Modèle thermodynamique à une zone
Modélisation thermique des moteurs - Modélisation de la combustion

Les modèles thermodynamiques peuvent se décomposer en deux groupes : les modèles à une zone et les modèles multizones (à deux ou trois zones, voire plus). Les modèles prédictifs permettent la modélisation du fonctionnement du moteur (pression et température cylindre, puissance, rendement, éventuellement émissions polluantes) si une loi de combustion est spécifiée. Les modèles peuvent être également d’analyse ; ils permettent alors, à partir d’un diagramme expérimental de la pression dans le cylindre, d’analyser le dégagement de chaleur dû à la combustion.

Ces modèles font appel à des sous-modèles décrivant les différents phénomènes intervenant dans le fonctionnement d’un moteur comme les écoulements à travers les soupapes, la vitesse et la cinétique de combustion, les transferts de chaleur pariétaux, les fuites,...

Les avantages de l’approche thermodynamique sont les suivants  (figure 2) :

• les sous-modèles sont basés sur des formulations physiques ;

• le niveau de complexité du modèle est adaptable aux besoins de l’étude ;

• les codes informatiques résultant de ces formulations ont une taille acceptable et se prêtent bien à des exploitations paramétriques.

Cependant, plusieurs inconvénients viennent contrebalancer ces avantages :

• les modèles zéro-dimension ne fournissent pas de résolution spatiale des variables dépendantes de la géométrie du moteur ;

• les phénomènes se produisant dans le moteur sont relativement complexes, et une formulation en sous-modèles très proche de la réalité est parfois difficile, par manque de compréhension physique des phénomènes concernés ;

• certains phénomènes dépendent des valeurs locales des variables de fonctionnement (transferts thermiques, formation des polluants) et ne peuvent...