Dans le secteur automobile, la réduction de l'émission des gaz à
effet de serre (CO2) passe par l'amélioration du rendement des
véhicules ; pour cela, la réduction des pertes par frottement est
actuellement privilégiée.
Nous nous intéressons dans cette thèse à l'étude de la topographie
des surfaces des chemises de moteurs afin de réduire le frottement
entre la chemise et les segments du piston, sans détériorer la
consommation d'huile.
Nous avons axé notre travail sur le développement de quatre outils
numériques que nous présentons dans ce qui suit.
Lors des travaux antérieurs sur le même sujet, des outils
d'analyse, de décomposition et de simulation de surface ont
été développés par Decencière et Jeulin, grâce aux apports de la
morphologie mathématique. Nous les utilisons dans le cadre de notre
travail aux fins d'opérations d'analyse, filtrage, décomposition ou
correction d'images.
Un outil de simulation de textures est développé afin de
générer de nouvelles surfaces, meilleures en termes de frottement et
de consommation d'huile, tout en respectant certaines contraintes
fonctionnelles par rapport aux paramètres d'une surface de
référence.
Un modèle de prédiction du frottement hydrodynamique entre
segment et chemise est développé. Cet outil permet, notamment, de
remplacer des expériences souvent coûteuses ou difficiles à mener.
En partant de la résolution des équations de Navier-Stokes ou de
Reynolds, l'écoulement 3D entre la chemise et les segments (animés
d'une vitesse donnée par la cinématique du système) est simulé.
Après la validation du modèle en le confrontant avec des écoulements
analytiques simples ou des mesures expérimentales, il est utilisé
pour remonter à de nombreuses mesures globales ou locales permettant
d'évaluer les performances des surfaces en termes de frottement,
charge, transport de lubrifiant, etc.
Des travaux d'optimisation de texture sont menés, ayant
comme critère de classification les mesures fournies par l'outil de
prédiction, afin d'obtenir des enseignements importants sur les
valeurs optimales de certains paramètres des textures. Un outil
d'optimisation stochastique de formes est également développé, dans
le but de mener une optimisation plus exhaustive des motifs
élémentaires des textures de surface périodiques. Enfin, à partir
des résultats obtenus à la suite de ces travaux d'optimisation, des
nouveaux dessins de surface, générés à l'aide de l'outil de
simulation, sont soumis aux tests. Ces nouvelles textures présentent
des performances a priori intéressantes, qui mériteraient d'être
vérifiées expérimentalement.