Développement d'un nouveau concept de collecteurs en carbone pour pompes à carburant contenant des bioadditifs – BIOCOLCARBONE

L'utilisation de carburants avec bioadditifs a conduit d'une façon aléatoire à des pannes automobiles dont la cause identifiée réside dans une détérioration, parfois catastrophique, du couple balais-collecteur à base de carbone dans les pompes à carburant. La compréhension des phénomènes responsables de ces dégradations est un verrou technologique indispensable à lever pour une utilisation plus large des biocarburants. Ces phénomènes sont très complexes car ils résultent du couplage entre des processus tribologiques, électriques et chimiques. Le travail proposé repose sur une action conjointe entre les trois partenaires : l' entreprise Carbone Lorraine Applications Electriques (CLAE) basée à Amiens coordonnateur de ce projet, le Laboratoire de Tribologie et de Dynamique des Systèmes (LTDS) de Lyon ; l'Institut de Chimie des Surfaces et Interfaces (ICSI) de Mulhouse. Pour mener à bien ce projet, il comportera les volets suivants : - - L'analyse des phénomènes tribologiques (frottement et usure) de différents matériaux dans différents carburants et ceci sous l'angle mécanique . - - L'analyse des caractéristiques physico-chimiques des matériaux après et avant frottement - - L'étude de l'influence des phénomènes électriques en cours de frottement - - L'étude des interactions entre les matériaux et les biocarburants recommandés par les spécialistes de l'IFP afin de cerner les constituants du carburant responsables de la dégradation des matériaux . Influence de l'humidité sur la formation d'acides organiques pouvant être responsables des dégradations. - Pour ces quatre volets, les études seront effectuées sur des matériaux préparés et adaptés par CLAE et en utilisant une matrice de carburants établie en liaison avec l'IFP, l'étude des phénomènes tribologiques se fera sur des bancs d'essai de laboratoire permettant de mesurer des caractéristiques tribologiques fines et sur des bancs d'essais chez CLAE dans des conditions de fonctionnement réels. - Au final , ce projet devra permettre de connaître le mécanisme de destruction des balais et collecteurs en fonction du type de biocarburant et permettra à l'industriel de remédier à ce problème en proposant de nouvelles formulations pour les matériaux permettant d'utiliser un large éventail de biocarburant. - Dans une seconde phase, l'industriel mettra en place un pilote de fabrication pour tester industriellement la faisabilité économique des produits retenus et testera à grande échelle avec les équipementiers (fabricants de pompes à carburant) la qualité des produits. - - Enjeux scientifiques et techniques : - Un des enjeux importants est la compréhension du mécanisme d'usure lié à certains types d'additifs. Une étude de faisabilité menée par ces mêmes partenaires à montré l'importance de la formulation des matériaux sur leur dégradation et leur interaction avec le carburant. Cette dégradation résulte de l'évolution des propriétés tribologiques et physico-chimiques des matériaux sous passage de courant électrique en présence d'un film de carburant. Peu de données sur ces problèmes sont disponibles dans la littérature scientifique et technique. En effet , les études d'usure sous courant électrique ont été essentiellement réalisées sur des moteurs dans l'air et pour de fortes densités de courant. De plus, très peu d'études ont été réalisées sur interaction entre des hydrocarbures oxygénés et les matériaux composites à base de carbone utilisés dans les balais et collecteurs. Les apports scientifiques de ce programme seront donc nombreux et importants tant dans le domaine de la tribologie que de celui de la physico-chimie des matériaux carbonés complexes. Les résultats obtenus dans le cadre de ce travail pourront être valorisés pour d'autres matériaux carbonés utilisés en milieu carburant. - Les apports technologiques du programme sont d'une part le développement de nouveaux matériaux carbonés adaptés aux nouveaux biocarburants et d'autre part la connaissa