Étude numérique de l’injection directe d’air dans un cylindre d’un moteur à allumage commandé

Résumé

L’injection d’air comprimé dans les moteurs à allumage commandé constitue une piste prometteuse pour améliorer la combustion tout en réduisant les émissions polluantes. Ce mémoire s’inscrit dans la continuité des travaux de Niquet et al. (2025), en adaptant un concept initialement développé pour l’injection directe de gaz d’échappement recirculés (RGE) à l’air comprimé. L’objectif principal est d’évaluer, par simulation numérique, l’effet de différentes stratégies d’injection directe d’air sur les performances du moteur. Un modèle tridimensionnel CFD du cylindre a été développé à l’aide des modèles k–ζ–f pour la turbulence et ECFM-3Z pour la combustion. Une étude de maillage a permis de garantir la fiabilité des résultats, tandis qu’une validation expérimentale des courbes de pression et de dégagement d’énergie a confirmé la pertinence du modèle. Les simulations ont ensuite permis d’explorer les effets de l’injection d’air avant et après le point mort haut, à l’avance à l’allumage constante. Avant le point mort haut, les résultats montrent que l’augmentation de la masse et de la température de l’air injecté entraîne une hausse de la pression maximale, de la PMEI et de la turbulence. Certaines stratégies, notamment à 175° et 130° avant le point mort haut, se distinguent par leur capacité à accélérer la combustion. Après le point mort haut, l’injection modifie favorablement les conditions du cycle suivant, notamment en réduisant les gaz résiduels et en augmentant la température locale. Enfin, une stratégie exploratoire à 20° après le point mort haut révèle qu’une injection tardive permet d’accroître la pression en phase de détente, se traduisant par une amélioration du rapport PMEI sur la masse de carburant pouvant atteindre 15 %, sans compromettre la combustion.

Date	20 août 2025
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Patrice Seers (Directeur(-trice))