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Transports Durables et Mobilité (TDM) 2012
Projet MACDOC

Moteur à Allumage Commandé Downsizé à taux en Oxygène Contrôlé

Le Moteur à Allumage Commandé Downwsizé (MACD) est l'une des solutions les plus prometteuses pour réduire les émissions de CO2. Mais afin d’optimiser le fonctionnement de ce moteur quelque soit le point de charge du moteur, la dilution des gaz frais par des gaz brûlés (EGR) est la voie la plus envisagée pour diminuer les pertes par pompage, limiter les combustions anormales mais aussi les émissions de Nox... Cependant, la dilution obtenue par recirculation des gaz d’échappement nécessite un dispositif de refroidissement pour contrôler la température des gaz frais et peut entraîner un certain nombre de problèmes technologiques tels que ceux liés à la condensation de la vapeur d’eau et à l’encrassement du circuit EGR. De plus, la maitrise de la composition des gaz recirculés et le temps de réponse de la boucle EGR peuvent perturber la gestion du contrôle moteur.
Une nouvelle autre voie est explorée dans le cadre de MACDOC : contrôler la concentration en oxygène in-situ grâce à la technologie des membranes en polymère. Cela pourrait permettre de simplifier la boucle de dilution des gaz d’admission, voire de l’éviter et de répondre en partie aux différents verrous technologiques qui sont encore à lever, tels que l’augmentation du rendement, la maitrise des combustions anormales et des fortes fluctuations cycle à cycle, l'adéquation MACD - carburants alternatifs (GNV, alcools...) et l'hybridation des véhicules nécessitant une optimisation critique des émissions polluantes réglementées ou non-réglementées liée aux arrêts plus fréquents du moteur thermique.

Le projet de recherche MACDOC (Moteur à Allumage Commandé Downsizé à taux d’Oxygène Contrôlé) vise ainsi à évaluer, expérimentalement puis par une simulation système, le potentiel de l'appauvrissement en oxygène de l'admission d'un MACD. Une phase exploratoire sur monocylindre permettra de déterminer le potentiel du contrôle de la concentration en oxygène sur les combustions anormales en moyenne et forte charge et sur l’adéquation carburant-moteur sur des points caractéristiques stabilisés (PRISME-PCA). En parallèle, un démonstrateur de système de filtration par membrane sera réalisé par la PME Polymem, spécialiste des membranes en polymères. Pour cela, un caractérisation de sélectivité de membranes vis à vis de l’oxygène et de l’azote sera réalisée et permettra de déterminer la surface idéale à obtenir pour satisfaire les contraintes de perte de charge, d’encombrement et de concentration en oxygène de l’air d’admission d’un MACD. Comme la variation de la teneur en oxygène influence fortement les paramètres caractéristiques de la combustion de type prémélange qui se développe dans les MACD, une caractérisation fine des vitesses de flamme laminaire, des délais d’auto-inflammation et des vitesses de propagation turbulentes seront réalisée à partir de dispositifs originaux tels qu’une enceinte sphérique, un micro-tube et une enceinte sphérique à taux de turbulence contrôlé (ICARE-PRISME).
L’ensemble de ces résultats sera enfin capitalisé sous la forme d’un modèle système réalisé sous AMESim par l’IFPEN. Ce modèle permettra de réaliser des simulations moteur et véhicule permettant d'évaluer le potentiel du contrôle du taux d'oxygène sur différents cycles de conduite. Enfin, une tâche exploratoire sera consacrée pour évaluer l’impact d’un enrichissement en CO2 de l’admission, 1ère phase à une éventuelle séquestration in situ du CO2 émis par un GMP.

Partenaires

IFPEN IFP Energies Nouvelles

ICARE Institut de Combustion Aérothermique Réactivité et Environnement

PRISME Institut Pluridisciplinaire de Recherche en Ingénierie des Systèmes, Mécanique et Energétique

PCA Peugeot Citroën Automobiles

Polymem Polymem SA

Aide de l'ANR 1 023 196 euros
Début et durée novembre 2012 - 42 mois

 

Programme ANR : Transports Durables et Mobilité (TDM) 2012

Référence projet : ANR-12-VPTT-0008

Coordinateur du projet :
Monsieur Fabrice Foucher (Institut Pluridisciplinaire de Recherche en Ingénierie des Systèmes, Mécanique et Energétique)
fabrice.foucher@nulluniv-orleans.fr

 

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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.