Un injecteur de carburant peut être fortement endommagé par un événement de pré-allumage (en bas); un nouvel injecteur est montré ci-dessus. Crédit :Eshan Singh
Prévoir des événements capricieux de combustion avant allumage pourrait permettre aux constructeurs automobiles de construire des moteurs puissants mais plus efficaces.
Un problème de combustion qui préoccupe les fabricants de moteurs depuis le début de l'industrie afflige toujours les concepteurs de moteurs économes en carburant. Une équipe du Clean Combustion Research Center de KAUST, dirigé par Robert Dibble, se concentre sur la compréhension du pré-allumage.
Une seule occurrence de pré-allumage, lorsque le carburant s'enflamme prématurément dans le cylindre du moteur pour libérer un coup d'énergie intempestif, peut causer des dommages importants. Le pré-allumage est sporadique et imprévisible. Il est plus répandu dans le downsized, moteurs turbocompressés que les constructeurs automobiles produisent maintenant pour améliorer l'efficacité énergétique tout en maintenant la puissance de sortie.
"Le pré-allumage reste un goulot d'étranglement pour réduire davantage la taille et améliorer l'efficacité du moteur, " explique Eshan Singh, un doctorat étudiant dans l'équipe de Dibble.
L'équipe a systématiquement changé les paramètres du moteur, y compris la température d'admission d'air et la contre-pression d'échappement, établissant ainsi les conditions les plus probables pour le pré-allumage. Par exemple, l'équipe a observé plus d'événements de pré-allumage avec une contre-pression d'échappement plus élevée :cela se produit lorsque le cylindre du moteur a une vidange moins efficace du carburant brûlé entre les cycles de combustion.
doctorat l'étudiant Eshan Singh travaillant sur le moteur à pré-allumage KAUST. Crédit :Raheena Abdurehim
Les chercheurs ont combiné toutes leurs observations pour construire une image du phénomène de pré-allumage. "Notre travail démêle l'événement de pré-allumage est divisé en plusieurs étapes, " dit Singh.
Un événement de pré-allumage a pour origine le cycle de combustion du carburant précédent, lorsque le carburant injecté dans le cylindre interagit avec l'huile sur la chemise de cylindre formant une gouttelette d'huile-carburant. A la fin de chaque cycle de combustion, la gouttelette d'huile-carburant est généralement expulsée du cylindre; cependant, de temps en temps, la goutte d'huile-carburant reste et peut déclencher un pré-allumage dans le cycle suivant, l'équipe a montré. "Les constructeurs automobiles doivent briser cette chaîne d'événements pour supprimer le pré-allumage, " dit Singh.
Empêcher le carburant et l'huile d'interagir, ou en évacuant complètement tout le mélange brûlé du moteur, sont deux points où la chaîne d'événements peut être rompue. Empêcher le carburant injecté de heurter la chemise de cylindre enduite d'huile est une approche. « Nous cherchons des méthodes pratiques pour réduire le pré-allumage en changeant la stratégie d'injection, ", dit Singh. "Nous avons déposé un brevet qui utilise des stratégies d'injection pour fournir un fonctionnement sans pré-allumage sans compromettre la puissance du moteur."
D'autres voies pour rompre la chaîne des événements exigent une compréhension plus approfondie du pré-allumage, Singh ajoute. "Nos découvertes passionnantes sont gratifiantes. À l'avenir, nous sommes motivés à découvrir des variables de contrôle supplémentaires qui permettent des prédictions de pré-allumage plus précises."
Diplômé de la KAUST à l'automne 2019, Eshan est actuellement stagiaire à l'installation de recherche sur la combustion des laboratoires nationaux de Sandia, Californie. Là, il explore la combustion en mode mixte pour les futurs moteurs à combustion interne. « Cette expérience m'a déjà exposé à une pléthore d'outils fréquemment utilisés dans le diagnostic de la combustion des moteurs. Plusieurs nouvelles voies s'ouvrent désormais pour ma carrière de chercheur, qui est investi dans la lutte contre les solutions pour lutter contre le changement climatique."
