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Auteur(s)
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Alain HAUPAIS : Ingénieur de l’École Centrale de Lyon - Docteur ès Sciences - Président Directeur Général du Centre de Recherches en Machines Thermiques (CRMT)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Bien que le moteur Diesel soit centenaire, il est en constante et forte évolution, à la fois du fait d’une meilleure connaissance des phénomènes impliqués et d’une exigence croissante de performances, de faible consommation et de réduction des émissions de polluants. Les performances et les niveaux de pollution obtenus sur les moteurs récemment commercialisés ou en cours de développement auraient très certainement, il y a 20 ou 30 ans, été réputés comme infaisables par les meilleurs diésélistes.
Deux grandes familles de moteurs émergent :
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les moteurs à injection directe, qui donnent des consommations plus faibles, des émissions d’oxydes d’azote plus élevées. Ils sont de loin les plus répandus pour les applications stationnaires, de propulsion navale et pour les moteurs de véhicules poids lourds et utilitaires. Leur utilisation dans les véhicules de tourisme est récente et encore rare, du fait de difficultés à les faire fonctionner sur une très large plage de régimes ;
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les moteurs à injection indirecte, qui sont actuellement largement majoritaires pour les applications aux véhicules de tourisme, du fait d’une puissance massique plus élevée, d’un système d’injection moins coûteux et de bonnes performances sur une large plage de régimes. La consommation plus élevée les a progressivement fait disparaître pour les applications industrielles et les poids lourds.
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3. Auto‐inflammation
3.1 Mécanisme d’auto‐inflammation
Si le mélange de combustible et d’air se trouve exposé à une température progressivement croissante, il s’enflamme spontanément lorsqu’une température seuil est dépassée. C’est le mécanisme d’auto‐inflammation. Cette température seuil est dite température d’auto‐inflammation, souvent notée TAI.
Sans rentrer dans les détails compliqués de ce mécanisme chimique complexe, on peut le décrire qualitativement de la manière suivante :
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pour des températures encore inférieures à la TAI, le combustible mélangé à l’air s’oxyde pour donner des peroxydes dont la concentration croit avec la température ;
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à partir du moment où une concentration critique en peroxydes est atteinte, les réactions chimiques deviennent instables. Par un mécanisme de réactions en chaîne, elles s’emblallent pour donner une combustion vive.
La température qui donne lieu à l’emballement des réactions est très variable selon la nature du combustible et sa structure moléculaire.
La TAI peut être fortement modifiée par la présence de petites quantités d’additifs. Des composés nitrés ou des peroxydes introduisent des molécules déjà oxydées et peu stables qui abaissent sensiblement les TAI. Ils peuvent être utilisés pour améliorer l’aptitude à l’auto‐inflammation des gazoles (additifs procétane), mais ils peuvent poser des problèmes de stabilité lors du stockage du combustible. Inversement, la présence d’halogènes retarde l’apparition des réactions en chaîne, ce qui relève très sensiblement la TAI. C’est le principe de fonctionnement des extincteurs à hydrocarbures halogénés.
Les TAI de quelques composés classiques sont données ci‐dessous ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Manual of engine test method for rating Diesel fuels by cetane method. - Publication ASTM (1963).
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(2) - WEISSMANN (J.) - Carburants et combustibles pour moteurs à combustion interne. - Éd. Technip.
-
(3) - GUIBET (J.C.), MARTIN (B.) - Carburants et moteurs. - Éd. Technip (1987).
-
(4) - RICOU (F.P.), SPALDING (D.B.) - Measurements of entrainement by axisymetrical turbulent jets. - J. of Fluid Mechanics (1961).
-
(5) - BECKER (H.A.), HOTTEL (H.C.) - The nozzle fluid concentration field of the round turbulent jet. - J. of Fluid Mechanics (1967).
-
(6) - ABRAMOVICH (G.N.) - The theory of turbulent jets. - MIT Press (1963).
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