Poster 3 - Lycée Benjamin Franklin

EVOLUTION DE LA COMBUSTION DU MOTEUR HCCI
EN FONCTION DES PARAMETRES
Deleplace André – Perron Hugo – Jacquemoud Quentin –
Triau Nathan – Dovletov Magomed
Encadré par Jean-Baptiste Masurier
Introduction : Dans le cadre
du projet EDIFICE, englobant
la totalité de notre classe nous
avons été reçu par le
laboratoire PRISME et notre
tuteur Jean-Baptiste Masurier
. Nous
avons
donc effectué
Un
moteur
à combustion
interne
des recherches en rapport
est une machine thermique qui
avec sa thèse . C’est dans ce
convertit
l'énergie
chimique
en
cadre que nous avons
Moteur
énergie
mécanique.
découvert le moteur HCCI. Ce
nouveau type de moteur
Énergie
admet un nouveau type de
combustion, et est encore à
Énergie
l’étape de la recherche, donc
Chimique
non commercialisé à ce nos
Mécanique
jours, car ses performances
ne sont toujours
pas
Nous
nous
sommes
intéressés
suffisantes.
aux
moteurs à 4 temps
:
Problématique
: Comment
L’admission
compression
développé ;ceLanouveau
mode ; La
combustion/détente
de combustion pouretque le
moteur HCCI puissent être
l’échappement.
commercialisé
dans
l’industrie automobile ?
Il existe deux grands types de moteur : Les moteurs à allumage commandé et les moteurs à allumage par compression ,plus communément appelés
respectivement ''moteur Essence'' et ''moteur Diesel ''. Le moteur HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) , utilise une combustion
empruntant les principes du moteur Essence et du moteur Diesel. Le moteur Diesel induit dans sa chambre de combustion de l’air, un injecteur va
ensuite libérer un spray de carburant ce mélange va s’homogénéiser dans la chambre de combustion et va s’auto-enflammer grâce à l’augmentation de
la pression (augmentation de pression = augmentation de chaleur) dans la chambre de combustion. Le moteur essence lui admet directement un
mélange homogène air/carburant qui va s’enflammer grâce à une bougie . Le moteur HCCI lui induit un mélange air/carburant le plus homogène
possible dans sa chambre de combustion , ce mélange va s’auto-enflammer grâce à l’augmentation de la pression dans la chambre de combustion , cette
hausse de pression entraîne une augmentation de la chaleur ce qui permet l’auto inflammation .
Durant le projet EDIFICE nous avons eu la chance de pouvoir réaliser
nos expériences sur des bancs moteurs , ce qui nous a permis
d’étudier l’évolution du comportement de la combustion, en faisant
varier plusieurs paramètres : l’ozone (O3) ; l’azote (N2) ; la richesse
(rapport entre le carburant et l’air induit dans la chambre de
combustion). Nous avons appris que l’augmentation de la richesse
entraîne une augmentation du IMEP (Indicated Mean Effective
Pressure : pression moyenne effective calculée selon les pressions
sur le piston) cette augmentation dégage du bruit trop fort
comparée aux moteurs conventionnel .
Pour réduire le bruit il faut réduire
la richesse pour cela on introduit un
taux supérieur de N2, cette
augmentation du N2 réduit le
dégagement
de
bruit
mais
augmente le CA50 ce qui signifie
que la combustion est retardée par
rapport à la normale . Afin de
parvenir à pousser la combustion à
revenir à un idéal , on utilise de l’ O3
ce qui permet d’avancer la
combustion. Un taux de N2 et de O3
suffisant permet d’amorcer la
Voici l’un des diagrammes
que nous
grâce à nos enregistrements sur le banc
combustion
dans avons
des obtenu
conditions
moteur : ce diagramme
représente
l’angle vilebrequin par rapport à la pression
idéales.
Donc enle degrés
cas dederéglage
cylindre on remarque
quelesans
ajoutHCCI
d’ozone
il y ane
un pic de pression d’environ 33 bar et
optimal
moteur
pourrait
pour un angle vilebrequin
de de
0°. bruit
Avectrop
l’ajout
de 15
pas produire
nuisant
, ppm* d’ozone (courbe rouge) on
remarque que la pression
cylindre
la régulation
de augmente
la richessefortement
permet elle passe de 33 bar a 55 bar pour
un angle vilebrequin
de 3,42°
; siréaction
on augmente
d’obtenir
une
la plusencore
rapide le taux d’ozone a 30 ppm on amplifie
encore la pressionpossible
elle passeà à 58
pour un angle
la bar
demande
d’un vilebrequin de 1,42° . Lors de notre
dernier changement
de paramètre nous avons monter le taux d’ozone a 60 ppm , cet ajout
conducteur.
à entraîner une hausse de la pression qui est passée à 60 bar pour un angle vilebrequin de
0,32°. Cette hausse de la pression cylindre correspond à l’augmentation de l’ozone , en
augmentant le taux d’ozone dans la chambre de combustion , la combustion va se produire
plus tôt ce qui explique que la pression cylindre augmente et que l’angle vilebrequin soit de
plus en plus petit.
Conclusion : Le moteur HCCI
serait un excellent moyen de
remplacer les moteurs thermiques
, seulement des défauts persistent
: la combustion est difficile à
contrôler , la puissance qu’il