Influence de la composition du gaz naturel carburant sur la combustion turbulente en limite pauvre dans les moteurs à allumage commandé

Influence of natural gas fuel composition on turbulent combustion in lean burn spark ignition engines

• Auteur / Autrice : Christian Caillol
• Direction : Bernard Porterie
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Énergétique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Institut universitaire des systèmes thermiques industriels (IUSTI) (Marseille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Moteurs à explosion

Combustion

Gaz naturel

Résumé

L'influence des composants minoritaires majeurs intervenant dans la composition du gaz naturel est quantifiee experimentalement. La base de donnees constituee met en evidence l'influence significative de la nature du gaz sur les performances energetiques et environnementales du moteur. Un modele de combustion predictif a une zone, base sur la resolution numerique des equations de conservation de l'energie et des especes et integrant une cinetique chimique detaillee est mis en Œuvre. Afin de prendre en compte les effets de la turbulence, une approche thermodynamique predictive a deux zones est ensuite adoptee. La propagation de la flamme de premelange est decrite dans un premier temps par une loi de comportement, puis par une formulation du taux de consommation du combustible gouverne par le melange turbulent. Enfin, une modelisation de la formation du monoxyde d'azote, basee sur l'utilisation d'une fonction de densite de probabilite de la temperature dans les gaz brules, est proposee.

The influence of the main minor components involved in natural gas composition, ethane and propane, is experimentally quantified. The constituted experimental database demonstrates the significant effect of fuel mixture properties on engine performance and pollutant emission levels. A one-zone predictive combustion model, based on the numerical resolution of energy and species conservation equations, which integrates detailed chemical kinetics, is developed. In order to take into account the effects of turbulence on the combustion process, a two-zone predictive thermodynamic approach is then adopted. The premixed flame propagation is first described by an empirical burning law, then by an expression for the rate of combustion of fuel controlled by the turbulent mixing process. Finally, a numerical modeling approach of nitric oxide formation, based on the use of a probability density function of temperature in burnt gases, is proposed