Thèse soutenue

L’étude de l’influence de la structure chimique des additifs sur le contrôle de la réactivité des carburants
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Auteur / Autrice : Minh Duy Le
Direction : Pierre-Alexandre GlaudeMickaël Matrat
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés, des produits et des molécules
Date : Soutenance le 29/05/2020
Etablissement(s) : Université de Lorraine
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIMPPé - Sciences et ingénierie des molécules, des produits, des procédés, et de l'énergie (Lorraine)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire réactions et génie des procédés
Institut de recherche : Institut français du pétrole Énergies nouvelles (Rueil-Malmaison, Hauts-de-Seine)
Jury : Président / Présidente : Nabiha Chaumeix
Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Alexandre Glaude, Mickaël Matrat, Guillaume Vanhove, Laurent Catoire, Fabrice Foucher, Arij Ben Amara, Véronique Dias
Rapporteurs / Rapporteuses : Guillaume Vanhove, Laurent Catoire

Résumé

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Les sociétés modernes ont besoin de moteurs à combustion interne plus propres et plus efficaces. Cette contrainte entraîne une évolution significative des systèmes de combustion et de la formulation de carburants. L’adéquation moteur-carburant est l’élément clé à optimiser pour atteindre cet objectif. Parmi les paramètres en jeu, la réactivité du carburant est une caractéristique de premier ordre. C’est l’une des raisons en lien avec l’utilisation des additifs. Ils permettent au carburant d’améliorer l’ensemble de ses propriétés notamment vis-à-vis de la combustion. Cependant, le choix et l’utilisation des additifs se heurte encore à un manque de compréhension de leur mécanisme d’action. Dans ce contexte, cette thèse vise à mieux comprendre l’effet chimique des additifs sur la réactivité dans la phase gazeuse. Trois additifs, dont un booster de cétane, un booster d’octane et un antioxydant sont considérés : le 2-ethylhexyl nitrate (EHN), le ferrocène et le 2,4 xylénol respectivement. L’effet chimique de ces additifs sur la réactivité d’un carburant modèle contenant 35 % de n-heptane et 65 % de toluène en volume a fait l’objet d’une étude expérimentale et numérique. Des expériences ont été menées à l’aide de trois équipements : un tube de choc, une machine de compression rapide et un brûleur à flamme plate. L’utilisation de ces équipements permet d’explorer la variation de la réactivité dans des conditions variables représentatives du fonctionnement des moteurs. En parallèle, un modèle cinétique détaillé a été élaboré en s’appuyant sur des données récentes de la littérature. L’accord satisfaisant entre les expériences et les simulations permet de proposer des hypothèses quant à l’effet chimique des additifs.