Etude caractéristique et développement de la combustion des moteurs Diesel en mode Dual-Fuel PDF Download
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La dégradation de l'environnement ainsi que l'épuisement progressif des énergies fossiles devient très inquiétant et incite les états à définir des limites d'émission polluantes plus strictes. Ceci a conduit les constructeurs automobiles à poursuivre leurs recherches dans le développement de conception propre et efficace des moteurs en utilisant des combustibles alternatifs dans les moteurs à combustion interne.Dans le présent travail, on s'intéresse à l'étude des moteurs fonctionnant en mode DF afin d'améliorer ses performances tout en minimisant les émissions polluantes, en particulier les HC et les CO. Pour ce faire des études expérimentales ont été menées. Une réduction de 77% des émissions de HC a été observée en passant d'une richesse de 0,35 à 0,7. Par ailleurs, Il a été noté aussi qu'une diminution de 20% à 50% des émissions de CO avec une amélioration de 30% du rendement peut être visualisée en variant l'avance à l'injection de 4,5 °V à 6 °V. Concernant la mise en place de la pré-injection, une baisse de 30% des émissions de NOx a été observée avec un gain de 12% à 30% de rendement par rapport à une seule injection. En dernier terme, un modèle thermodynamique à une zone a été développé afin de prédire la température et la pression dans le cylindre. Une bonne concordance a été notée entre les deux résultats avec une erreur moyenne relative inférieure à 5%.
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La dégradation de l'environnement ainsi que l'épuisement progressif des énergies fossiles devient très inquiétant et incite les états à définir des limites d'émission polluantes plus strictes. Ceci a conduit les constructeurs automobiles à poursuivre leurs recherches dans le développement de conception propre et efficace des moteurs en utilisant des combustibles alternatifs dans les moteurs à combustion interne.Dans le présent travail, on s'intéresse à l'étude des moteurs fonctionnant en mode DF afin d'améliorer ses performances tout en minimisant les émissions polluantes, en particulier les HC et les CO. Pour ce faire des études expérimentales ont été menées. Une réduction de 77% des émissions de HC a été observée en passant d'une richesse de 0,35 à 0,7. Par ailleurs, Il a été noté aussi qu'une diminution de 20% à 50% des émissions de CO avec une amélioration de 30% du rendement peut être visualisée en variant l'avance à l'injection de 4,5 °V à 6 °V. Concernant la mise en place de la pré-injection, une baisse de 30% des émissions de NOx a été observée avec un gain de 12% à 30% de rendement par rapport à une seule injection. En dernier terme, un modèle thermodynamique à une zone a été développé afin de prédire la température et la pression dans le cylindre. Une bonne concordance a été notée entre les deux résultats avec une erreur moyenne relative inférieure à 5%.
Author: Yann Meslem Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 199
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La simulation de la combustion est aujourd'hui une étape indispensable dans les processus de conception et de mise au point des moteurs à combustion interne mais requiert de connaître les caractéristiques macroscopiques du spray (angle, longueur de pénétration, répartition des tailles de goutte), notamment dans le cadre des moteurs Diesel à injection directe. De précédentes études ont montré que le phénomène de cavitation, très présent dans l'injection Diesel haute pression, modifie les caractéristiques macroscopiques du spray. Le travail effectué durant cette thèse s'articule autour de la modélisation de la cavitation et de son impact sur l'atomisation dans le cadre de l'injection Diesel. Le modèle ELSA fournit à la fois une expression Lagrangienne de la zone diluée du spray et une expression Eulérienne de la zone dense du spray. Ainsi, il apporte les données relatives au spray d'une part, nécessaires aux calculs de combustion, et permet l'observation des interactions entre l'écoulement interne de l'injecteur et le développement du spray d'autre part. C'est pourquoi ce modèle a été choisi pour cette étude et développé de manière à prendre en compte le phénomène de cavitation. La majorité des modèles de cavitation est basée sur une version plus ou moins simplifiée de l'équation de Rayleigh-Plesset, qui régit la dynamique des bulles sphériques. Le modèle ici développé est basé sur cette équation dans une version complète et simplifiée. L'impact des phénomènes pris en compte dans cette équation a été préalablement étudié sur un cas réaliste d'injection Diesel haute pression. Finalement, la combinaison d'un modèle de cavitation, adapté aux configurations d'injection Diesel, et de l'approche ELSA pour représenter les zones denses diphasiques, permet d'obtenir une modélisation innovante de l'injection et de la cavitation. Les approches proposées sont testées sur une configuration académique dont l'écoulement interne ainsi que le spray ont été caractérisés.
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UNE ETUDE EXPERIMENTALE DE L'INJECTION, DE L'AUTOINFLAMMATION ET DU DEVELOPPEMENT DE LA COMBUSTION, A ETE ENTREPRISE AU SEIN D'UN CYLINDRE A ACCES OPTIQUE D'UN MOTEUR DIESEL A INJECTION DIRECTE REPRESENTATIF DE LA PRODUCTION. ELLE A ETE ORIENTEE VERS UNE APPROCHE GLOBALE DES PHENOMENES PHYSIQUES INTERVENANT PENDANT, ET APRES, L'INTRODUCTION DE LA CHARGE DANS LA CHAMBRE. LA VISUALISATION DE L'INJECTION A PERMIS DE MIEUX CERNER L'INFLUENCE DES CONDITIONS AERODYNAMIQUES ET THERMODYNAMIQUES REALISEES DANS LA CHAMBRE, SUR LA PULVERISATION DU CARBURANT ET SUR LE DEVENIR DES GOUTTES AINSI FORMEES. LE CHAMP AERODYNAMIQUE PRESENT DANS LE BOL AFFECTE PEU LA PHASE LIQUIDE DU CARBURANT, EXCEPTE DANS DES CAS DE RELATIVEMENT FAIBLES VITESSES DEBITANTES. CEPENDANT DANS UN CAS D'UN SYSTEME COMMON RAIL, A FORTE PRESSION, LA GEOMETRIE DES ORIFICES DE SORTIES, ET LA TECHNOLOGIE DE GUIDAGE DE L'AIGUILLE, APPARAISSENT COMME LES PARAMETRES LES PLUS IMPORTANTS. LES LOIS REGISSANT LA PROGRESSION DU LIQUIDE SONT ALORS DES FONCTIONS POUR LESQUELLES LES CONDITIONS GENERATRICES ARRIVENT AU PREMIER ORDRE. LA COMBUSTION EST DIVISIBLE EN QUATRE PHASES, QUI PEUVENT SE DEROULER SIMULTANEMENT A DIFFERENTS ENDROITS DE LA CHAMBRE. L'INITIATION DES REACTIONS MONTRE UN SPECTRE TRES RICHE ET EST TRES FLUCTUANTE. APRES LEUR APPARITION, LES PREMIERS SITES GROSSISSENT INDEPENDAMMENT. LEUR EXPANSION EST CARACTERISTIQUE D'UNE COMBUSTION EN ENVIRONNEMENT TRES REACTIF, MAJORITAIREMENT PREMELANGE. LA RAPIDITE SOULIGNE UNE INFLAMMATION EN MASSE, SANS FRONT DE FLAMME ETABLI. LES REACTIONS SE COMMUNIQUENT ENSUITE A L'ENSEMBLE DE LA CHARGE, SANS REDUCTION DE LA VITESSE APPARENTE D'EXPANSION. UNE PHASE DE CONVECTION DES ZONES D'OXYDATIONS EST ENFIN NOTABLE. ELLE SOULIGNE LE RALENTISSEMENT DE LEUR PROGRESSION ET LE PASSAGE EN REGIME DE COMBUSTION DE GROUPE AU SEIN D'UN BROUILLARD DE COMBUSTIBLE. VIENT ENFIN LA PHASE D'EXTINCTION, DONT LA DUREE EST LIEE A LA QUALITE AVEC LAQUELLE LE GASOIL A ETE DISPERSE DANS LA CHAMBRE.
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La réduction à la source des émissions polluantes (principalement NOx et particules) est un objectif primordial lors de la conception et de l’optimisation des moteurs Diesel de propulsion automobile. Dans ce cadre, le travail présenté dans ce mémoire vise à mieux comprendre l’influence des caractéristiques thermodynamiques et de la composition des gaz d’admission (via la recirculation de gaz d’échappement) sur la combustion et les émissions d’un moteur Diesel.L’étude bibliographique fournit une synthèse des principales connaissances à ce jour sur le déroulement de la combustion Diesel à injection directe et sur la formation des émissions polluantes, et permet d’identifier des modèles de jet et de combustion. Une étude expérimentale locale menée sur un moteur Diesel mono cylindre à accès optique apporte certaines informations nouvelles sur le déroulement de la combustion à faible charge, en milieu dilué et non dilué, pour des combustions avec et sans pré injection, et permet de tester et d’adapter certains des modèles relatifs à la description du jet de carburant. Ces derniers sont alors utilisés pour développer un modèle de combustion phénoménologique multi zones original, basé sur la description de Dec et al., permettant notamment d’évaluer les évolutions des températures de flamme et de cœur de jet, de la longueur d’accroche de flamme et la richesse correspondante. Une large campagne expérimentale est ensuite menée sur un moteur 2 litres de série modifié, avec deux configurations de recirculation de gaz d’échappement (EGR) : haute pression (HP) et basse pression (BP), et dont les résultats sont analysés pour partie à l’aide du modèle de combustion. Les caractéristiques thermodynamiques et la composition des gaz d’admission sont modifiées de façon séparée afin d'isoler l'influence de ces différents paramètres sur les émissions et le déroulement de la combustion (dégagement de chaleur instantané), en particulier lors de l’utilisation de forts taux de recirculation de gaz d’échappement ; différents points de fonctionnement sont étudiés. Les évolutions des émissions de NOx et de particules sont le résultat de processus complexes et de phénomènes antagonistes ; dans la plupart des cas, des explications sont proposées. Finalement, des régimes de combustion à très faibles émissions de NOx et de particules sont décrits et analysés, et des voies de réduction des émissions de NOx en maintenant constant le niveau d’émissions de particules et la consommation spécifique sont proposées, en particulier à l’aide de la boucle EGR BP.
Author: Alexandru Bilcan Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 240
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La valorisation des déchets industriels (agriculture, industrie alimentaire, chimique, etc) et des ordures ménagères représente une solution émergeante de substitution d'énergie fossile. En effet, la méthanisation ou la gazéification génère des gaz combustibles ayant de faibles PCI, tel que le biogaz ou le gaz de gazogène. Leur utilisation dans les moteurs à piston est associée aux problèmes de stabilité de la combustion et aus faibles rendements thermiques...
Author: Anthony Dubreuil Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 213
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Les émissions de gaz d'échappement des moteurs à combustion interne sont soumises à des normes anti-pollution de plus en plus contraignantes. Le mode de combustion HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition), appliqué au moteur thermique, peut être une solution pour diminuer les polluants, particulièrement les oxydes d'azote et les particules. L'objectif du travail de thèse est de contribuer expérimentalement à une meilleure compréhension du processus d'initiation et de développement de la combustion HCCI dans un moteur Diesel à accès optiques. La combustion homogène a été caractérisée expérimentalement en étudiant l'effet de la température d’admission, de la composition du carburant, d’une recirculation des gaz d’échappement (EGR) reconstituée et de la présence d’espèces minoritaires à l’admission (CO, NO, CH4). Les diagnostics optiques tels que la chimiluminescence et la fluorescence induite par laser nous ont permis de mettre en évidence l’effet de l’EGR sur l'évolution, au cours du cycle moteur, de certaines espèces chimiques (formaldéhyde, OH) pendant la phase d’oxydation du carburant. Un modèle numérique, issu du code de calcul SENKIN, a été développé pour permettre la simulation d'un moteur fonctionnant en HCCI. Ce modèle nous a permis de valider les prédictions données par les schémas cinétiques, mais aussi de corréler les apparitions des espèces chimiques au cours de la combustion. Certains phénomènes relevés expérimentalement ont pu être expliqués par l’analyse de certaines réactions cinétiques prépondérantes pendant le processus HCCI.
Author: Fatma Zohra Aklouche
Author: Fatma Zohra Aklouche
Author: Yann Meslem
Author: George Harris Acker
Author: P. C. Few
Author: BERTRAND.. MAUNOURY
Author: Alain Maiboom
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Author: Alexandru Bilcan
Author: Anthony Dubreuil