DS0603 - Véhicules propres et sûrs

Combustion Initiée par Compression Contrôlée par Ozone – CICCO

Résumé de soumission

Dans un contexte de réduction des émissions polluantes et de diversification des carburants, le projet CICCO (Compression Ignition Combustion Controlled by Ozone) vise à étudier le potentiel de la modification des propriétés oxydantes de l'air par ajout d'ozone de moteurs à allumage par compression. En effet, grâce à son pouvoir oxydant, l’ozone abaisse considérablement la température d’auto-inflammation d’un très grand nombre de carburants, y compris ceux possédant un faible indice de cétane. Ainsi, dans le cas des moteurs à injection directe (moteur Diesel), l’injection d’ozone à l’admission permettrait d’améliorer les phases critiques de démarrage ou de redémarrage, d’adapter le carburant au rapport volumétrique du moteur ou de réduire le rapport volumétrique pour abaisser les émissions polluantes à la source. Dans le cas de combustion de type HCCI (Homogeneous Combustion Compression Ignition) ou LTC (Low Temperature Combustion), l’injection d’ozone permettrait de contrôler cycle à cycle les températures l’inflammation du mélange air-fuel et donc de la combustion. Un actuateur prototype sera réalisé et utilisé dès le début de programme pour démontrer le concept de combustion contrôlée par ozone. Ce prototype répondra au critère de coût énergétique et de contrôlabilité. La caractérisation des espèces chimiques formées durant la décharge (O3, O, OH, NO…) et pouvant intervenir au cours de l’oxydation du carburant sera étudiée. L'effet de l'ozone sera analysé sur deux monocylindres avec accès optique à partir de mesure en chimioluminescence et fluorescence (LIF) du radical OH*, OH et formaldéhyde. Son impact sur les modes de combustion avancés de type HCCI sera ainsi caractérisé dans un premier moteur à injection indirecte. Le potentiel de l'ajout d'ozone sur moteur Diesel standard à injection tardive sera également étudié sur un second moteur. Pour répondre à la diversification des carburants, l’influence de l’ozone sur différents carburants à faible valeur de cétane (carburant de type essence, biocarburants, gaz, produits intermédiaires de raffinerie entre l'essence et le Diesel…) seront également étudiés. En parallèle, le modèle EADF existant pour la simulation 3D de la combustion Diesel sera étendu pour prendre en compte la présence d'ozone dans les gaz frais, et sera utilisé pour réaliser des simulations RANS des moteurs étudiés expérimentalement. Ces simulations permettront d’améliorer la compréhension de l’oxydation du carburant par l’ozone de capitaliser les résultats expérimentaux et de définir de nouvelles stratégies d’injection, de dilution et d’utilisation de carburants. Enfin, à partir des résultats expérimentaux et numériques, les réglages moteurs les plus prometteurs seront réalisés sur un moteur de recherche monocylindre fonctionnant sur des points stabilisés et des transitoires. Un ozoneur prototype optimisé sera alors utilisé pour démontrer la faisabilité industrielle d’un contrôle cycle à cycle des combustions à allumage par compression.

Coordinateur du projet

Monsieur Fabrice Foucher (Laboratoire Pluridisciplenaire de Recherche en Ingéniérie des Systémes, Mécanique et Energétique)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

GREMI Groupe de Recherche sur l’Energétique des Milieux Ionisés
IFPEN IFP Energies nouvelles
PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA
PRISME Laboratoire Pluridisciplenaire de Recherche en Ingéniérie des Systémes, Mécanique et Energétique

Aide de l'ANR 743 422 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2015 - 42 Mois

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