Etude de la combustion des mélanges hydrocarbures/alcools dans un moteur HCCI

par Peerawat Saisirirat

Thèse de doctorat en Mécanique. Energétique

Sous la direction de Christine Mounaïm-Rousselle et de Somchai Chanchaona.

Le président du jury était Sumrerng Jugjai.

Le jury était composé de Christine Mounaïm-Rousselle, Somchai Chanchaona, Sumrerng Jugjai, Xavier Montagne, Fabrice Foucher.

Les rapporteurs étaient Xavier Montagne.


  • Résumé

    Actuellement, les principaux thèmes pour le secteur de transport sont le réchauffement global et la crise énergétique, ce qui encourage les chercheurs à développer des technologies alternatives et efficaces. Le concept ‘HCCI’ (combustion d’une charge homogène, allumée par compression) est l’une des solutions pour le moteur de véhicules. Ce mode de combustion, indépendant d’une notion de propagation de flamme, permet de réduire fortement les émissions critiques de NOX et de suies dans les gaz d'échappement. Cette combustion de type HCCI du carburant diesel se caractérise par une combustion à deux étapes. Parallèlement, l’apparition de nouveaux carburants, comme le bio-alcool, est une autre voie de recherche. Les bio-alcools ont un nombre d’indice d'octane élevé qui peut se mélanger avec du carburant diesel pour optimiser la combustion de HCCI des carburants diesel. L’objectif de cette thèse est donc de caractériser les deux étapes de la combustion HCCI en étudiant l’influence de l’impact de l’ajout d’une fraction d’alcools dans diesel. La comparaison avec un mélange d’iso-octane, hydrocarbure à indice d'octane élevé de paraffine et des mélanges dilués via les gaz d’échappement est aussi analysée en tant que verrous potentiels pour améliorer la combustion de type HCCI. Dans cette thèse, le n-heptane est choisi comme composé principal représentatif du diesel, l'éthanol et 1-butanol sont choisis comme bio-alcools. L’analyse présentée ici se repose sur trois approches différentes : l’analyse expérimentale de la pression cylindre, l'analyse d'images de chimiluminescence spontanée de certaines espèces et les résultats issus de la modélisation cinétique de la combustion.

  • Titre traduit

    A study of hydrocarbon/alcohol combustion in HCCI engines


  • Résumé

    Currently, the major issues for the transportation sector are the global warming and energy crisis which encourage researchers to develop an alternative green efficient technology. The homogeneous charge compression ignition (HCCI) can be one of solutions for the automotive engine. This combustion concept is independent on the high temperature flame propagation which releases lowest critical emissions (NOX and PM) in the exhaust gas. HCCI combustion of diesel fuel presents specific characteristic of two-stage ignition that over-advances the main heat release. As the importance of bio-alcohol fuels increases, it is interesting to evaluate the potential of the fuels, to optimize the HCCI combustion of diesel fuels. This is the objective of this phD thesis. The two-stage ignition characteristic of the diesel hydrocarbon is described and the influence of alcohol fuel fraction in diesel blends is investigated in comparison with high octane paraffin hydrocarbon diesel blends and EGR addition. All potentials are concluded to the potential for HCCI combustion improvement. In this thesis, n-heptane was selected as the major diesel representative component and ethanol and 1-butanol as the considered alcohol fuels. Three approaches were used based on experimental cylinder pressure analysis, the chemiluminescence emissions image analysis and the chemical kinetic analysis results from the engine modeling. A detailed chemical kinetic scheme was specifically developed from sub-scheme of all considered fuel.

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