Lubrification aérodynamique pour moteurs à piston sans huile

 

Mathieu Picard

Université de Sherbrooke

 

Domaine : énergie

Programme : établissement de nouveaux chercheurs universitaires

Concours 2017-2018

La présence de l'huile dans les moteurs à combustion interne augmente les émissions d'hydrocarbures, empoisonne les catalyseurs et restreint l'efficacité en limitant la température d'opération. Le projet de recherche proposé vise à développer un système d'étanchéité aérodynamique du piston dans le but d'éliminer l'huile de la section chaude des moteurs à piston pour réduire significativement les émissions polluantes, les émissions de gaz à effet de serre et la fréquence des changements d'huile. Le concept proposé est de faire tourner le piston autour de son axe et d'utiliser la vitesse relative pour générer une pression aérodynamique sur des doigts flexible formant un coin d'air avec la chemise. Le jeu résultant de l'ordre de quelques micromètres serait suffisamment faible pour restreindre les fuites de gaz de la chambre de combustion vers le carter à un niveau équivalent à celui des moteurs actuels.

L'objectif du projet de recherche est de démontrer la viabilité de ce concept de lubrification aérodynamique. Un modèle analytique de lubrification sera d'abord développé et couplé à des simulations par éléments finis pour concevoir la structure déformable des doigts. Le système d'étanchéité sera ensuite validé avec un prototype de piston rotatif pour vérifier la capacité d'éviter le contact avec la chemise et de sceller la chambre à haute pression. Des particules seront aussi injectées dans le cylindre pour valider la résistance du concept à la présence des particules fines émises durant la combustion. Finalement, le moteur sera testé à chaud avec des conditions représentatives d'un moteur en opération.