Pyrométrie polychromatique appliquée à l'analyse de la combustion et de la production des suies et des NOx dans une chambre de combustion diesel

• Auteur / Autrice : Thierry Delorme
• Direction : Maurice Brun
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Transfert thermique
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Suie

Combustion

Moteurs diesel

Pyrométrie

Thermique

Mots clés libres

Chambre de combustion

Infrarouge

Flamme Diesel

Accès optique

Résumé

Afin d'étudier la formation des polluants et le déroulement de la combustion dans les moteurs Diesel, nous avons développé une méthode de mesure pyrométrique qui permet d'obtenir, à tout instant, la température et la quantité de suies observées mais aussi un coefficient représentatif de la densité de flamme. Cette méthode repose sur l'utilisation de trois mesures monochromatiques placées dans le proche infrarouge entre 1 et 2 um. Les émissivités monochromatiques des suies sont déterminées par la formulation de Rayleigh. Un pyromètre a été élaboré et placé sur un moteur Diesel industriel à injection directe. II se compose, pour l'essentiel, d'un démultiplexeur qui utilise des fibres optiques et des détecteurs au germanium refroidis. L'accès à la chambre de combustion est realisé par un hublot en quartz dont l'encrassement reste faible et relativement stable au cours du temps pour permettre des mesures pendant plusieurs centaines d'heures de fonctionnement. L'emplacement de cet accès joue un role important dans les mesures. Les courbes de température et de densité sont mesurées pour un moteur industriel de 350 kW pour l'ensemble des points de fonctionnement pleine charge ou charge partielle. Leur analyse montre clairement trois phases dans le déroulement de la combustion. Nous observons tout d'abord le développement de la flamme de diffusion qui est brutal et fortement chargé en suies. Puis la combustion est pleinement établie et enfin, la flamme disparaît de façon régulière pendant la recombustion progressive des suies accompagnée de concentrations locales élevées. Un modèle de formation des oxydes d'azote (NO thermiques) est proposé sur la base de la température mesurée et conduit à des corrections satisfaisantes avec les analyses réalisées à l'echappement.