Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur...
TRANSCRIPT
![Page 1: Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au gaz naturel de Groningue Marc](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020323/5b7d264a7f8b9a73728d74f6/html5/thumbnails/1.jpg)
Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au
gaz naturel de Groningue
Marc Mercier, Daniel Gaston Thomas
LME-EA 2447
Laboratoire de Mécanique et Energétique (LME)
Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis
Le Mont Houy
59313 Valenciennes-Cedex 9
1
![Page 2: Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au gaz naturel de Groningue Marc](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020323/5b7d264a7f8b9a73728d74f6/html5/thumbnails/2.jpg)
Plan de l’exposé
� Introduction
� Présentation du banc d’essai
� Performances du moteur au gaz naturel
� Pollution
� Conclusion
� Perspectives
2
![Page 3: Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au gaz naturel de Groningue Marc](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020323/5b7d264a7f8b9a73728d74f6/html5/thumbnails/3.jpg)
Présentation du banc d’essai
� 4 cylindres en lignes
� Cylindrée totale : 1442 cm3,
� P=50 kW
� Taux de compression : 9,6
� Frein à courant de foucault
� P=70 kW
Moteur installé au LME
3
![Page 4: Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au gaz naturel de Groningue Marc](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020323/5b7d264a7f8b9a73728d74f6/html5/thumbnails/4.jpg)
Capteur de pression cylindre
� Capteur piézo-électrique => acquisition de la pression cylindre
� Codeur angulaire => fréquence d’acquisition de la pression
� Pince à induction => instant d’allumage.
4
![Page 5: Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au gaz naturel de Groningue Marc](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020323/5b7d264a7f8b9a73728d74f6/html5/thumbnails/5.jpg)
Acquisition de la pression cylindre
5
![Page 6: Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au gaz naturel de Groningue Marc](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020323/5b7d264a7f8b9a73728d74f6/html5/thumbnails/6.jpg)
Adaptation d’un catalyseur au gaz naturel
Fig 3 : adaptation d’un catalyseur et disposition des thermocouples
6
![Page 7: Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au gaz naturel de Groningue Marc](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020323/5b7d264a7f8b9a73728d74f6/html5/thumbnails/7.jpg)
Couple en fonction de la richesse
� Essence � Gaz Naturel
On enregistre une chute de couple au gaz naturelCmax=89 Nm au gaz, Cmax=107 Nm à l’essence
84%
91%
Couple à l’essence Couple au gaz naturel
7
![Page 8: Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au gaz naturel de Groningue Marc](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020323/5b7d264a7f8b9a73728d74f6/html5/thumbnails/8.jpg)
Rendement volumétrique
8
![Page 9: Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au gaz naturel de Groningue Marc](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020323/5b7d264a7f8b9a73728d74f6/html5/thumbnails/9.jpg)
Rendement volumétrique de mélange
9
![Page 10: Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au gaz naturel de Groningue Marc](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020323/5b7d264a7f8b9a73728d74f6/html5/thumbnails/10.jpg)
Vitesses de combustion
Vitesses de combustion à l’essence et au gaz en fonction de la richesse
10
![Page 11: Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au gaz naturel de Groningue Marc](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020323/5b7d264a7f8b9a73728d74f6/html5/thumbnails/11.jpg)
Couple aux charges partielles
Couple en fonction de la charge, gaz naturel, φ=1
Couple en fonction de la charge, essence, φ=1,13
11
![Page 12: Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au gaz naturel de Groningue Marc](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020323/5b7d264a7f8b9a73728d74f6/html5/thumbnails/12.jpg)
Pollution
Émissions en % volumiques en fonction de la richesse au gaz naturel
Émissions en % volumiques en fonction de la richesse àl’essence
12
![Page 13: Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au gaz naturel de Groningue Marc](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020323/5b7d264a7f8b9a73728d74f6/html5/thumbnails/13.jpg)
Réchauffage du catalyseur à faible charge
Températures des gaz d’échappement avant catalyseur
pour une avance à l’allumage constante
Températures des gaz d’échappement après catalyseur
pour une avance à l’allumage constante
13
![Page 14: Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au gaz naturel de Groningue Marc](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020323/5b7d264a7f8b9a73728d74f6/html5/thumbnails/14.jpg)
Réchauffage du catalyseur à forte charge
Températures des gaz d’échappement avant catalyseur
pour une avance à l’allumage constante
Températures des gaz d’échappement après catalyseur
pour une avance à l’allumage constante
14
![Page 15: Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au gaz naturel de Groningue Marc](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020323/5b7d264a7f8b9a73728d74f6/html5/thumbnails/15.jpg)
Avantages et inconvénients du gaz naturel
� Inconvénients� Couple au gaz moins élevé
� Couple aux charges partielles faible en dessous de trois quart de charge
� Réseau de distribution du gaz naturel peu développé
� Avantages� Couple disponible à bas régimes plus élevé qu’à l’essence
� Stabilité de fonctionnement accrue
� Bruits de fonctionnement atténués� Démarrages en richesse stœchiométrique possibles
� Émissions polluantes en retrait par rapport à l’essence
� Indice d’octane élevé
15
![Page 16: Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à … · Étude du comportement d’un moteur atmosphérique à allumage commandé alimenté au gaz naturel de Groningue Marc](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020323/5b7d264a7f8b9a73728d74f6/html5/thumbnails/16.jpg)
Conclusion et perspectives
� Concevoir un moteur dédié exclusivement pour une utilisation au gaz naturel� Augmentation du rendement
� Aérodynamique interne
� Suralimentation
� Utilisation d’un gaz naturel titrant à 95% de méthane minimum
� Injection directe du gaz dans la chambre de combustion dont l’effet majeur serait une alimentation en air d’admission plus élevée
� Travail du moteur en mélanges pauvres, charges stratifiées
� Modélisation de la combustion16