DS0603 - Mobilité durable et systèmes de transport

Vers des moteurs propres et efficaces: contribution de la FRANCE au réseau ECN – ECN FRANCE

ECN France

Vers des moteurs propres et économes : la contribution de la France au réseau ECN

Le développement des moteurs propres et économes de demain exige une collaboration internationale efficace: le réseau pour la combustion moteur (Engine Combustion Network : ECN)

Disposer d’outils de développement avancés tels que la simulation (Computational Fluid Dynamics : CFD) est indispensable pour développer des systèmes de combustion moteur propres et economes pour les véhicules. Mais l’efficacité de ces outils de simulation dépend entièrement de leur capacité a prédire précisément le monde réel. Cela dépend donc de la qualité des modèles physiques qu’ils emploient et donc du degré de compréhension des phénomènes physiques qui se produisent dans les chambres de combustion. Cette compréhension est généralement fourni par des diagnostics optiques avancés car ils sont en mesure de fournir des mesures in situ de paramètres physiques lors de la combustion. Cependant, la complexité des phénomènes qui se produisent dans une chambre de combustion est telle que l'obtention d'une description complète nécessite une quantité de travail qui ne peut pas être atteinte par un effort isolé. Pour cette raison, un groupe de laboratoires internationaux, l'ECN (http://www.sandia.gov/ecn/), a décidé de s’unir dans un effort de recherche international collaboratif visant à développer une base de données internationale permettant de fournir les données de validations indispensables au développement des modèles pour la CFD. <br />La proposition de projet ECN France était positionnée dans ce contexte et visait à favoriser la participation de la communauté des laboratoires de combustion moteur français dans le réseau ECN, et de développer des diagnostics innovants pour la compréhension des phénomènes physiques de l’injection Diesel. L'un des points clés est que tous les partenaires impliqués dans le projet ont appliqué les nouvelles méthodes de mesure sur une configuration commune, ce qui ouvre une perspective originale en terme d'informations complémentaires entre les techniques. L'adaptation de ces techniques aux conditions de pression et de température sévères du Spray A (la première condition cible d’ECN) était un défi pour tous les partenaires

Le projet regroupe quatre laboratoires de recherche qui ont développé une expertise dans le développement de diagnostics optiques avancées pour l'analyse de la combustion moteur: IFPEN, CORIA, EPEE et PPRIME. Le coordinateur du projet IFPEN, Gilles Bruneaux, est également coordonnateur principal des activités ECN au niveau international. Le premier objectif du projet était de standardiser les conditions expérimentales des équipements de chaque partenaire, afin de veiller à ce que toutes les expériences soient ensuite réalisées dans des conditions similaires et puissent compléter une base de données commune. Une fois que cet effort de consolidation effectué, les partenaires avaient prévu d’appliquer des techniques de mesure avancées pour obtenir des informations détaillées sur les processus physiques qui se produisent au cours de l'atomisation, de l’évaporation du spray puis de sa combustion et de la formation de polluants. Enfin, les résultats obtenus au cours du projet ont été partagés au sein du réseau ECN et ajoutés à la base de données internationale.

Au global, le bilan du projet ECN est relativement positif au vu de l’analyse de l’atteinte des objectifs initiaux. L’étape de standardisation des moyens expérimentaux requise pour inscrire les travaux des laboratoires partenaires dans les efforts du réseau ECN s’est montré particulièrement difficile, ce qui était attendu, en particulier si on considère la spécificité des montages expérimentaux considérés. En effet c’est la première fois dans le réseau ECN que des système autres que des cellules à volume constant ou flux continu ont été caractérisés (RCM du laboratoire PPRIME et NOSE de PRISME). Elle a été cependant réussie pour 2 des 3 laboratoires nouveaux entrants dans ECN, ce qui a permis une participation de ces laboratoires aux activités du réseau ECN ainsi que diverses avancées scientifiques.

Au global, le bilan du projet ECN est relativement positif au vu de l’analyse de l’atteinte des objectifs initiaux. L’étape de standardisation des moyens expérimentaux requise pour inscrire les travaux des laboratoires partenaires dans les efforts du réseau ECN s’est montré particulièrement difficile, ce qui était attendu, en particulier si on considère la spécificité des montages expérimentaux considérés. En effet c’est la première fois dans le réseau ECN que des système autres que des cellules à volume constant ou flux continu ont été caractérisés (RCM du laboratoire PPRIME et NOSE de PRISME). Elle a été cependant réussie pour 2 des 3 laboratoires nouveaux entrants dans ECN, ce qui a permis une participation de ces laboratoires aux activités du réseau ECN ainsi que diverses avancées scientifiques. Ces dernières ont fait l’objet de plusieurs publications ainsi qu’une édition spéciale ECN France prévue en publication en 2019 dans la revue OGST. Aussi la valorisation des travaux des laboratoires partenaires dans le cadre des activités du réseau ECN s’avère prometteuse.

Les travaux du projet ont donné lieu plus d’une dizaine de communications et articles de revues internationales. Aussi à l’issue du projet, une édition spéciale ECN France est en cours de publication en 2019 dans la revue OGST. Cette édition comportera 5 articles multipartenaires issus des résultats du projet ANR.

Les outils de simulation numérique sont nécessaires pour développer des systèmes de combustions propres et efficaces pour les véhicules. Mais leur efficacité dépend fortement du degré de compréhension des phénomènes physiques se déroulant dans les chambres de combustion. Cependant la complexité des phénomènes rencontrés est telle qu'en obtenir une description complète nécessiterait une quantité de travail qui n'est pas réalisable par des efforts isolés. C'est pour cette raison qu'un groupe de laboratoires internationaux, le réseau ECN, a décidé d'unir ces efforts dans un projet collaboratif de constitution d'une base de données internationale.
Le projet ECN FRANCE est positionné dans se contexte et vise à initier la participation de la communauté française de recherche en combustion moteur au réseau ECN. Le projet regroupe quatre laboratoires ayant développé une expertise reconnue dans le domaine des diagnostics optiques avancés pour la combustion moteur: IFPEN, CORIA, EPEE et PPRIME.

Coordinateur du projet

Monsieur Gilles Bruneaux (IFP Energies Nouvelles)

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

IFPEN IFP Energies Nouvelles
CNRS CORIA Complexe de Recherche Interprofessionnel en Aérothermochimie
ENSMA ENSMA/Institut PPrime
EPEE Fédération de Recherche Energie Propulsion Espace et Environnement

Aide de l'ANR 582 037 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2014 - 42 Mois

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