bonjour,
Dans le cadre de mes études, je travaille actuellement à la rédaction d'un rapport sur la combustion dans les moteurs à combustion interne.
Ayant des connaissances basiques en thermodynamique, je souhaiterais avoir de l'aide pour ma compréhension des phénomènes dans de tel conditions, une aide scientifique.
J'ai donc plusieurs questions.
1/ La température d’ébullition de l’essence est inférieure à la température d’ébullition du gazoil, cela peu s’expliquer par le fait que la masse molaire du gazoil est beaucoup plus importante que celle de l’essence, d’où une densité électronique plus grande entrainant des interactions de type london dipôle induit/dipôle induit plus important. Cependant, le point d’auto inflammation de l’essence est plus haut que celui du gazoil, et je ne saurais l’expliquer. Qu’est ce qui définit chimiquement un point auto inflammation ?
2/ Equation de combustion :
" Les réactions de combustion sont extrêmement complexes avec des cinétiques très variées. Sur le plan énergétique, on ne s’intéresse qu’aux réactions globales que l’on peu schématiser comme suit :
Réactif → produit + chaleur
Cette réaction de combustion d’un combustible pur classique dans l’air, sans humidité ni cendre, se traduit par l’équation stœchiométrique suivante :
CxHyOzNuSv + (x + v + y/4 – z/2) (O2+ 3.77 N2) → x CO2 + v SO2 + y/2 H2O + [3.77 (x +v +y/4 – z/2) + u/2] N2 "
Ou sont les NOx dans l’équation ? Les NOx correspondent t-il à une combustion incomplete ?
3/ " la chaleur de combustion est la quantité de chaleur échangé entre les réactifs et le milieu extérieur (ME) lors de la réaction de combustion à condition que les produits soient à la même température que les réactifs. La température de référence θ0 est soit 0°C, soit 25 °C. Deux cas peuvent se présenter :
• Combustion sous pression constante (la plus fréquente, exemple : chaudières, fours, turbines à gaz, turboréacteurs, moteur diesel) : la chaleur de combustion correspond à la variation d’enthalpie du système.
• Combustion à volume constant (moteur à allumage commandé) : la chaleur de combustion correspond à la variation d’énergie interne du système. "
Je ne comprends pas pourquoi on parle de combustion sous pression constante dans les moteurs diesel, pour moi la pression augmente au fur et à mesure que le piston monte et l’explosion à lieu lorsque la pression est suffisamment élevé… De même pour les moteurs à allumage commandé (essence je suppose) pour moi le volume n’est pas constant, il diminue et la pression augmente au fur et à mesure que le piston remonte ?
4/ Une de mes expériences montre que le manque d'oxygène dans l'admission diminue fortement le taux de NOx, alors qu'une augmentation d'oxygène diminue fortement le taux d'hydrocarbure (combustion plus complète) mais augmente aussi considérablement le taux de NOx.
Quel peuvent être les explications (cinétique des réactions) ? Quels sont les réactions ?
5/ Quel peut être l'effet d'une addition d'H2 dans l'admission (équation, puissance d'explosion, cinétique...) ? voir question 7
6/ Quel peut être l'effet d'une addition d'eau à l'état vapeur dans l'admission ? cela à t-il un effet sur le taux de compression ?
7/ je trouve dans les tables :
Chaleur de combustion de quelques corps pur :
Hydrogène H2 (H2O gaz) , ΔHc (298) = -241.13 kJ/mol
Hydrogène H2 (H2O liquide ), ΔHc (298) = -286 kJ/mol
Acéthylène C2H2 = -1300.3 kJ/mol
Ethane C2H6 = -1560.69 kJ/mol
Propane C3H8 = -2222.14 kJ/mol
Toluene = -3912.19 kJ/mol
J’en déduis que la combustion de H2 fourni moins de chaleur que l’octane ou le cétane, ce qui veut dire que si on se trouve en présence d’hydrogène dans la chambre de combustion, on ne peut pas avoir gain de chaleur du à la combustion d’hydrogène ?
8/ Je trouve aussi dans les tables :
puissance spécifique d’une flamme :
Acéthylène/ oxygène = 217 MW/m²
Hydrogène/ oxygène = 300 MW/m²
Puisque on a vu à la question 2 que la combustion hydrogène fournie moins de chaleur que la combustion acétylène, comment la flamme Hydrogène/ oxygène peut-elle être plus puissante ?
9/ puissance spécifique d’une flamme : elle est définie en général pour la combustion en phase gazeuse (par exemple un chalumeau )et elle correspond à la puissance dégagée par la combustion divisée par l’aire du FF :
Q spé = V comb/ Ω F= ( V mel comb/Ω F) i
Ou i représente le PCI rapporté à l’unité de volume du mélange combustible. Le débit volumique du mélange combustible pouvant être relié à la vitesse fondamentale de déflagration, on a :
Q spé = Vi = V( I/(1+Va))
A titre d’exemple : vitesse fondamentale de déflagration dans l’air
H2 = 267 cm/s
CO = 45 cm/s
C4H10 = 40 cm/s
C2H2 = 150 m/s
Je constate que la vitesse de déflagration de H2 est très élevée, quel type d’influence cela peut-il avoir si dans la combustion il y a présence de H2 en comburant?
Je serais très content si j'avais la possibilité de rentrer en contact avec un ingénieur motoriste connaissant la thermodynamique des moteur.
Merci pour votre aide (au combien souhaité ! )
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Envoyé par bflorent34 
