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Les dépôts de la chambre de combustion se retrouvent dans pratiquement tous les moteurs à combustion interne après quelques centaines d’heures de fonctionnement. Les dépôts se forment sur les surfaces du cylindre, du piston et de la culasse qui sont en contact avec le mélange air-carburant pendant le cycle du moteur. Les effets des dépôts comprennent l’augmentation des émissions de NOx en sortie de moteur, l’augmentation des exigences en matière d’octane et les modifications de la vitesse de la flamme et du rendement thermique. Un cadre est développé pour examiner les processus physiques et chimiques qui contribuent à la formation de dépôts dans la chambre de combustion. Tout d’abord, une hypothèse pour le mécanisme général de formation des dépôts est développée à partir d’une revue des travaux précédents sur cette question. Les caractéristiques clés de ce mécanisme sont la formation d’espèces précurseurs de dépôts à partir du carburant et de l’air lorsque la flamme s’éteint à la paroi du moteur, le transport diffusif et convectif de ces espèces vers la paroi, et la condensation ou l’adsorption à la surface de la paroi. Le système expérimental et la méthodologie développés dans ce travail sont destinés à fournir un aperçu des interactions entre ces processus, et en particulier à étudier les mécanismes chimiques qui contribuent à la formation des espèces précurseurs de dépôts. Un brûleur plat à basse pression refroidi est utilisé pour produire des flammes propane-air en régime permanent dopées au toluène, une espèce connue pour former des dépôts.

(suite) Les profils de concentrations et de température sont mesurés à l’aide de techniques de spectroscopie infrarouge et de chromatographie en phase gazeuse. En conjonction avec les expériences, un modèle numérique unidimensionnel est développé, capable de simuler l’extinction de la flamme avec dépôt sur une gamme de conditions s’étendant des expériences de brûleur à basse pression et en régime permanent aux conditions de moteur à haute pression et à transitoire rapide, en utilisant des mécanismes chimiques de formation de précurseurs qui peuvent être déterminés expérimentalement. La modélisation du dépôt avec des mécanismes chimiques simplifiés révèle que le dépôt par condensation peut reproduire les tendances observées dans les expériences menées par d’autres chercheurs ; cependant, l’adsorption pourrait encore être un facteur contributif. Les observations expérimentales de flammes dopées au toluène montrent la formation de composés oxygénés tels que le benzaldéhyde et le benzofurane, qui sont probablement des candidats précurseurs de dépôt. La méthodologie développée dans cette thèse est prometteuse pour déterminer l’identité des précurseurs de dépôts et les mécanismes de formation pour les composants importants du carburant, et pour clarifier le rôle des processus en phase gazeuse dans la formation des dépôts dans les chambres de combustion.

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