Analyse des performances et des émissions polluantes d'un moteur à allumage commandé à injection directe lors de l'utilisation de carburants oxygénés

Résumé

L'injection directe est une technologie prometteuse de plus en plus utilisée dans l'industrie automobile. De plus, avec le prix du prétrole qui ne cesse d'augmenter et les réserves en ressources fossiles qui diminuent, l'attrait pour les carburants alternatifs renouvelables se fait sentir. C'est donc dans l'optique de vérifier l'influence de l'intégration de différents carburants oxygénés dans l'essence sur les performances moteur et les émissions polluantes que cette recherché a été menée. Six carburants oxygénés ont été testés en mélange avec de l'essence à des concentrations volumiques de 10 %, 20 % et 40 % au sein d'un moteur à allumage commandé et injection directe. En ce qui a trait aux performances moteur, peu de variations ont été mesurées quant à la stabilité de la combustion. Il a été observé que la consommation de carburant augmentait pour tous les mélanges oxygénés, et ce, de façon linéaire avec la concentration d'oxygène contenu dans le carburant. Il a également été observé que l'ajout de carburants oxygénés entrainait une diminution du délai d'inflammation par rapport au cas où l'essence était utilisée pure alors que la durée de la combustion turbulente développée s'est révélée plus longue pour presque tous les carburants. Peu de variations ont été mesurées en ce qui concerne les émissions de CO et de HC alors qu'une diminution notable des émissions de NO a été notée, cette diminution étant probablement due à une température des gaz brulés plus faible dans le cylindre. Pour ce qui est des particules, une importante augmentation a été remarquée lors d'ajout d'acétone alors que pour tous les autres carburants testés une diminution a été notée. Une etude sur les différents indicateurs de pouvoir suivant (TSI, OESI, YSI, FESI et PMI) a révélé que le FESI offrait une meilleure prediction des données expérimentales (excluant l'acétone). Le FESI ayant toutefois été développé dans le but de rendre compte de l'effet de la composition chimique d'un carburant donné sur sa propension à former des suies, des analyses complémentaires ont dû être opérées afin de relier cet indicateur à certaines propriétés phyisiques des carburants pour ainsi reproduire plus finement les tendances obtenues expérimentalement notamment dans le cas de l'acétone. Pour ce faire, une procedure d'optimisation faisant appel à un algorithme génétique a été utilisé pour obtenir une équation permettant de reproduire les tendances expérimentales obtenues, en incluant cette fois-ci l'acétone. Ainsi, le pouvoir calorifique inférieur et la chaleur spécifique à pression constante sont apparus comme étant deux propriétés essentielles influençant la production de particules.

Date	1 mai 2017
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Patrice Seers (Directeur(-trice)) & Romain Lemaire (Codirecteur(-trice))