Université d'Orléans

Discipline : Mécanique et Energétique

Résumé :

Aujourd’hui, les constructeurs automobiles initient des recherches afin de développer des technologies innovantes face à la pénurie d’énergie et aux émissions de polluants. L’un des moyens pour les moteurs à allumage commandés est le concept dit ‘downsizing’, toutefois limité par le phénomène de cliquetis dû aux conditions de haute température et haute pression. Dans cette étude, le contrôle de la concentration d’oxygène dans l’air est proposé comme l’une des voies d’améliorations. En effet, d’une part, la combustion enrichie en oxygène permet d’améliorer le rendement du moteur avec le même niveau de pression d’admission soit en ‘boostant’ la combustion soit en l’activant lorsque le moteur fonctionne à faible charge ou dans des conditions de démarrage à froid. D’autre part, une faible concentration en oxygène dans l’air (ou dilution de N2) par un système membranaire peut être considérée comme une alternative intéressante à la recirculation des gaz d’échappement.

Les expériences ont été effectuées dans un moteur monocylindre ‘downsizing’ avec différents taux d’oxygène et de richesse. L’étude de l’impact du contrôle de la concentration d’oxygène sur les caractéristiques de combustion et d’émissions a été effectuée pour plusieurs charges en fonctionnement optimum pour limiter la consommation spécifique de carburant. L’effet de la concentration en oxygène sur les caractéristiques de combustion du moteur a été simulé en utilisant le logiciel commercial AMESim avec le modèle de combustion développé par IFP-EN. A partir de corrélations de la vitesse de combustion laminaire, basée sur des données expérimentales obtenues durant ce travail, et du délai d’auto-inflammation, estimé à partir de simulation de la cinétique chimique, la prédiction de l’évolution de la pression dans le cylindre est en bon adéquation avec les résultats expérimentaux sur banc d’essais moteur et l’intensité du cliquetis a pu ainsi être prédite.