L'Influence des propriétés physiques et chimiques du biodiesel, Diesel et de leur mélange sur l’injection et le spray

The influence of physical properties of biodiesel, Diesel and their blended fuels on injection and spray

• Auteur / Autrice : Padipan Tinprabath
• Direction : Fabrice Foucher, Somchai Chanchaona
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance le 23/04/2015
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Pluridisciplinaire de recherche en ingénierie des systèmes, mécanique et énergétique (Orléans ; 2008-....)
• Jury : Président / Présidente : Cyril Crua
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Foucher, Somchai Chanchaona, Cyril Crua, Luis Le Moyne, Jean-Bernard Blaisot, Camille Hespel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Luis Le Moyne, Jean-Bernard Blaisot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Moteurs diesel -- Alimentation en carburant

Mélange

Biocarburants

Carburants diesel

Mots clés libres

Mélange entre diesel et biodiesel

Propriétés des carburants

Taux d’introduction

Comportement du spray

Biodiesel Bend

Fuel Properties

Injection Rate

Spray Behavior

Résumé

Le biodiesel est un carburant très intéressant car du fait de son caractère renouvelable il augmente la sécurité énergétique et est plus respectueux de l'environnement. De plus il a un indice de cétane plus élevé et une plus faible teneur en soufre et en aromatique que le Diesel pur. Les principaux inconvénients de biodiesel sont sa viscosité élevée, sa faible teneur en énergie, un point trouble et le point d'écoulement plus élevé, une émission d'oxyde d'azote (NOx) plus élevée lors de sa combustion et un coût élevé. Cependant, de nombreux pays peuvent produire leur propre biodiesel et assurer des mélanges d’une teneur entre 2 et 20% de biodiesel avec du carburant diesel. Les nouvelles normes Euro VI impliquent des problèmes liés au démarrage à froid. Pour approfondir notre compréhension de ces mélanges, il est nécessaire de tester un plus large éventail de carburants de 10 à 50% de biodiesel jusqu’à -8°C pour pallier le manque d’information dans la littérature. La présente thèse porte sur une étude expérimentale sur l'influence des propriétés physiques et chimiques des mélanges de carburants Biodiesel/Diesel sur l'injection : taux et répartition des sprays dans des conditions de non évaporation. L'originalité de l'approche concerne la définition d'une matrice de carburant (un total de neuf combustibles) dont les propriétés sont modifiées via le pourcentage de biodiesel ou la température. En outre tous les stades de l'injection diesel sont considérés. Des expériences ont été menées en enceinte contrôlée en température. L'analyse se concentre principalement sur la phase quasi-stationnaire de l'événement d'injection et les résultats expérimentaux sont disponibles pour calibrer des modèles physiques et de nouvelles corrélations empiriques sont proposées.

Biodiesel is a very interesting fuel because it is renewable, thus increasing energy security, it is environmentally friendly, and it has a higher cetane number and a lower sulfur and aromatic content than pure Diesel. The main disadvantages of biodiesel are its higher viscosity, lower energy content, higher cloud point and pour point, higher nitrogen oxide (NOx) emissions, lower power and high cost. However, many countries can produce their own biodiesel and blends with diesel fuel of 2–20%. The new Euro VI standards involve problems related to cold-start. To further our understanding of these mixtures, it is necessary to test a larger range of fuels with a biodiesel fraction of 10 to 50%, and under cold temperatures, no information is available in the literature, however, on the injection rate and spray penetration of Diesel–Biodiesel blends in cold conditions. The present thesis focuses on an experimental study of the Influence of physical and chemical properties of biodiesel, Diesel and their blended fuels on injection and spray for Diesel engine application. The originality of the approach concerns the definition of a fuel matrix (a total of 9 fuels) for which properties are varied by varying the percentage of biodiesel and the temperature. Moreover all the stages of Diesel injection are considered. Experiments were conducted in dedicated temperature-controlled vessels. The analysis focuses mainly on the quasi-stationary phase of the injection event and experimental results are scaled to physics-based models and new empirical correlations are proposed.