ETUDE DE LA PREPARATION DU MELANGE ET DE LA COMBUSTION DANS UN MOTEUR A ETINCELLE, PAR VISUALISATION DE LA FLUORESCENCE INDUITE PAR LASER ET DE LA CHIMILUMINESCENCE PDF Download

Author: THIERRY.. DUVERGER
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Languages : fr
Pages : 251

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LE TRAVAIL DE RECHERCHE REPOSE SUR UNE ETUDE EXPERIMENTALE DE LA PREPARATION DU MELANGE ET DE LA COMBUSTION DANS UN MOTEUR A ETINCELLE MUNI D'ACCES OPTIQUES, REPRESENTATIF D'UN MOTEUR DE PRODUCTION. LE PROCESSUS D'ADMISSION DU MELANGE DANS LE CYLINDRE ET SON HOMOGENEITE EN FIN DE COMPRESSION SONT ETUDIES A L'AIDE DE LA TECHNIQUE DE FLUORESCENCE INDUITE PAR LASER APPLIQUEE A UN TRACEUR (LE DIACETHYL) MELANGE AU CARBURANT. LES RESULTATS METTENT EN EVIDENCE L'INFLUENCE DU PHASAGE DE L'INJECTION SUR LE PROCESSUS DE MELANGE : LORSQUE L'INJECTION A LIEU PENDANT LA PHASE D'OUVERTURE DES SOUPAPES D'ADMISSION, UNE PARTIE DU CARBURANT PENETRE DANS LE CYLINDRE SOUS FORME LIQUIDE. SA VAPORISATION TARDIVE NE PERMET ALORS PAS D'OBTENIR UN MELANGE HOMOGENE EN FIN DE COMPRESSION. LA PROPAGATION DE LA FLAMME EST ETUDIEE PAR VISUALISATION DE L'EMISSION LUMINEUSE. L'INFLUENCE DE L'AERODYNAMIQUE (ECOULEMENT AU NIVEAU DE LA BOUGIE, INTENSITE DE LA TURBULENCE) SUR LA CONVECTION INITALE DU NOYAU ET LA VITESSE DE PROPAGATION TURBULENTE DE LA FLAMME, EST MISE EN EVIDENCE. LE RALENTISSEMENT DE LA VITESSE DE PROPAGATION DE LA FLAMME LORS DU FONCTIONNEMENT DU MOTEUR EN MELANGE DILUE (MELANGE PAUVRE OU FONCTIONNEMENT AVEC RECIRCULATION DE GAZ D'ECHAPPEMENT) EST QUANTIFIE. L'ALLONGEMENT ET L'INSTABILITE DE LA PHASE D'EXPANSION INITIALE DU NOYAU APPARAIT COMME LE FACTEUR LIMITANT DE CE MODE DE FONCTIONNEMENT. UNE STRATEGIE SUR LE PHASAGE DE L'INJECTION, PERMETTANT DE TIRER PARTIE DE L'HETEROGENEITE DU MELANGE RESULTANT D'UN PHASAGE SOUPAPES D'ADMISSION OUVERTES, EST PROPOSEE ET VALIDEE.

Author: Josué Reboux
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Languages : fr
Pages : 178

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L'OBJECTIF DE CETTE ETUDE EST DE FOURNIR UN NOUVEL OUTIL POUR LA MESURE DU RAPPORT CARBURANT-AIR (RICHESSE) DANS LA CHAMBRE DE COMBUSTION D'UN MOTEUR A ALLUMAGE COMMANDE. CETTE METHODE DE DIAGNOSTIC OPTIQUE, BASEE SUR UNE NOUVELLE APPROCHE DE LA FLUORESCENCE INDUITE PAR LASER, PROFITE DE L'EFFET DES DESEXCITATIONS COLLISIONNELLES NON RADIATIVES (QUENCHING). LE TOLUENE PRESENT DANS UNE FAIBLE PROPORTION (5% DANS L'ISO-OCTANE) EST UTILISE COMME TRACEUR POUR VISUALISER LA DISTRIBUTION DU CARBURANT. UN LASER A EXCIMERE KRF (248 NM) BANDE LARGE EST UTILISE POUR INDUIRE LA FLUORESCENCE DU TOLUENE. DANS LA PREMIERE PARTIE DE CETTE ETUDE, NOUS EFFECTUONS UNE ETUDE SPECTROSCOPIQUE DU MELANGE ISO-OCTANE -TOLUENE DANS UNE CELLULE DE REFERENCE. LORSQUE LA PRESSION D'AIR EST SUPERIEUR A 3 BARS, NOUS MONTRONS QUE LA FLUORESCENCE DU TOLUENE EST ALORS DIRECTEMENT PROPORTIONNELLE A LA RICHESSE DU MELANGE. DANS LA SECONDE PARTIE, DES CARTOGRAPHIES DE LA RICHESSE DANS LA CHAMBRE DE COMBUSTION DU MOTEUR SONT REALISEES DURANT LA PHASE DE COMPRESSION. NOUS ETUDIONS L'EFFET DE DIFFERENTES CONFIGURATIONS D'INJECTION SUR L'HOMOGENEITE SPATIALE DE LA RICHESSE ET SUR LES VARIATIONS CYCLE-A-CYCLE DE LA RICHESSE MOYENNE. LORSQUE L'INJECTEUR EST ELOIGNE DE LA SOUPAPE D'ADMISSION, OU LORSQUE LA PIPE D'ADMISSION EST REFROIDIE, L'INHOMOGENEITE DU MELANGE ET LES FLUCTUATIONS CYCLE-A-CYCLE DE LA RICHESSE MOYENNE AUGMENTENT. L'ETUDE DE LA CORRELATION ENTRE LA DISTRIBUTION DE LA RICHESSE ET LA FRACTION DE MASSE BRULEE 10 APRES LE POINT MORT HAUT MONTRE L'EFFET BENEFIQUE DES INHOMOGENEITES DE CHARGE ELOIGNEES DE LA BOUGIE SUR LA VITESSE DE COMBUSTION

Author: Anna Maria Pubill Melsio
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Languages : fr
Pages : 251

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L’utilisation de méthodes diagnostics “non-intrusives” fournissant des mesures de température, de concentration ou de vitesse tels que la diffusion Rayleigh, l’absorption ou la PIV, par exemple, se révèlent nécessaires dans les domaines de la combustion et de la mécanique des fluides. Dans le cadre de cette thèse, nous avons utilisé la fluorescence induite par laser (technique “non-intrusive”), qui nous donne accès à des mesures de concentration d’espèces dans des foyers ou des flammes dans des conditions extrêmes. Nous prenons une molécule susceptible d’être fluorescente à une certaine longueur d’onde et nous la mélangeons avec du combustible. Ce dopant doit être préalablement excité à l’aide d’un laser. La molécule doit avoir certaines caractéristiques proches du combustible avec lequel va être mélangé et de plus, elle doit résister les différentes conditions des expériences. Une recherche bibliographique nous a permis de déterminer des molécules (traceurs) susceptibles de convenir à ce genre d’approche. Les molécules finalement choisies sont la cétone acétone (C3H6O) et le naphtalène (C10H8) qui appartient aux PAHs (Hydrocarbures Polycycliques Aromatiques). La suite se déroule en deux parties différentes. Dans la première partie, une étude fondamentale à différentes pressions est réalisée ; l’objectif étant de mettre en évidence l’influence de la pression sur le signal de fluorescence (1 à 15 bar). Cette condition est intéressante pour utiliser le traceur dans des environnements sous pression, comme par exemple les moteurs. La deuxième partie présente des résultats de l’application de ce diagnostic optique à deux types de configurations expérimentales.

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Publisher: Cuvillier Verlag
ISBN: 3736920652
Category : Science
Languages : en
Pages : 154

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Author: JEAN-MARIE.. PETIT
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Languages : fr
Pages : 157

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LA COMBUSTION EN MELANGE PAUVRE DANS LES MOTEURS A ALLUMAGE COMMANDE EST UNE VOIE D'AVENIR INTERESSANTE POUR REDUIRE LES EMISSIONS DE CO, CO#2, NO#X ET LA CONSOMMATION SPECIFIQUE DE CARBURANT, DANS LA MESURE OU LE PROBLEME DE L'AUGMENTATION DE LA DISPERSION CYCLIQUE DE LA COMBUSTION QUAND LA RICHESSE DU MELANGE DIMINUE PEUT ETRE RESOLU. L'OBJECTIF DE L'ETUDE EST DE DEFINIR UNE STRATEGIE D'INITIATION DE LA COMBUSTION PAR ETINCELLE, EN MELANGE PAUVRE, POUR LES MOTEURS A ALLUMAGE COMMANDE, A PARTIR D'UNE APPROCHE EXPERIMENTALE BASEE SUR L'ETUDE DE LA DISTRIBUTION TEMPORELLE DE L'ENERGIE ELECTRIQUE. UNE APPROCHE THEORIQUE PERMET DE MONTRER DANS UN PREMIER TEMPS QUE LA CONDITION GEOMETRIQUE ET ENERGETIQUE D'INITIATION EST CROISSANTE, EN MELANGE HOMOGENE PAUVRE STAGNANT, QUAND LA RICHESSE DU MELANGE DIMINUE. PUIS, UNE ETUDE EXPERIMENTALE EN MICRO-BOMBE (ENCEINTE DE VOLUME REDUIT, MELANGE HOMOGENE PAUVRE STAGNANT) PERMET DE FAIRE RESSORTIR LES EFFETS DE LA DUREE DE L'APPORT DE L'ENERGIE ELECTRIQUE SUR LA RICHESSE LIMITE D'INITIATION, LA CROISSANCE INITIALE DE LA POCHE DE GAZ CHAUDS (PENDANT LA PREMIERE MILLISECONDE QUI SUIT LA PHASE DE BREAKDOWN) ET LE TAUX D'EROSION DE LA CATHODE. DES MOYENS ET DES METHODES DE MESURE MULTIPLES SONT MIS EN UVRE. ENFIN, UNE ETUDE EXPERIMENTALE SUR MOTEUR MONOCYLINDRE (REGIME STABILISE ET FAIBLE CHARGE) PERMET D'ABOUTIR A LA DEFINITION D'UNE STRATEGIE D'INITIATION DE LA COMBUSTION EN MELANGE PAUVRE IMPARFAIT QUI S'APPUIE SUR DEUX CRITERES: L'EXCES D'AIR CRITIQUE QUI PERMET DE CARACTERISER L'EFFET DES PRINCIPAUX PARAMETRES DE LA SOURCE D'ALLUMAGE EN TERME DE LIMITE DE FONCTIONNEMENT EN MELANGE PAUVRE DU MOTEUR ET LA DUREE CRITIQUE D'ALLUMAGE (OU DUREE MINIMALE DE L'APPORT D'ENERGIE ELECTRIQUE) QUI PERMET DE CARACTERISER L'AUTONOMIE TEMPORELLE DU PROCESSUS DE COMBUSTION VIS A VIS DE LA SOURCE D'ALLUMAGE. IL RESSORT NETTEMENT DE L'ETUDE QUE LE MODE D'APPORT DE L'ENERGIE ELECTRIQUE EST UN PARAMETRE STRATEGIQUE MAJEUR POUR INSTAURER UN PROCESSUS DE COMBUSTION DANS DES CONDITIONS DIFFICILES (LIMITE D'INFLAMMABILITE DU MELANGE, MELANGE IMPARFAIT, PRESENCE DE PAROIS), QUE LA RESPONSABILITE DE LA SOURCE D'ALLUMAGE SUR LA LIMITE DE FONCTIONNEMENT EN MELANGE PAUVRE DU MOTEUR N'EST PAS TOTALE ET ENFIN, QUE LA TRANSPOSITION DES RESULTATS OBTENUS EN BOMBE, VERS LE MOTEUR, N'EST PAS IMMEDIATE. L'ETUDE REALISEE S'INSCRIT DANS LE CADRE D'UN PROGRAMME DE RECHERCHE INDUSTRIEL NATIONAL MOTEUR PROPRE ET ECONOME

Author: Anthony Dubreuil
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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: Ali Gheddache
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Languages : fr
Pages : 218

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L'un des principaux objectifs de l'industrie automobile est la réduction des rejets de gaz polluants (NOx, CO et CO2) dans l'atmosphère. Une des solutions envisagées est l'utilisation des carburants alternatifs, tels le gaz naturel (GNV). Ce travail expérimental concerne les phénomènes de mélange et de combustion des carburants gazeux et plus particulièrement du gaz naturel dans les moteurs. Ces études ont été menées dans un moteur transparent pour deux régimes moteur (pleine charge et charge partielle) ainsi que pour une gamme de richesse allant de 0.7 à 1.1. La vélocimétrie par intercorrélation d'images de particules (PIV) a été utilisée pour caractériser l'aérodynamique interne et la turbulence dans le moteur. La fluorescence induite par plan laser (PLIF) sur l'acétone a été utilisée pour caractériser l'état du mélange au travers du calcul des inhomogénéités temporelles (fluctuations cycliques) ou spatiales (degré de mélange). Enfin une bougie instrumentée à fibres optiques fut utilisée pour étudier la combustion. Elle a montré l'importance de la vitesse d'initiation de la combustion et du développement du noyau de la flamme sur le bon déroulement de la combustion. L'étude, menée et corrélée aux différents temps caractéristiques de la combustion obtenus à partir d'un modèle de combustion à 2-zones, a montré l'importance de la variabilité du mélange du GNV sur le déroulement de toute la combustion par ajout au méthane (CH4) d'éthane (c2H6), de propane (C3H8) et d'azote (N2). L'ajout d'hydrogène (H2) au méthane a permis de déterminer dans quelle proportion cela augmente la vitesse de propagation de la flamme dans les moteurs.

Author: Fabrice Foucher
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Languages : fr
Pages : 212

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La législation concernant les émissions polluantes des moteurs d'automobile devenant de plus en plus draconienne, et dans un soucis de diminuer les rejets de gaz à effets de serres, les constructeurs automobiles se sont engagés à diminuer la consommation et les émissions polluantes des véhicules. Pour réussir ce challenge, une compréhension parfaite de la combustion est nécessaire pour permettre notamment d'améliorer les modèles numériques nécessaire à la conception de moteur respectant les prochaines normes antipollution. Malgré de très nombreuses recherches concernant les différentes phases de la combustion moteur, certaines d'entre elles sont encore très mal connues. L'interaction des flammes de prémélange avec les parois de la chambre de combustion fait partie. Nous proposons dans ce travail d'améliorer les connaissances générales de la combustion des moteurs à allumage commandé et plus particulièrement du phénomène d'interaction flamme paroi. Pour cela, deux dispositifs expérimentaux ont été mis en œuvre : - Le premier permet l'étude de l'interaction d'une flamme laminaire de prémélange avec une paroi dans une enceinte maintenue à pression constante. La PIV (Particle Imaging Velocimetry) rapide a été mise en place afin de suivre temporellement la propagation de la flamme contre une paroi froide. Les vitesses locales aux fronts et les étirements de flammes ont ainsi pu être déterminés. Il a été montré que le comportement de la flamme évoluait significativement lorsque le front de flamme était distant de 4 à 5 mm de la paroi. - Le deuxième dispositif expérimental est un moteur à accès optiques. L'aérodynamique pariétale de ce dernier a été caractérisée à l'aide de la PIV (Particule Image Velocimetry) basse fréquence. La Fluorescence induite par tomographie laser a été utilisée pour étudier les flammes de prémélange interagissant avec le piston. L'analyse des images tomographiques a permis de déterminer le taux de réaction moyen à partir de l'analyse de la densité de surface de flamme puis de l'analyse fractale. Un effort particulier a été apporté pour ne pas intégrer à ces analyses les fluctuations cycle à cycle de la combustion. Finalement, une évolution du taux de réaction moyen en fonction de la distance flamme piston a été déterminée.

Author: CYRIL.. ROBINET
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Languages : fr
Pages : 253

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DEPUIS UN SIECLE, LA COMBUSTION DES MELANGES FORTEMENT DILUES ET STRATIFIES APPLIQUEE AU MOTEUR A ALLUMAGE COMMANDE CONSTITUE UNE POTENTIALITE MAJEURE POUR LA REDUCTION DE LA CONSOMMATION ET DES EMISSIONS POLLUANTES. DANS LES ANNEES SOIXANTE-DIX, CE BENEFICE A PARTIELLEMENT ETE DEGAGE AVEC LES MOTEURS A CHARGE STRATIFIEE HONDA CVCC ET LAG. ACTUELLEMENT, LES PERFORMANCES DE LA COMBUSTION INITIEE PAR L'ETINCELLE D'UNE BOUGIE EMPECHE L'UTILISATION DES MELANGES FORTEMENT DILUES ET STRATIFIES. L'ETUDE MONTRE L'INFLUENCE DES PRODUITS DE COMBUSTION RESIDUELS SUR LA COMBUSTION DES MELANGES PAUVRES HOMOGENES APPLIQUEE AU MOTEUR. LA LITTERATURE RAPPORTE QUE LES SOLUTIONS D'INITIATION NON CONVENTIONNELLE TELLES QUE LA COMBUSTION PAR JET(S) PULSE(S) OU L'INITIATION ASSISTEE PAR JET D'HYDROGENE FAVORISENT LA COMBUSTION DES MELANGES FORTEMENT DILUES. L'ETUDE OPTIQUE DE LA COMBUSTION MOTEUR CONFIRME L'INITIATION DE LA COMBUSTION MOTEUR PAR DE MULTIPLES FRONTS DE FLAMME. L'ETUDE MOTEUR, CYCLE A CYCLE, DEMONTRE UNE COMBUSTION SENSIBLEMENT PLUS RAPIDE ET REPETABLE QUE DANS LE CAS BOUGIE. CES CARACTERISTIQUES AUTORISENT LA COMBUSTION DE MELANGES PAUVRES HOMOGENES PROCHE DE LA LIMITE D'INFLAMMABILITE. A PARTIR DES PRECEDENTES ETUDES, UN CONCEPT D'INITIATION NOVATEUR, L'AUTO-INFLAMMATION PILOTEE PAR INJECTION DE RADICAUX, EST FORMULE. LA COMBUSTION MOTEUR INDUITE PAR L'APIR DEMONTRE UNE RAPIDITE ET UNE REPETABILITE SENSIBLEMENT AMELIOREES PAR RAPPORT A UNE INITIATION PAR LA BOUGIE ET LE PJC. DANS UNE CONFIGURATION PLUS PROCHE DE L'INDUSTRIALISATION, LA COMBUSTION MOTEUR INDUITE PAR L'APIR EST MOINS DEGRADEE QUE LORS D'UNE INITIATION PAR LE PJC.

Author: Benoît Taupin
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Languages : fr
Pages : 208

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La combustion de pré-mélange pauvre est un procédé très prometteur pour réduire les émissions polluantes d'oxyde d'azote. Malheureusement, dans ce mode de combustion, des extinctions locales, sources d'imbrûlés, des intabilités de combustion ou le retour de flamme dans l'injecteur peuvent être occasionnés. Cette étude expérimentale traite des résultats obtenus sur un brûleur transparent pressurisé avec air de combustion préchauffé. Ce brûleur muni d'un injecteur à "swirl" avec "Bluff-Body" génère des conditions représentatives de turbine à gaz. L'objectif de cette étude est de comprendre les mécanismes qui entraînent la déstabilisation de la flamme et d'une manière générale d'étudier la structure de flamme turbulente de pré-mélange pauvre sous l'influence de la pression et de la température de l'air de combustion dans une configuration proche de la réalité. Une étude de la stabilité et de la structure de la flamme caractérisée par son émission spontanée CH* en fonction des paramètres pression, température de l'air de combustion et richesse met en évidence une influence relativement faible de la pression tandis que la température de l'air joue un rôle prépondérant. L'étude du mélange par Fluorescence induite par plan laser sur de l'acétone montre la présence d'inhomogénéité du mélange à la sortie de l'injecteur. La comparaison avec une flamme obtenue dans le cadre d'un pré-mélange parfait montre que ces inhomogénéités participent à la stabilisation de la flamme. Cette stabilisation s'effectue par le biais d'une zone nommée pied de flamme où la flamme se propage d'un mélange riche vers un mélange pauvre permettant la combustion de mélange globalement plus pauvre. Nous terminons par l'étude en combustion de deux cas instables.