Autoinflammation et cliquetis dans les moteurs PDF Download
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Author: Marc Ribaucour Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 163
Book Description
Ce travail est une contribution à l'étude du cliquetis dans les moteurs à allumage commandé. Il est maintenant admis que l'origine de ce phénomène est une autoinflammation des gaz frais. Pour étudier l'autoinflammation dans des conditions voisines des conditions moteur nous avons utilisé une machine à compression rapide. Le prototype initial de la machine a été mis au point et modifié. La machine actuelle est commandée par un microordinateur qui enregistre le signal de différents capteurs (capteur de pression, de déplacement et photomultiplicateur) permettant de suivre la réactivité de mélanges gazeux dans une échelle temporelle allant de 1 à 100 ms. Dans cette machine les délais d'autoinflammation d'hydrocarbures aliphatiques saturés ont été mesurés dans de larges gammes de température (600-900 k), de pression (3 à 16 bar) et pour différentes richesses (0.8, 1 et 1.2). Les effets liés à la longueur et à la ramification de la chaîne hydrocarbonée ont été étudiés en considérant la série n-pentane, n-heptane et les couples n-pentane/neopentane, n-heptane/isooctane. Deux types de modèles de cinétique chimique ont été utilisés pour rendre compte des résultats expérimentaux. Dans le cas du n-butane un modèle détaillé à 807 réactions élémentaires et 140 espèces reproduit correctement les délais du premier et du second stade de l'autoinflammation. Un modèle semi-global contenant 18 réactions a été testé dans le cas de l'isooctane.
Author: Marc Ribaucour Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 163
Book Description
Ce travail est une contribution à l'étude du cliquetis dans les moteurs à allumage commandé. Il est maintenant admis que l'origine de ce phénomène est une autoinflammation des gaz frais. Pour étudier l'autoinflammation dans des conditions voisines des conditions moteur nous avons utilisé une machine à compression rapide. Le prototype initial de la machine a été mis au point et modifié. La machine actuelle est commandée par un microordinateur qui enregistre le signal de différents capteurs (capteur de pression, de déplacement et photomultiplicateur) permettant de suivre la réactivité de mélanges gazeux dans une échelle temporelle allant de 1 à 100 ms. Dans cette machine les délais d'autoinflammation d'hydrocarbures aliphatiques saturés ont été mesurés dans de larges gammes de température (600-900 k), de pression (3 à 16 bar) et pour différentes richesses (0.8, 1 et 1.2). Les effets liés à la longueur et à la ramification de la chaîne hydrocarbonée ont été étudiés en considérant la série n-pentane, n-heptane et les couples n-pentane/neopentane, n-heptane/isooctane. Deux types de modèles de cinétique chimique ont été utilisés pour rendre compte des résultats expérimentaux. Dans le cas du n-butane un modèle détaillé à 807 réactions élémentaires et 140 espèces reproduit correctement les délais du premier et du second stade de l'autoinflammation. Un modèle semi-global contenant 18 réactions a été testé dans le cas de l'isooctane.
Book Description
L'augmentation continue des charges de fonctionnement des moteurs à allumage commandé a conduit à l'apparition d'une nouvelle forme de combustion anormale à bas régime sous la forme d'un pré allumage. Dans des conditions de pression et de température extrêmes, une auto-inflammation incontrôlée du mélange carburé peut en effet se produire avant l'allumage normal à la bougie et conduire à une seconde auto-inflammation de type cliquetis donnant naissance à des oscillations de pression inacceptables même pour les moteurs les plus robustes. Cette anomalie constitue donc une véritable limite au downsizing des moteurs et à l'augmentation de leurs performances spécifiques. Cette dernière forme de combustion anormale est bien plus critique que le cliquetis car son apparition est aléatoire, le plus souvent sporadique et généralement très violente. Ces caractéristiques fondamentales expliquent que de nouveaux outils et de nouvelles méthodologies d'analyse aient dû être développés pour mieux caractériser le processus d'auto-inflammation dans ces conditions extrêmes. Des méthodes statistiques avancées ont notamment été mises au point pour quantifier de manière fiable la fréquence d'apparition du pré allumage malgré son caractère aléatoire. En parallèle, un travail expérimental important a été réalisé pour mettre au point une méthodologie de réalisation de visualisations endoscopiques permettant de mieux analyser le processus de combustion, et d'identifier de manière plus précise les zones préférentielles d'apparition du pré allumage dans la chambre de combustion. Les impacts des paramètres fondamentaux régissant l'auto-inflammation (aérodynamique interne, thermique et chimie du mélange) ont d'abord été analysés sur un monocylindre de recherche. Le processus de combustion a ainsi été détaillé et l'hypothèse d'une auto-inflammation spontanée en phase gazeuse a également pu être abordée en parallèle de l'analyse expérimentale par une approche numérique RANS. Une étude plus approfondie a ensuite montré qu'il était possible qu'un pré allumage conduise à une auto-inflammation de type détonation, ce qui explique qu'un nombre réduit d'occurrences suffise à détériorer irrémédiablement le moteur. La versatilité du monocylindre a également permis de mettre en évidence la diversité des phénomènes qui pouvaient conduire au pré allumage et d'autres hypothèses que celle d'une auto-inflammation spontanée en phase gazeuse ont ainsi pu être formulées. Celles-ci ont finalement été testées sur un multicylindre en appliquant des méthodologies d'essais et d'analyse éprouvées sur monocylindre. Les investigations tournées vers l'impact des réglages moteur ont alors notamment confirmé que les impacts du carburant sur les parois de la chambre de combustion conduisaient à la formation de films liquides dont les caractéristiques locales pouvaient être favorables à une auto-inflammation.
Book Description
Le gaz naturel représente un carburant prometteur alliant performances énergétiques et faibles émissions polluantes. Contrairement aux carburants liquides dont la qualité est maîtrisée, celle du gaz naturel dépend de son origine et est donc amenée à varier dans un réseau interconnecté. Pour des réglages prédéfinis du moteur, ces variations de qualité peuvent conduire à une combustion anormale (auto-inflammation de la charge fraiche. Ce phénomène, caractérisé par un bruit métallique, est appelé cliquetis. Un cliquetis intense provoque une dégradation des performances et conduit à des dégats importants, s'il n'est pas rapidement contrôlé. Le cliquetis constitue un obstacle pour l'optimisation des performances énergétiques des moteurs à gaz couplée à la réduction de la pollution atmosphérique. Le développement d'outils permettant sa maîtrise est l'objectif visé par ce travail. Dans cette optique, un modèle thermodynamique à "deux zones" a été développé et adapté à la caractérisation du cliquetis. Il est basé sur une loi comportementale de la combustion, fonction des paramètres moteur et de la qualité du gaz...
Author: Rahim Ebrahimi Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 145
Book Description
Les moteurs à combustion interne classiques sont de deux types, à allumage commandé et à allumage par compression. L'objectif d'un futur concept de moteur est de bénéficier du rendement élevé du moteur à allumage par compression et des émissions polluantes très basses du moteur à allumage commandé lorsqu'il est équipé de la catalyse trois voies. Le moteur HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) est un concept possible. Ce travail présente les résultats de l'étude expérimentale de l'influence de paramètres tels que le taux de compression, la richesse et la température du mélange aspiré et de la température de l'eau de refroidissement ou encore de la vitesse de rotation sur les paramètres de la combustion HCCI. Les recherches ont été réalisées dans moteur à taux de compression variable utilisant le n-butane comme carburant. La loi de dégagement de chaleur pendant un cycle, déterminée en analysant l'évolution de pression dans le cylindre par application du premier principe de la thermodynamique, est utilisée pour la détermination des paramètres de combustion. Les résultats montrent que la combustion HCCI ne peut être réalisée que dans un domaine limité de vitesses et de charges. A la limite de la zone d'auto-inflammation, la combustion HCCI est affectée par la dispersion cyclique et, aux fortes charges, par présence du cliquetis. La zone de combustion normale évolue avec les paramètres de fonctionnement du moteur. Enfin, la dispersion cyclique du moteur HCCI présente, dans certaines conditions de fonctionnement, un comportement périodique correspondant à 2 ou 3 cycles du moteur. Les résultats obtenus seront utiles pour la définition de stratégies de régulation.
Author: École nationale supérieure du pétrole et des moteurs à combustion interne. Centre d'études supérieures des moteurs à combustion interne et des applications des produits du pétrole (Rueil-Malmaison) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 198
Author: Eric Ollivier Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 192
Book Description
Le cliquetis est un frein au développement de moteurs de nouvelle génération munis d'une faible cylindrée et suralimentés. Il est aussi un obstacle à l'utilisation du gaz naturel comme alternative au pétrole dans les applications stationnaires dédiées à la production d’électricité ou à la production combinée chaleur-force. Ce phénomène provient de l’auto-inflammation de la charge fraîche dans la chambre de combustion. Il s'accompagne d'un fort accroissement des pertes pariétales pendant le cycle et peut à terme conduire à la destruction du moteur. Ce travail propose d’établir une méthode de détection non intrusive d’un cliquetis durable. Elle repose sur la mesure de deux températures influencées par les effets du cliquetis sur le bilan énergétique du moteur. La première est la température des gaz d’échappement. Sa chute significative a été évaluée par un modèle thermodynamique prédictif dans lequel l'influence du cliquetis sur le déroulement de la combustion et les transferts thermiques gaz paroi ont été pris en compte. La seconde est une température de paroi dont l'accroissement a été calculé par un modèle de conduction thermique dans les parois de la chambre. L’étude de leur évolution conjuguée a permis d’établir une méthode non intrusive de détection du cliquetis. Le concept, validé sur banc, permet de distinguer les réglages moteurs cliquetant et d'évaluer l'intensité du phénomène. La métrologie utilisée à cet effet favorise sa mise en œuvre en milieu industriel.
Author: Guillaume Vanhove Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 348
Book Description
Les études de l'oxydation et de l'auto-inflammation dans l'air par compression rapide à températures basses et intermédiaires (600-1000 K) des hydrocarbures présents dans les carburants commerciaux ont été stimulées par la nécessité d'une compréhension approfondie du phénomène de cliquetis dans les moteurs à taux de compression élevé. On a ainsi reconnu que les alcanes présentent un comportement cinétique non-Arrhenius particulièrement complexe et associé à un coefficient négatif de température et une émission lumineuse de flamme froide. Par la suite, ces études se sont montrées particulièrement intéressantes pour une compréhension meilleure de l'origine et de la nature des émissions, d'hydrocarbures imbrûlés par les moteurs alternatifs, et, plus récemment, pour le développement de la nouvelle technologie moteur à auto-inflammation homogène par compression. Peu de travaux ont été consacrés à l'étude d'autres constituants des carburants que les alcanes, bien que les alcènes soient présents jusqu'à 20 % et les aromatiques jusqu'à 40 %. Ce travail est consacré à l'étude cinétique de la réactivité par compression rapide d'alcènes et d'aromatiques dans l'air, à l'état pur et en mélange avec l'isooctane.
Author: Marc Ribaucour
Author: Marc Ribaucour
Author: Jean-Marc Zaccardi
Author: Guillaume Brecq
Author: Rahim Ebrahimi
Author: 
Author: Institut Français du Pétrole (Paris)
Author: École nationale supérieure du pétrole et des moteurs (France)
Author: École nationale supérieure du pétrole et des moteurs à combustion interne. Centre d'études supérieures des moteurs à combustion interne et des applications des produits du pétrole (Rueil-Malmaison)
Author: Eric Ollivier
Author: Guillaume Vanhove