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Potentiel de l'utilisation des mélanges hydrocarbures/alcools pour les moteurs à allumage commandé

Broustail, Guillaume (2012). Potentiel de l'utilisation des mélanges hydrocarbures/alcools pour les moteurs à allumage commandé. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Depuis plusieurs années, la diminution des réserves de pétrole incite les différents pays à accroitre leur indépendance énergétique. De plus, diminuer l’impact environnemental de la voiture est devenu l’une des priorités de notre société. En ce sens, les normes Européennes anti-pollution sont devenues plus strictes, tandis que certains polluants sont pointés du doigt pour avoir un impact néfaste sur la santé et l’environnement. Pour répondre à cette double problématique, l’utilisation de biocarburants de type alcools dans les moteurs à allumage commandé est l’une des voies envisagées. Ce virage a déjà été entrepris à petite échelle par l’Union Européenne qui a tout d’abord autorisé l’ajout de 5%, puis de 10% d’éthanol dans l’essence. En plus de l’éthanol déjà commercialisé, le Biobutanol, biocarburant de 2nde génération, apparait comme un candidat à fort potentiel pour une utilisation dans les moteurs à allumage commandé.

L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier le potentiel de l’utilisation de mélanges isooctane/butanol dans les moteurs à allumage commandé, en termes de performances et d’émissions polluantes. De plus, ces résultats sont comparés à ceux de mélanges isooctane/éthanol. Le dégagement de chaleur dans un moteur à allumage commandé est en partie piloté par la vitesse de combustion laminaire. Cette caractéristique a été étudiée de manière expérimentale et numérique pour différentes conditions initiales (pression et richesse) dans une enceinte à volume constant. Puis, une étude sur les premières étapes de la propagation de la combustion a été réalisée dans un moteur monocylindre à accès optique. Ces résultats en moteur ont été corrélés avec les informations laminaires. Enfin, les émissions de polluants réglementés et non-réglementés, ainsi que les performances ont été étudiées dans un moteur monocylindre à allumage commandé. Une baisse de la plupart de ces émissions a été observée avec l’ajout des deux alcools.

Titre traduit

Potential of the ISO-octane/alcohols blends in spark-ignition engines

Résumé traduit

For the past few years, the oil stock decrease encourages the different countries to increase their energy independence. Moreover, reducing the environmental impact of transportation became one of the priorities of our society. In this way, European emissions standards are stricter while several pollutants have been identified to have a negative impact on health and the environment. To answer this double problem, the use of alcohols biofuels in sparkignition engines is one the promising ways. The European Union have already taken a small step in that direction by allowing a maximum of 10% of ethanol into gasoline. As well as ethanol is already marketed, Biobutanol, a 2nd generation biofuel, appears as a serious candidate with a strong potential for a spark-ignition engines use.

The objective of this dissertation is to study the potential of the iso-octane/butanol blends use in spark-ignition engines, in terms of performance and pollutants emissions. Moreover, these results are compared to iso-octane/ethanol blends. The heat release in spark-ignition engine is piloted for a part by laminar burning velocity. This characteristic was studied experimentally and numerically for different initial conditions (pressure and equivalence ratio) in a constant volume bomb. Then, the early flame kernel growth was studied in an spark-ignition single cylinder engine equipped with optical accesses. Those results were correlated with the results on the laminar burning velocity. Finally, regulated and non-regulated pollutants emissions and engine performance were investigated in a spark-ignition single cylinder engine. A decrease of most pollutant emissions was observed with both alcohols addition.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse présentée à l'École de technologie supérieure [et à] l'Université d'Orléans comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie cotutelle France-Québec" Bibliogr. : f. [251]-262.
Mots-clés libres: Moteurs à explosion. Alcool (Combustible) Butanol. Bioénergie. Polluants atmosphériques. Alcool, Combustion, Éthanol, Isooctane, Laminaire, Mélange, Vitesse, Moteur à allumage commandé, Émissions polluantes.
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Seers, Patrice
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Mounaïm-Rousselle, Christine
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 14 mars 2012 14:50
Dernière modification: 02 mars 2017 22:41
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/968

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