Simulation de l’interaction piston-film lubrifiant d’un moteur diesel à injection directe

Abstract

Deux travaux distincts sont réalisés sur l’interaction piston-cylindre. La première partie consiste en l’évaluation par la méthode des éléments finis (MEF) d’un ensemble de matériaux de piston destinés à être utilisés dans un moteur diesel à injection directe de type « Deutz F8L413 ». L’objectif principal est de prévoir les concentrations de contraintes et le jeu entre le piston et le cylindre dues à des sollicitations thermomécaniques afin d’éviter l’adhésion métal-métal. Les contraintes et déformations sont évaluées dans un modèle de piston 3D à l'aide du logiciel ABAQUS. Les résultats obtenus montrent que l'AS12UNG renforcé par des fibres possède de faibles contraintes thermomécaniques par rapport à d'autres types de matériaux. Ce matériau permet un risque de défaillance minimal et contribue donc à l'amélioration de la conception du piston. Un autre phénomène important a suscité un regain d'intérêt au cours des deux dernières décennies qui est le phénomène de glissement à l’interface fluide-solide. Bien que de nombreuses études aient été proposées pour décrire le phénomène de glissement dans divers contacts lubrifiés, aucune étude n’est disponible pour le contact piston-cylindre. Dans une deuxième partie, nous proposons une analyse semi-analytique pour mettre en évidence le phénomène de glissement au contact jupe du piston-cylindre. Pour cette proposition, une équation de Reynolds modifiée est déterminée. Dans cette équation, le glissement est considéré à l'interface entre le film d'huile et la surface entière du cylindre. Les résultats indiquent que les caractéristiques de fonctionnement sont fortement influencées par la présence du phénomène de glissement. La force de frottement et la puissance dissipée pourraient être réduites pour améliorer les performances du moteur diesel.