Etude de l'entraînement d'air dans un spray haute pression. Diagnostics optiques et application à l'injection Diesel.

Abstract

Le développement actuel des moteurs doit répondre à une volonté de réduction de la consommation et à des normes anti-pollution de plus en plus sévères. Les moteurs Diesel, quoique performants, présentent encore des émissions excessives de dioxyde d'azote (NOx) et de particules. Ces émissions polluantes proviennent essentiellement de l'existence de zones riches en carburant ne permettant pas une combustion optimale. La préparation du mélange air / carburant, fortement conditionnée par l'entraînement d'air par le spray, est donc essentielle. Dans ce contexte, nous avons développé des outils métrologiques pour l'analyse des mécanismes d'entraînement d'air par un spray dense. La technique de Vélocimétrie par Images de Particules (PIV) est dans un premier temps appliquée sur un spray conique creux moyenne pression (‹100 bars) pour l'étude de l'entraînement d'air. Un transfert des méthodologies permet ensuite la caractérisation et la compréhension des mécanismes d'entraînement d'air dans un spray plein haute pression (‹1600 bars) de type Diesel. L'influence des paramètres d'injection (pression d'injection et contre pression) est étudiée sur le taux de mélange dans le spray. Augmenter la pression d'injection de 800 à 1600 bars permet d'accroître le taux de mélange de 60 %. D'autre part, les conditions thermodynamiques du milieu ambiant, simulées par les effets de contre pression, influencent largement le taux de mélange. En effet, ce dernier croît de 350 % lorsque la contre pression augmente de 1 à 7 bars. Les résultats expérimentaux ne suivent pas les " lois classiques " d'entraînement d'air des jets monophasiques à densité variable, mais sont en bon accord avec un modèle intégral d'entraînement d'air de jet diphasique plein axisymétrique. Enfin, la technique de PIV sur traceurs Fluorescents (FPIV) est introduite dans le but d'étendre le domaine d'application de la PIV dans les écoulements diphasiques denses.