Les moteurs diagnostiqués grâce au laser

Non intrusives, les techniques de diagnostics optiques sont particulièrement bien adaptées pour obtenir des mesures précises de la température des gaz dans la chambre de combustion.

Gilles Bruneaux Direction des Techniques d'Applications Energétiques gilles.bruneaux@ifpen.fr	Gabrielle Tea Direction des Techniques d'Applications Energétiques gabrielle.tea@ifpen.fr

Le développement de moteurs plus efficaces et plus propres nécessite des mesures précises de la température des gaz dans la chambre de combustion. En effet, la température influence ou contrôle directement la formation du mélange air-carburant, l'auto-inflammation et la formation des polluants. Cette mesure est rendue difficile par l'environnement moteur. De plus, la très grande sensibilité à la température des phénomènes étudiés impose un très haut niveau de précision.

Non intrusives, les techniques de diagnostics optiques sont particulièrement bien adaptées pour obtenir de telles informations. De nombreuses études ont montré le potentiel de la fluorescence induite par laser pour la mesure de température. Cependant, son application dans le cas d'un jet diesel, caractérisé par de forts gradients en température, reste un véritable défi.

C'est dans ce contexte que nous avons développé cette technique dans une cellule haute pression permettant de reproduire les conditions thermodynamiques du moteur diesel. Une méthodologie originale a été mise en place afin d'optimiser à la fois le montage expérimental, le traitement des images et l'erreur de mesure, et quantifier cette dernière.

Les résultats obtenus se sont montrés très satisfaisants. Des mesures ont été réalisées jusqu'à des températures de 700K, avec une précision de ±20K et une erreur systématique inférieure à ±30K. Il s'agit là d'une première étape prometteuse qui doit se poursuivre au travers du développement de la technique vers des mesures simultanées de la température et de la concentration en carburant et en oxygène, pour une compréhension encore plus fine des phénomènes physiques en jeu.

Image de température dans un jet diesel non réactif par fluorescence induite par laser.

Publications

• G. Tea, G. Bruneaux, J. T. Kashdan, C. Schulz, Unburned gas temperature measurements in a surrogate Diesel jet via two-color toluene-LIF imaging, Proceedings of the Combustion Institute, 33 (2011) 783-790.

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