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Systèmes Moteurs et Véhicules

Mesurer les suies dans les moteurs : un problème de taille

"Imaging measurements of soot particle size and soot volume fraction with laser-induced incandescence at Diesel engine conditions"

Thèse d'Emre Cenker

Face aux enjeux de la qualité de l’air, la maîtrise de la production des suies dans les moteurs à combustion est devenue un enjeu important pour le secteur automobile.
La capacité à caractériser ces suies dès leur apparition, directement dans la chambre de combustion des moteurs, représente l’un des principaux défis actuels pour progresser sur le contrôle de ces polluants.

La technique de mesure de taille de particules par LII (Laser Induced Incandescence), qui repose sur leur excitation par un plan laser, est apparue ces dernières années comme ayant le meilleur potentiel en la matière. Cependant, aucune preuve de sa validité pour mesurer des tailles de suies dans les conditions particulières des moteurs n’avait été apportée jusqu’à présent.

Pour répondre à une telle ambition, un travail de thèse mené à IFPEN a cherché à comprendre en détail les processus physiques actifs lors de l’échauffement des suies par le laser et l’influence des facteurs environnants, en particulier les conditions de fortes pressions propres aux chambres de combustion.

Une approche théorique a été couplée à des études expérimentales sur différents montages, allant de simples flammes de laboratoire jusqu’à des jets Diesel en combustion, permettant de comprendre les phénomènes physiques en jeu(1).

Ce travail a conduit à définir les stratégies de mesure optimales pour des conditions représentatives des moteurs, puis à réaliser les premières mesures dans un jet Diesel tout en pointant clairement les limites de la technique(2).

Ce travail original sur l’usage de la LII ouvre la voie à l’obtention à terme de mesures fiabilisées en environnement moteur.

 

Contact scientifique : gilles.bruneaux@ifpen.fr

Article paru dans Science@ifpen n° 23 - Décembre 2015

Publications

  1. E. Cenker, G. Bruneaux, T. Dreier, C. Schulz, Sensitivity analysis for soot particle size imaging with laser-induced incandescence at high pressure, Appl. Phys. B, 2015, 119, 745-763.
    >> DOI : 10.1007/s00340-015-6009-0
      
  2. E. Cenker, K. Kondo, G. Bruneaux, T. Dreier, T. Aizawa, C. Schulz, Assessment of soot particle-size imaging with LII at Diesel engine conditions, Appl. Phys. B, 2015, 119, 765-776.
    >> DOI : 10.1007/s00340-015-6106-0

 

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