Etude expérimentale et modélisation des frottements locaux et instantanés piston-chemise en moteur diesel

par M'hamed Benhassaine

Thèse de doctorat en Énergétique et thermique

Sous la direction de Jean-Claude Champoussin.

Soutenue en 1992

à l'Ecully, Ecole centrale de Lyon .


  • Résumé

    On examine dans cette étude, d'une part l'incidence des divers modes de lubrification et d'autre part la contribution spécifique de chaque segment, au cours du cycle d'un moteur Diesel suralimenté. Au plan expérimental, nous utilisons la méthode dite p-w pour déterminer le couple de frottement instantané piston-chemise. Elle ne nécessite aucune modification du moteur. Le couple total de frottement instantané est déterminé, grâce aux mesures instantanées et simultanées de la pression des gaz dans la chambre de combustion, de la vitesse de rotation du vilebrequin et éventuellement du couple de freinage (moteur en charge). Le couple de frottement piston-chemise est déterminé à partir du couple de frottement total après déduction des couples dus au frottement dans les paliers et à l'entraînement des organes tournants. Le modèle de frottement instantané piston-chemise proposé est basé sur le mode de lubrification hydrodynamique ou mixte des segments et de la jupe. Chaque élement est individualisé et soumis à la pression spécifique locale des gaz. On adopte pour les segments les expressions des coefficients de frottement proposées par Rezeka dans le quart du cycle HP et celles de Geehan dans le reste du cycle. Dans chacune de ces expressions intervient un facteur multiplicateur inconnu qui est déduit par identification avec les resultats des essais. La méthode proposée est appliquée à trois moteurs, à vide et en charge. Les résultats obtenus montrent l'effet de la vitesse de rotation et de la charge sur le couple de frottement instantané total et piston-chemise en mettant en évidence les régions ou la lubrification mixte est la plus probable. La comparaison des résultats obtenus sur les trois moteurs montre des valeurs constantes pour les facteurs de proportionnalité intervenant dans les expressions des modèles de lubrification, confirmant ainsi la validité du modèle proposé. Le calcul du couple de chaque segment et de la jupe montre la prédominance selon l'élement considéré et l'angle du cycle, d'un mode de lubrification déterminé. Un calcul du frottement global moyen permet de déterminer les pmf de tous les organes du moteur.


  • Résumé

    We examine in this study on one hand the incidence of different modes of lubrication and other hand the specific contribution of each ring, during the turbocharged Diesel engine cycle. Experimentally, we use the p-w method to determine the piston-cylinder instantaneous friction torque without any major modification in the engine. The total instantaneous friction torque is determined by instantaneous and simultaneous measures of gas pressure in the combustion chamber, angular velocity of crank shalft and eventually load torque (loaded engine). The piston-cylinder friction torque is determined by total friction torque after subtracting the torques due to the bearing friction and auxiliairies training. The piston- cylinder intantaneous friction model which is proposed here is based on the rings and skirt mixed or hydrodynamic lubrication mode. A breakdown of the friction into its components and a formulation for each component has been made by applying the local specific gas pressure at each element. We adopt for the rings, the expression of friction coefficient proposed by Rezeka for the quater of HP cycle and this of Geehan for the rest of the cycle. In each expression, appears an unknown multiplication factor which is determined by identification wich test results. The proposed method is applicated to three engine, under no load and loading conditions. The results show the effect of engine speed and load on the total instantaneous friction torque, bringing to the zones where mixed lubrication is more probable. Comparaison of results on the three engines shows constant values of the proportional factors involved in the model lubrication expressions, confirming the validity of the proposed model. The compitation of torque of each ring and skirt shows the predominance of a type of lubrication depending of considered component at different crank angle degrees. FMEP of each components of the engine can be computed.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (196 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 74 références

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