Contribution au développement de l'allumage par laser pour les moteurs à combustion interne

Contribution to laser spark ignition development for internal combustion engine

• Auteur / Autrice : Cyprien Ternel
• Direction : Armelle Cessou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Énergétique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Rouen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasmas produits par laser

Spectroscopie des plasmas

Allumage

Combustion, Théorie de la

Moteurs à combustion interne -- Combustion

Résumé

Avec les nouvelles stratégies de combustion, la bougie atteint les limites de son potentiel. Nous avons travaillé sur un nouveau type d'allumage : l'allumage laser. Nous avons caractérisé la nature du plasma laser. La valeur seuil d'irradiance qui déclenche le claquage est d'environ 50GW/cm². Nos essais d'allumage ont soulevé le problème de raté de combustion pour les milieux fortement dilués. La présence seule du plasma n'entraîne pas un allumage réussi. Le but est aussi d'apporter une source suffisamment volumineuse, supérieure au volume critique d'allumage, qui a été déterminé de façon théorique. Deux lasers ont été testés sur moteur : un laser de puissance et un laser compact afin d'étudier la faisabilité de l'implantation d'un tel système. L'analyse de combustion montre que le plasma entraîne une initiation plus stable. Aucun effet mémoire de la qualité de l'allumage sur la propagation de la flamme n'a été mis en évidence. Des essais en fonctionnement stratifié ont aussi été effectués.

With new combustion strategies, spark plug seems to reach its potential limits. We worked on a new ignition system : laser-induced ignition. We characterized the plasma properties in funtion of experimental parameters. We determined an irradiance threshold of circa 50 GW/cm², which starts the breakdown process. The ignition tests of mixtures diluted with nitrogen also raised problem of combustion misfire for high diluted mixtures. Plasma does not involve necessarily a successful ignition. It also must bring a sufficiently large ignition source, at least equivalent to the critical ignition volume, which has given by theoretical method. Two lasers were tested on engines : a powerful and a compact laser. This last was used to study the feasibility of such a system on engine. The combustion analysis shows that plasma involves a more stable initiation. No memory effect of ignition quality on the flame propagation could be observed. Stratified injection tests were also carried out.