Bonjour. Je m’appelle Céline MORIN. Je suis professeur des universités à Valenciennes. 

Cette séquence porte sur la combustion dans les moteurs à combustion interne que l’on nomme MCI. 

La combustion est une science qui touche plusieurs domaines, non seulement la chimie mais également la mécanique des fluides, la thermodynamique. Donc, il s’agit d’une réaction entre un carburant comme l’essence, le gasoil, des carburants alternatifs, mais également la réaction avec l’air.

Le contrôle et la maîtrise de la combustion sont nécessaires pour répondre aux normes des émissions polluantes qui sont de plus en plus strictes pour l’automobile, et le domaine de la combustion est également complexe par rapport au temps imparti. En effet, si on prend le cas d’un moteur qui tourne à 3000 tr/mn, la durée de la combustion correspond à 1/2 tr, c’est-à-dire à 10 millisecondes. 

Je vais tout d’abord rappeler quelques définitions qui permettent de décrire la combustion. Lors de la combustion, nous avons un mélange d’air et de carburant qui va s’enflammer. Nous avons à ce moment-là une propagation de la combustion qui va se faire de proche en proche. Nous parlons alors d’un phénomène, d’un processus de propagation. 

Nous avons deux types de flammes. La première flamme s’appelle une flamme de pré-mélange. Comme nous pouvons le voir sur cet exemple, nous retrouvons la flamme de pré-mélange sur le bec d’insert avec un tube qui permet de mélanger l’air et le carburant, puis les gaz brûlés en sortie. 

Nous avons également cette flamme de pré-mélange dans un moteur essence comme nous le voyons sur cette illustration. Dans ce cas, l’allumage est initié par l’étincelle de la bougie. On parle alors de moteur allumage commandé. 

Le deuxième type de flamme est la flamme de diffusion. C’est le cas par exemple de la flamme de briquet où nous avons une première zone de réaction, la zone de flamme. Cette flamme de diffusion, nous la retrouvons également dans le moteur diesel où l’allumage se fait par compression. Dans ce cas, vous avez les jets de combustibles qui sont injectés, puis qui vont s’auto-enflammer. On parle alors d’auto-inflammation.

La combustion est également décrite par plusieurs propriétés. La première propriété est le pouvoir calorifique inférieur, ensuite la température adiabatique de flamme, les limites inférieure et supérieure d’inflammabilité, le délai d’auto-inflammation et la vitesse de propagation de flamme. 

Je vais vous détailler les deux premières propriétés. Nous appelons le pouvoir calorifique inférieur également le PCI, correspond à la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète avec de l’air pour 1 kg de carburant. Voici quelques grandeurs, le PCI de l’essence est proche de 43 800 kJ/kg, celui du gasoil de 42 500 kJ/kg.

Concernant la température adiabatique de flamme, il s’agit de la température des produits de combustion lorsque la combustion est réalisée dans des conditions adiabatiques. Le terme « adiabatique » ici fait référence au fait que des pertes thermiques sont négligées, donc il s’agit en fait d’une température théorique du fond de flamme.

La combustion est également décrite par des méthodes expérimentales, mais également des méthodes numériques. En particulier, nous pouvons déterminer la loi de combustion ou de dégagement de chaleur en regardant l’évolution de la pression en fonction de l’angle de rotation. 

Par exemple ici, sur ces deux diagrammes, nous voyons la loi de dégagement de chaleur pour le moteur essence. Nous avons un pic après le point mort haut.

Concernant le moteur diesel, cette loi de dégagement de chaleur est un petit peu complexe, avec un délai d’auto-inflammation avant le pic du dégagement de chaleur. Cette loi de combustion est influencée par plusieurs paramètres moteurs. Nous pouvons citer la géométrie, le régime, le taux de remplissage, le carburant. Par exemple à vitesse élevée, nous allons avoir un étalement des phases initiale et finale de la combustion.

En conclusion, la combustion est une réaction chimique entre un carburant et l’air, avec dégagement de chaleur. Cette loi de combustion est importante et doit être maîtrisée et caractérisée par plusieurs grandeurs thermodynamiques comme le pouvoir calorifique inférieur, mais également la température adiabatique de flamme. 

La loi de dégagement de chaleur peut être mesurée mais également modélisée à partir de lois phénoménologiques paramétriques. Les paramètres moteurs ont une influence sur cette loi de combustion et par conséquent sur les performances du moteur. 
	
Il faut contrôler et maîtriser la combustion dans les moteurs afin de réduire la consommation, mais également contrôler et réduire les émissions des polluants.

Merci pour votre attention.