Modélisation d’un moteur diesel BMW M57 sous Ricardo WAVE.

HOFFMANN, Sébastien (2012) Modélisation d’un moteur diesel BMW M57 sous Ricardo WAVE. Mémoire thesis, INSA de Strasbourg.

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Résumé

RESUME : Les régulations sur les émissions polluantes extrêmement sévères ainsi qu’une forte hausse du prix du carburant contraignent les constructeurs automobiles à produire des moteurs économes en énergie. Leur complexité s’est fortement accrue et a rendu le prototypage long et couteux. La simulation numérique s’avère être un outil puissant lors de la phase de développement d’un moteur. Dans ce projet, Ricardo WAVE (modélisation monodimensionnelle) a été utilisé pour modéliser un moteur diesel BMW M57. Ce dernier a été démonté pour être mesuré, les paramètres clés nécessaires à la modélisation ainsi que le dimensionnement du turbocompresseur ont été étudiés. La calibration a ensuite été effectuée en termes de rendement volumétrique et de paramètres d’injection ; l’accent ayant été mis sur la méthodologie employée. Les courbes de performances ont été obtenues et les résultats sont en accord avec les calculs de dimensionnement du turbocompresseur. Le modèle a ensuite été utilisé comme base pour une étude d’optimisation, pour laquelle les bénéfices potentiels d’un système de distribution variable ont été investigués. Le couple moteur a été augmenté de plus de 10%, le rendement global et la consommation spécifique ont également été améliorés. Un modèle 4 cylindres a également été développé, mettant en lumière les avantages offerts par le « downsizing ». Les pertes par frottement ont été réduites de 20%, le rendement global et la consommation spécifique ont été optimisés, tout en offrant les mêmes performances que le moteur 6 cylindres initial. //////////////////////////////////////////////////////////// TRADUCTION : More and more stringent regulations in terms of pollutant emissions coupled with massive increase in petrol price are constraining car manufacturers to produce highly efficient engines. The increasing complexity of modern engines has rendered the prototyping phase long and expensive. This is where engine modelling becomes extremely useful and can be used as a powerful tool to assist the design process. In this project, Ricardo WAVE has been used to model a BMW M57 diesel engine. The engine has been stripped down and measurements have been taken. Turbocharger matching process has been detailed, as well as the methodology employed to implement it in WAVE. The model has then been calibrated in terms of volumetric efficiency and injection parameters, according to guidelines and typical values found in literature. Attention has been paid to these assumptions and the methodology employed to define the input parameters. Performance curves have been matched with good accuracy throughout the engine speed range and results are in good accordance with turbocharger matching first order calculations. The M57 WAVE model has then been used as a baseline for an optimisation study, in which benefits of VVT have been investigated. As a result, torque output can be increased by 10%. Thermal efficiency and BSFC can also be improved. Finally, a downsized version (4 cylinders) has been modelled and calibrated to produce the same performance as the original 6 cylinder engine. Benefits of downsizing have clearly been shown, as the friction losses have dropped by 20%, while thermal efficiency has increased by 3%.

Type de document:Mémoire professionnel (niveau M) (Mémoire)
Mots-clés libres:Modélisation moteur - Ricardo WAVE - Calibration - Distribution variable
Sujets:CL Classification > DDC Dewey Decimal Classification > 600 Technologie (sciences appliquées) > 620 Ingénierie et activités connexes > 621 Génie mécanique. Physique appliquée
UNERA Classification UNERA > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-8 Mécanique, génie mécanique, mécatronique
UNERA Classification UNERA > DISC Discipline UNERA > DISC-21 Ingénierie et technologies
Divisions:INSA de Strasbourg > Génie Mécanique - option Energétique industrielle
Code ID:1160
Déposé par:Sandra SCHILLIGER
Déposé sur:01 Oct 2012 14:11
Dernière modification le:04 Oct 2012 11:40

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