul très réduit. Le modèle proposé a été comparé à un modèle comprenant un mécanisme de cinétique chimique réduit et des essais expérimentaux provenant d’un moteur Renault. Dans les deux cas, les comparaisons ont montré que les résultats donnés par le modèle étaient tout à fait pertinents.