Évaluation de l'utilisation de carburants oxygénés sur un moteur à injection directe avec l'utilisation des modes d'injection homogène et stratifiée

Résumé

L’introduction de l’injection directe dans les moteurs à allumage commandé permet une économie d’essence intéressante. De plus, cette technique jumelée à l’utilisation des carburants renouvelables permet une réduction de l’utilisation des carburants fossiles. Les carburants oxygénés les plus utilisés dans un moteur à allumage commandé sont l’éthanol et le butanol. Le butanol est plus intéressant dû à sa similitude avec l’essence, mais celui-ci est plus couteux à produire. Alors, l’utilisation d’un mélange d’acétone, de butanol et d’éthanol (ABE) peut être pertinente, car c’est le résultat de la fabrication du butanol par voie de fermentation. Dans ce contexte, ce mémoire aura pour mandat de caractériser l’effet de l’ajout d’acétone dans un mélange d’ABE mélangé à l’essence dans un moteur à injection directe sous les modes d’injection homogène et stratifiée. Afin de répondre à ce mandat, une étude expérimentale a été réalisée sur un moteur à quatre cylindres à injection directe avec des mélanges d’éthanol, de butanol de BE et d’ABE. Le passage du mode d’injection homogène à stratifiée permet une réduction de la consommation spécifique de carburant de 5 % avec l’essence. L’ajout de carburants oxygénés a pour effet d’augmenter la consommation spécifique de carburant, par contre cette augmentation est plus faible en mode d’injection stratifiée. Une augmentation de la consommation a été néanmoins aperçue avec le mélange à 40 % d’ABE comparativement aux autres mélanges de carburants oxygénés. Peu de changement dans les émissions de CO et d’HC a été observé pour le mode d’injection homogène. Ces émissions polluantes semblent plus sensibles au ratio air-carburant qu’au taux de carburants oxygénés. En mode d’injection stratifiée, autant le taux de carburants oxygénés que le ratio air-carburant influencent les émissions de CO et de NOX. L’ajout de carburants oxygénés a pour effet d’augmenter les émissions de CO et de diminuer les émissions de NOX. La diminution des NOX est attribuable à une température de flamme adiabatique plus faible, mais aussi à une diminution de la température initiale du mélange air-carburant lorsque le carburant est injecté dans le cylindre. Pour les émissions d’HC et de particules, l’ajout de forte concentration de carburants oxygénés a pour effet d’augmenter ces émissions. Les causes possibles de ces augmentations sont le résultat de la combustion de carburant liquide due à la présence de goutte dans le mélange air-carburant et d’un film de carburant sur la tête du piston lors de l’allumage. L’influence de l’acétone dans le mélange d’ABE n’affecte pas les résultats de polluants.

Date	17 nov. 2015
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Patrice Seers (Directeur(-trice))