Vers un moteur diesel plus propre

Les moteurs diesel permettent d'associer un rendement thermique très élevé à une excellente combustion du carburant, ce qui réduit les émissions de carbone. Leur inconvénient est d'émettre des oxydes d'azote (NOx) et des particules. En effet, si l'on tente de réduire les uns en modifiant la conception du moteur, on augmente les autres. Par exemple, si l'on utilise des températures très élevées dans la chambre de combustion, on réduit les émissions de suie, mais on augmente celles d'oxyde d'azote.

Le projet MINNOX a cherché le moyen le plus efficace pour respecter les réductions drastiques des émissions d'oxyde d'azote des moteurs diesel, qui seront imposées par la législation, à court et moyen terme. Les outils de modélisation ont prouvé leur efficacité en réduisant le nombre d'expériences nécessaires pour prévoir avec exactitude la formation du mélange carburant et les performances résultantes des moteurs à combustion interne.

Les recherches menées dans les laboratoires de Ford-Werke AG en Allemagne se sont concentrées sur l'amélioration de la modélisation par dynamique des fluides (CFD) des frottements sur les parois et du transfert thermique dans les cylindres du moteur. Dans ce but, on a pris en compte la circulation du liquide de refroidissement (nécessaire pour refroidir les composants du moteur et éviter les hautes températures qui seraient préjudiciables à l'huile de lubrification).

On a ensuite cherché à valider ce modèle amélioré de transfert thermique, pour des configurations idéales d'écoulement, en le comparant avec des données résultant d'expériences et de simulation des grandes échelles (LES). Pour le calcul de l'écoulement des gaz et de l'eau, les maillages de simulation ont été générés à partir de modèles CAO des composants de la chambre de combustion et du circuit de refroidissement dans la chemise des cylindres du moteur.

Au final, l'exactitude des résultats du nouveau modèle (qui associe la dynamique des fluides et les éléments finis) a clairement été demontrée, lorsqu'il est utilisé pour calculer les températures du métal d'un moteur diesel moderne.