Caractérisation de la combustion partiellement prémélangée du bio-carburant Acetone-Butanol-Ethanol pour les moteurs thermiques

Characterization of the partially premixed combustion of Acetone-Butanol-Ethanol bio- fuel for thermal engines

• Auteur / Autrice : Tung Lam Nguyen
• Direction : Christine Mounaïm-Rousselle, Đình Long Hoàng
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance le 16/12/2021
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Pluridisciplinaire de recherche en ingénierie des systèmes, mécanique et énergétique (Orléans ; 2008-....)
• Jury : Président / Présidente : Marc Bellenoue
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Camille Hespel, Ob Nilaphai
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marc Bellenoue, Alan Keromnes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fermentation acétonobutylique

Bioéthanol

Moteurs à combustion interne -- Combustion

Biocarburants

Mots clés libres

Ethanol

Butanol

ABE (Acétone-Butanol-Ethanol)

Mode HCCI

Caractéristiques du spray

Haute Pression -Haute Température

Ethanol

Butanol

ABE (Acetone-Butanol-Ethanol)

HCCI mode

Spray Characteristics

High-Pressure High-Temperature Conditions

Résumé

Aujourd'hui, en raison des exigences législatives et politiques en matière de réduction des émissions de NOx, de particules (PM) et de CO2 (liés à la consommation de carburant), de nouveaux concepts de combustion avancés, tels que la combustion à basse température (LTC), sont à considérer. Les bio-alcools, en particulier le méthanol, l'éthanol et le butanol, ont reçu beaucoup d'attention en tant que futurs carburants potentiels alternatifs à l'essence pure. Comme le bio-butanol contient 30 % d'énergie de plus que l'éthanol, l'utilisation du n-bio-butanol comme carburant pour les moteurs peut permettre d'économiser 39 à 56 % d'énergie fossile tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre jusqu'à 48 % à partir d’une analyse du cycle de vie. De plus, le bio-butanol peut être plus facilement mélangé à l'essence ou au diesel que le méthanol ou l'éthanol. Mais même si le biobutanol présente plusieurs avantages par rapport à l'éthanol et au méthanol, le principal problème qui empêche l'utilisation du n-butanol dans les moteurs modernes reste son coût de production élevé.L'acétone-butanol-éthanol (ABE), le produit intermédiaire du processus de fermentation de la production de bio-butanol, est de plus en plus considéré comme un autre carburant alternatif. Cette étude examine les propriétés de l’ABE en comparaison avec les alcools, éthanol et butanol,mélangés avec un carburant de substitution typé essence (PRF80) sur deux modes de combustion avancée : le mode de combustion HCC (Homogeneous Charge Compression Ignition) et le mode GCI (Gasoline Compression Ignition).

Nowadays, due to legislative demands for reduction the emissions of NOx, Particulate Matter (PM) and CO2 (reduce fuel consumption), new advanced combustion concepts, such as Low-Temperaturecombustion (LTC) are considered. Bio-alcohols have received a lot of attention as potential future alternative fuels to pure gasoline. Due to the higher energy content in comparison to ethanol (30%more), the use of bio-butanol as a transportation fuel can save 39-56% fossil energy while reducing greenhouse gas emissions by up to 48%, based on a life cycle analysis. Even if bio-butanol hasseveral advantages compared to ethanol and methanol, the main issue preventing bio-butanol's use in modern engines is its relatively high production costs. Acetone-Butanol-Ethanol (ABE), one intermediate product from the fermentation process of bio-butanol production, is more and more considering as another alternative fuel. In this context, the study investigates the characterization of the combustion of Acetone-Butanol-Ethanol (ABE), compared to alcohols, i.e. Ethanol and Butanol,blended with a gasoline surrogate fuel (PRF80) on 2 advanced combustion concepts: Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) and Gasoline Compression Ignition (GCI).