Dissertations / Theses on the topic 'Carburant alternatif'

La dynamique des fluides numérique (CFD) joue un rôle crucial dans l’avancement de la compréhension des carburants d’aviation durables (SAFs) et de leur impact sur l’opérabilité des moteurs d’avion. Les simulations numériques sont essentielles pour prédire comment les SAFs affectent les limites critiques des moteurs, telles que l'extinction en mélange pauvre, l’allumage et la stabilité thermique. L’intérêt croissant pour la CFD est motivé par son potentiel à réduire les coûts liés au processus d’homologation des carburants et à la conception future des moteurs. Cependant, le développement de modèles précis et fiables est vital pour traiter les phénomènes multi-physiques qui influencent les performances des moteurs. Dans ce contexte, la simulation des grandes échelles (LES) est utilisée pour modéliser les interactions complexes entre les écoulements turbulents réactifs et la combustion des SAFs, permettant de mieux comprendre comment les propriétés des carburants impactent le comportement des moteurs
Computational Fluid Dynamics (CFD) plays a crucial role in advancing the understanding of Sustainable Aviation Fuels (SAFs) and their impact on aviation engine operability. Numerical simulations are essential for predicting how SAFs affect critical engine limits, such as lean blow-out, ignition, and thermal stability. The growing interest in CFD is driven by its potential to reduce costs in the fuel approval process and future engine designs. However, the development of accurate and reliable modeling frameworks is vital to address the multi-physics phenomena that influence engine performance. In this context, Large Eddy Simulation (LES) is employed to model the intricate interactions between turbulent reactive flows and SAF combustion, enabling better insights into how fuel properties impact engine behavior

Dans cette thèse, nous avons étudié le passage des moteurs à combustion interne (ICE) aux véhicules à carburant alternatif (AFV) tout en considérant la dimension sociale via le concept de DJ. Cela nous a permis de mettre en évidence les nombreux compromis en jeu entre les différents instruments politiques ainsi qu'entre les trois piliers de la durabilité, et donc de les minimiser. Chacun des essais a examiné la transition vers les VAC sous un angle différent, chacun complétant les deux autres. Chacun des essais présente certaines limites qui ont été partiellement traitées dans les deux autres essais. Cependant, il reste beaucoup de travail à faire sur ce sujet à l'avenir
In this thesis, we have investigated the transition from internal combustion engines (ICE) to alternative fuel vehicles (AFV) while considering the social dimension via the concept of DJ. This enabled us to highlight the many tradeoffs at play between the different policy instruments as well as between the three sustainability pillars, and therefore to minimize them. Each of the essays looked at AFV transition from a different angle with each one complementing the other two. Each of the essays has some limitations that were partially dealt with in the other two essays. However, there remains plenty of work to be done on this subject in the future

Face à l’augmentation de la demande du secteur aérien et de ses émissions, il convient d’évaluer l’impact de l’aviation sur l’environnement. La thèse s’intéresse ainsi à l’impact des émissions aériennes sur le changement climatique. Cette catégorie est la plus impactée par les avions subsoniques. Différents leviers ont été mis en place afin d’atténuer ce dernier, notamment l’incorporation de carburants alternatifs. La méthode d’Analyse du Cycle de Vie est celle utilisée dans ce travail. L’objectif est d’évaluer toutes les émissions ayant un impact direct et indirect sur le changement climatique lors d’un vol long et court courrier pour le carburant fossile aérien Jet A-1, et des carburants alternatifs de type FT-SPK (kérosène paraffinique issu de la synthèse Fischer-Tropsch) et hydrogène. Comme la majeure partie du carburant est brûlée en haute altitude pendant la phase de croisière et que la majorité des émissions ont un impact plus important aux altitudes de croisière, nous examinons la nature des émissions en haute altitude ainsi que leur impact sur le changement climatique à partir du GWP (global warming potential) à différents horizons temporels. L’évaluation des émissions en haute altitude pour différents types de carburants aux horizons temporels de 20 et 100 ans a illustré le rôle crucial des forceurs climatiques à courte durée de vie, notamment celui des oxydes d’azote et des contrails-cirrus. Dans un deuxième temps, le périmètre d’évaluation d’un trajet aérien a été élargi en prenant en compte l’aéroport, l’avion, la production et l’utilisation du carburant. Ces résultats ont montré l’importance de la part des émissions en haute altitude et celle de la phase de production lors de l’évaluation complète d’un trajet aérien. La thèse se termine par l’évaluation de l’impact des émissions lors de la phase d’utilisation et de production des mix de carburants en 2050 obtenus à partir des différentes demandes énergétiques propres aux scénarios du rapport de l’Agence internationale de l’énergie (AIE) publié en 2022. Le développement de procédés à faibles émissions ainsi que les changements de comportements et la mise en place de politiques spécifiques de sobriété sont indispensables à la diminution de l’impact du secteur aérien sur l’environnement
Given the increase in demand from the aviation sector and its emissions, we need to assess the impact of aviation on the environment. This thesis focuses on the impact of aviation emissions on climate change. This category is the most impacted by subsonic aircraft. Various levers have been deployed to mitigate this impact, including the incorporation of alternative fuels. The Life Cycle Assessment method is the one used in this work. The aim is to assess all emissions having a direct and indirect impact on climate change during a long-haul or short-haul, for the fossil fuel Jet A-1, and alternative jet fuels such as FT-SPK (paraffinic kerosene from Fischer-Tropsch synthesis) and hydrogen. As most of the fuel is burnt at high altitude during the cruise phase and the majority of emissions have a greater impact at cruising altitudes, we first look at the nature of emissions at high altitude and their impact on climate change, based on GWP (global warming potential) at different time horizons. The assessment of high-altitude emissions for different types of jet fuel over 20 and 100-year time horizons illustrated the crucial role of short-lived climate forcers, especially nitrogen oxides and contrails-cirrus. In a second stage, the scope of the air transport assessment has been extended to include the airport, the aircraft, and the production and use of the fuel. These results demonstrate the importance of high-altitude emissions and the production phase in the complete assessment. The thesis concludes with an assessment of the impact of emissions during the use and production phase of fuel mix in 2050, based on the different energy demands specific to the of the International Energy Agency (IEA) report published in 2022. The development of low-emission processes, as well as changes in behavior and the implementation of specific sobriety policies, are essential to reducing the environmental impact of the aviation sector

Les carburants alternatifs et les biocarburants représentent une réponse viable et intéressante aux problèmes liés à l’utilisation des carburants conventionnels pour le transport. Un aspect nouveau des carburants alternatifs est le fait que la gamme des composés chimiques est importante en raison de la diversité de leurs origines. Cet aspect ouvre la possibilité de créer des « carburants personnalisés », dont les compositions chimiques sont ajustées aux spécifications des carburants conventionnels. Dans ce contexte, il est intéressant de développer des méthodes prédictives nous permettant d’estimer les propriétés physico-chimiques d’un carburant en se basant seulement sur sa composition chimique et les structures de ses composants. Dans cette thèse, nous avons évalué l’application des méthodes d’apprentissage automatique à l’estimation de propriétés telles que le point d’éclair, enthalpie de combustion, point de fusion, indice de cétane, masse volumique et viscosité d'hydrocarbures et composés oxygénés présent dans les biocarburants. Dans la première étape, des modèles d’apprentissage automatique des propriétés des corps purs ont été développés. Dans la deuxième étape nous avons traité les mélanges, deux approches ont été développées : (1) l’application directe des méthodes d’apprentissage automatique aux données des mélanges ; (2) combiner les prédictions des modèles développés pour les corps purs avec des règles de mélange. Il a été constaté que les méthodes d’apprentissage automatique, en particulier les machines à vecteur de support, représentent une voie efficace pour la mise en place de modèles précis et robustes. D'autre part, en absence de données suffisamment nombreuses ou représentatives, l’utilisation de règles de mélange en combinaison avec l’apprentissage automatique pour décrire les propriétés corps purs est une option viable. De façon générale, un nombre de méthodes prédictives de propriétés, précises, robustes et rapides ont été développées dans le but de guider la formulation des carburants alternatifs
Alternative fuels and biofuels are a viable and attractive answer to problems associated to the current widespread use of conventional fuels in vehicles. One interesting aspect of alternative fuels is that the range of possible chemical compounds is large due to their diverse biological origins. This aspect opens up the possibility of creating “designer fuels”, whose chemical compositions are tailored to the specifications of the fuel being replaced. In this regard, it would be interesting to develop accurate predictive methods capable of instantaneously estimating a fuel’s physico-chemical properties based solely on its chemical composition and structures of its components. In this PhD work, we have investigated the application of machine learning methods to estimate properties such as flash point, enthalpy of combustion, melting point, cetane number, density and viscosity for families of compounds and mixtures similar to those found in biofuels: hydrocarbons and oxygenated compounds. During the first part of this work, machine learning models of pure compound properties were developed. During the second part mixtures have been examinated, two types of approaches were investigated: (1) the direct application of machine learning methods to mixture property data; (2) the use of the previously developed pure compound property models in combination with theoretically based mixing rules. It was found that machine learning methods, especially support vector machine methods, were an effective way of creating accurate and robust models. It was further found that, in the absence of sufficiently large or representative datasets, the use of mixing rules in combination with machine learning is a viable option. Overall, a number of accurate, robust and fast property estimation methods have been developed as a means to guide the formulation of alternative fuels

Pour satisfaire les exigences environnementales et d'agrément de conduite, le moteur automobile a évolué en une vingtaine d'années en un système très complexe combinant de nombreux composants de haute technologie avec des stratégies de contrôle très élaborées. L'optimisation et le contrôle de ce système sont alors devenus de véritables challenges pour les constructeurs automobiles. Ces derniers points sont aujourd'hui d'autant plus complexes que le contexte actuel de raréfaction des ressources impose de plus en plus le couplage ou le remplacement des carburants conventionnels par des carburants alternatifs tels que l'éthanol, le gaz naturel ou encore l'hydrogène. Ces nouveaux carburants présentent, en plus de leur intérêt économique, un certain nombre de propriétés physico-chimiques favorisant un meilleur rendement du moteur ainsi que la réduction des gaz à effet de serre. L'élaboration de ces nouveaux moteurs est finalement rendue possible par l'utilisation de dispositifs physiques et numériques de plus en plus sophistiqués. Dans ce contexte, les outils de simulation système destinés aux groupes motopropulseurs se sont démocratisés et peuvent aujourd'hui être utilisés à toutes les étapes de développement des moteurs, du choix de l'architecture au développement des stratégies de contrôle et à la calibration. Cependant, l'efficacité de tels outils demande encore à être améliorée afin de fournir un haut niveau de prédictivité couplé à un temps de calcul proche du temps réel. Les travaux réalisés lors de cette thèse ont visé à contribuer au développement du modèle de combustion 0-dimensionnel CFM1D (Coherent Flame Model) afin d'améliorer la prédiction du dégagement d'énergie, des polluants et des phénomènes d'auto-inammation (AI) dans les moteurs à allumage commandé lorsque des variations de la composition du carburant sont considérées. Le formalisme CFM distingue deux zones : les gaz frais et les gaz brûlés qui sont séparés par un front de flamme et qui sont entièrement décrits par leur masse, température et composition. Dans ce formalisme, le taux de consommation des espèces est directement lié aux processus de combustion et de post-oxydation assujettis aux mécanismes de chimie et de turbulence. Dans la version initiale du CFM1D, ces mécanismes sont représentés par des approches simples pouvant souffrir d'un manque de prédictivité. Ainsi, la prédiction de la formation de polluants peut être limitée par les chimies simples ou réduites la décrivant. Ces dernières sont en effet généralement définies dans des domaines de validité restreints en température, pression et composition. De la même manière, le calcul de la vitesse de flamme laminaire, de l'étirement de la flamme ou encore des éventuels délais d'auto-inammation intervenant dans l'évaluation du dégagement d'énergie met en jeux des corrélations phénoménologiques initialement développées sur un nombre limités de points de validation. Toutes ces limitations peuvent finalement entraîner une mauvaise réaction du modèle de combustion à des variations thermodynamiques ou de compositions et ont donc nécessite un certain nombre d'améliorations présentées dans ce manuscrit. L'originalité des développements réside dans l'intégration de chimie complexe dans le modèle CFM1D en utilisant des méthodes inspirées de récents travaux de CFD (Computational Fluid Dynamics) 3D.

L’intérêt de l’émulsification de combustibles à l’aide d’eau réside dans l’amélioration de la qualité de la combustion (et donc dans la réduction d’émissions de polluants) à travers une atomisation secondaire de la goutte nommée micro- explosion. Ce phénomène ayant une probabilité de réalisation dépendant de plusieurs paramètres, l’étude de l’impact de chacun de ces facteurs sur l’occurrence de la micro- explosion est fondamentale. L’objectif des travaux présentés dans ce manuscrit consiste à améliorer la compréhension du phénomène de microexplosion. Pour se faire, l’étude du comportement de la phase aqueuse dispersée sous forme de fines gouttelettes durant la période de montée en température de la goutte dite “mère” est réalisée. Il en ressort que la coalescence de la phase dispersée semble être un facteur permettant d’améliorer la qualité et la probabilité d’apparition de la micro- explosion. Le comportement de la phase dispersée semble également être dépendant du « brassage liquide » interne induit par des mécanismes de convection naturelle. C’est à cette fin que des diagnostics optiques basés sur la Fluorescence Induite par Laser ont été implémentés, afin de permettre la visualisation du champ de température à l’intérieur d’une goutte et de détecter la présence ou non d’éventuels gradients de températures. Enfin, un banc expérimental automatisé ayant pour but d’être utilisé en condition de micro-gravité a été développé. Les expériences réalisées ont apporté des éléments de preuves confirmant la prédominance des effets de tension de surface sur l’écoulement à l’intérieur de la goutte
The interest in fuel emulsification using water lies in improving combustion quality (and reducing pollutant emissions) through secondary atomization of the droplet, known as micro-explosion. As this phenomenon's likelihood depends on several parameters, studying the impact of each of these factors on micro-explosion occurrence is crucial. The aim of the work presented in this manuscript is to enhance understanding of the micro-explosion phenomenon. To achieve this, the study examines the behavior of the dispersed aqueous phase in the form of fine droplets during the heating period of the so-called "mother" droplet. It appears that the coalescence of the dispersed phase seems to be a factor improving the quality and likelihood of micro-explosion occurrence. Additionally, the behavior of the dispersed phase seems to depend on internal liquid stirring induced by natural convection mechanisms. With this perspective, optical diagnostics based on Laser-Induced Fluorescence have been implemented to visualize the temperature field inside a droplet and detect any temperature gradients. Finally, an automated experimental setup intended for use in microgravity conditions has been developed. The experiments provided evidence confirming the predominance of surface tension effects on the flow inside the droplet

Un dispositif a été conçu et validé pour mesurer la fraction volumique de suie dans de flammes non-prémélangées méthane/air dopées en vapeurs d’hydrocarbures liquides. La quantification en fraction volumique de suie est obtenue en inversant les données d’extinction d’un faisceau laser à travers une flamme axisymétrique par l’algorithme nommé Onion- Peeling stabilisé par une régularisation de type Tikhonov. La mesure est ensuite convertie en un indice appelé Yield Sooting Index (YSI). La méthode a été appliquée pour comparer les tendances des de mélanges de n-heptane et d’iso-octane (Primary Reference Fuels (PRFs)) à produire de suie dans une flamme non-prémélangée axisymmétrique dopée en vapeur de PRF, en maintenant constante soit la concentration en vapeur, soit de l’énergie des vapeurs injectés. Une corrélation de second ordre a été établie pour prédire la variation d’YSI avec la teneur en iso-octane dans le PRF et la concentration en dioxyde de carbone dans l’écoulement oxydant annulaire. Les études réalisées sur cette flamme de laboratoire et les résultats obtenus ont une portée pratique et doivent permettre de prédire le comportement des combustibles considérés à former de suie en condition réelles
An optical diagnostics layout is designed and validated to measure soot volume fraction in methane/air diffusion flames doped with vapors of liquid hydrocarbons. Soot volume fraction is inferred from the inversion of integrated light extinction data using an Onion-peeling algorithm stabilized by a Tikhonov regularization method. This measurement is then converted into apparatus-independent Yield Sooting Index (YSI). The method has been applied to compare the sooting tendencies of PRFs in doped axisymmetric diffusion flames when keeping the concentration or energy of injected vapors constant. A second-order correlation modeling the variation of YSI with the mole fraction of iso-octane in PRF mixture and the proportion of carbon dioxide in the co-flowing oxidizer has been established using least-squares non-linear data-fitting to experimental data. These studies performed on laboratory flames and the results obtained are of practical importance and can be used to predict the sooting behavior of fuels under practical combustion environment

Nous étudions le problème de la conversion en diesel-gaz naturel d'un moteur diesel standard à injection directe de 55 kw et l'influence des principaux paramètres de fonctionnement. Les limites imposées pour les charges thermiques et les contraintes mécaniques sont celles du diesel. Il faut refroidir les injecteurs pour éviter leur grippage et pouvoir effectuer à tout moment la commutation diesel-gaz-diesel. Le taux d'injection pilote minimum acceptable pour un fonctionnement stable du moteur qui est de 7% avec les injecteurs d'origine peut être ramené à 2,5% avec des injecteurs monotrous.

L'aviation émet de grandes quantités de gaz et de particules dans l'atmosphère contribuant, d'une part, à la détérioration de la qualité de l'air à une échelle locale et d'autre part, au forçage radiatif atmosphérique et donc au changement climatique. Une voie envisagée pour limiter l'impact de l'aviation est l'utilisation de carburants alternatifs. Les biocarburants sélectionnés dans cette optique tendent à avoir des teneurs en soufre et en composés aromatiques réduites, ce qui induit une diminution de la quantité d'acide sulfurique formé dans les panaches d'avions ainsi que des suies émises. La modification de la nature et de la composition des carburants utilisés peut entraîner des conséquences inattendues. Il s'avère alors essentiel d'étudier et de déterminer l'évolution des aérosols dans les panaches d'avions. Pour cela, un modèle microphysique précédemment testé lors de la combustion de kérosène classique a été utilisé et amélioré. Après avoir déterminé les émissions " types " des carburants alternatifs, des simulations ont été menées afin de prédire l'évolution et le comportement des aérosols. Plusieurs processus ont nécessité des révisions tels que la congélation homogène ou encore le comportement des composés organiques.

L’aviation émet de grandes quantités de gaz et de particules dans l’atmosphère contribuant, d’une part, à la détérioration de la qualité de l’air à une échelle locale et d’autre part, au forçage radiatif atmosphérique et donc au changement climatique. Une voie envisagée pour limiter l’impact de l’aviation est l’utilisation de carburants alternatifs. Les biocarburants sélectionnés dans cette optique tendent à avoir des teneurs en soufre et en composés aromatiques réduites, ce qui induit une diminution de la quantité d’acide sulfurique formé dans les panaches d’avions ainsi que des suies émises. La modification de la nature et de la composition des carburants utilisés peut entraîner des conséquences inattendues. Il s’avère alors essentiel d’étudier et de déterminer l’évolution des aérosols dans les panaches d’avions. Pour cela, un modèle microphysique précédemment testé lors de la combustion de kérosène classique a été utilisé et amélioré. Après avoir déterminé les émissions « types » des carburants alternatifs, des simulations ont été menées afin de prédire l’évolution et le comportement des aérosols. Plusieurs processus ont nécessité des révisions tels que la congélation homogène ou encore le comportement des composés organiques
Aircraft emit important amounts of particulate and gaseous matter in the atmosphere contributing on the one hand to local air pollution and on the other hand to the atmospheric radiative forcing and to climate change. Introducing alternative fuels in aviation can be considered as a viable option to reducing the impact of aviation, being economically and environmentally sustainable. These selected biofuels tend to have lower aromatic and sulphur contents inducing a simultaneous reduction in sulphuric acid and soot emissions. However modifying the nature and composition of the fuel used can entail unexpected consequences. It is therefore essential to study and determine the evolution of aerosols in the aircraft plume. To manage this task, a microphysical trajectory box, previously tested with standard kerosene, has been developed. After an assessment concerning the typical emissions from the combustion of biofuels in aviation, simulations have been undertaken in order to predict aerosol evolution. Several microphysical processes have been revised such as droplet homogeneous freezing or the behaviour of organic compounds

La valorisation énergétique des graisses animales dans un moteur à allumage spontané apparaît comme une des alternatives possibles afin de se prémunir de la diminution des réserves en énergies fossiles et de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Les graisses animales présentent des propriétés de combustion voisines du gasoil (PCI et indice cétane) mais certaines de leurs propriétés physiques, telles la viscosité et la température de solidification, les rendent difficilement utilisables directement dans un moteur diesel. La caractérisation de graisses de différentes origines a montré que celles-ci se différencient uniquement par leur composition en acides gras. Par ailleurs, la teneur en acides gras saturés est la principale cause d’une viscosité et d’une température de solidification élevées. Cependant, la transformation de cette biomasse en une émulsion stable contenant un alcool (méthanol ou éthanol) de l’eau et un surfactant permet d’obtenir un biocarburant liquide à température ambiante. Des émulsions optimum de graisses animales sont alors réalisées. Des essais en moteur diesel sont effectués afin de mesurer les performances et les émissions polluantes résultantes de l’utilisation des émulsions formées. Les résultats sont probants car les émissions de polluants gazeux et de particules sont considérablement réduites par rapport à l’utilisation de graisse pure ou de gasoil. La modélisation de l’injection d’une goutte d’émulsion dans la chambre de combustion montre que le phénomène de la « microexplosion », due à l’évaporation brusque de l’eau dispersée sous l’effet de la chaleur, explique les réductions constatées au niveau des émissions polluantes
The energy valorization of animal greases in an engine with spontaneous lighting seems one of the possible alternatives in order to secure reduction in the reserves in fossil energies and to reduce the gas emissions for purpose of greenhouse. Animal greases present properties of combustion close to the gas oil (LHV and index cetane) but some their physical properties, such viscosity and the temperature of solidification, makes them not easily usable directly in a diesel engine. The characterization of greases of various origins showed that those are different only by their composition in fatty acids. In addition, the acid content fatty saturated is the principal cause of a viscosity and a temperature of solidification high. However, the transformation of this biomass into a stable emulsion containing an alcohol (methanol or ethanol) of water and surfactant makes it possible to obtain one biocarburant liquid at ambient temperature. Emulsions optimum of animal greases are then carried out. Tests out of diesel engine are carried out in order to measure the performances and the pollutant emissions resulting from the use of the formed emulsions. The results are convincing because the emissions of gaseous pollutants and particles are considerably reduced compared to the use of pure grease or gas oil. The modeling of the injection of a drop of emulsion in the combustion chamber shows that the phenomenon of the “microexplosion”, due to the abrupt evaporation of the water dispersed under the effect of heat, explains the reductions noted on the level of the pollutant emissions

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'étude des écoulements turbulents fortement instationnaires avec larges variations de densité. Elle s'insère dans une action globale de compréhension des mécanismes physiques régissant le mélange air/carburant dans les moteurs à piston du secteur automobile, notamment de carburants gazeux tels que le GNV. La dynamique et le mélange dans un jet à densité variable en écoulement cocourant fortement pulsé sont étudiés. Cette configuration modélise la situation moteur. Une importante base de données sur des jets léger, homogène et lourd est obtenue pour des vitesses de cocourant stationnaire et instationnaire contrastées. Les champs de vitesse sont mesurés par anémométrie Laser Doppler bicomposantes, les champs de fraction massique et de densité moyenne par tomographie laser. Les mesures et l'analyse physique permettent de comprendre ces écoulements. Une partition du jet en régions quasi statique et instationnaire est proposée. Les effets de mémoire observés dans la zone instationnaire peuvent être appréhendés par un modèle hyperbolique. Un front de vitesse de type jet naissant se développe lors de l'accélération et se traduit par un effet important sur le champ turbulent. L'étude phasée de la topologie du jet montre que ce front s'assimile à une boule de fluide concentrée, analogue au vortex des jets naissants ou aux jets pulsés. Le mélange avec le fluide extérieur est réduit à son passage et plus généralement pendant toute l'accélération. Au contraire il semble légèrement accru pendant la décélération. Le rôle des couples baroclines sur le champ moyen et la turbulence est identifié. Des nombres sans dimension sont mis en évidence pour traduire ce régime de convection mixte instationnaire. La confrontation de ces résultats avec des simulations numériques en éprouvera la validité en situation fortement instationnaire.

Les carburants liquides actuels sont principalement issus du raffinage du pétrole. Cependant, leur remplacement par des carburants de nouvelle génération, renouvelables, dérivant de la biomasse et plus propre apparait comme une nécessité économique et environnementale. Les buts sont de réduire la dépendance au pétrole dont le prix augmente et les réserves diminuent, et limiter les émissions de dioxyde de carbone (gaz à effet de serre). L'adaptation des motorisations actuelles à ces nouveaux carburants nécessite une connaissance approfondie de leur cinétique de combustion et de la nature et des concentrations des polluants formés lors de leur utilisation. Les activités de recherche sur les carburants alternatifs destinés au secteur aéronautique ont ainsi considérablement augmenté ces dernières années. Dans le cadre de cette étude nous nous sommes intéressés à la solution « carburants de synthèse » qui offrent des perspectives encourageantes pour le futur. Des études cinétiques d’oxydation ont été menées en réacteur auto-agité par jets gazeux (JSR) sur une large gamme de conditions expérimentales à l’Institut de Combustion Aérothermique Réactivité et Environnement sur le campus du CNRS d’Orléans. Ces études ont été menées dans un premier temps sur des hydrocarbures purs qui pourraient être de bons candidats comme molécules-modèles pour représenter la part des iso-paraffines dans un kérosène de synthèse. Ces molécules sont des isomères de l’iso-octane utilisé comme tel jusqu’à maintenant. Dans un second temps, des études ont été menées sur trois kérosènes de synthèse dont un SPK fournit par l’IFP, un CtL (Sasol) et un GtL (Shell). Les analyses par spectrométrie d’absorption infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) et par chromatographie en phase gazeuse (CPG-FID-TCD-MS) nous ont permis de mesurer les profils de concentration des réactifs, des produits finals et des intermédiaires stables en fonction de la température. Des mécanismes cinétiques détaillés adaptés aux composés étudiés ont été développés et validés par confrontation avec les résultats expérimentaux
Current liquid fuels are mainly from petroleum refining. However, replacing them with new-generation alternatives fuels, renewable, from biomass and cleaner appear to be an economic and environmental necessity. Goals are to reduce petroleum dependency whose price increases and supplies decreases, and limit emissions of carbon dioxide (greenhouse gas emissions). The adaptation of existing engines to these new fuels requires a thorough knowledge of their kinetic of combustion and the nature and concentrations of pollutants formed during their use. Research activities on alternative fuels for the aviation industry have considerably increased in recent years. In this study we are interested in the "synthetic fuels" solution that offers encouraging prospects for the future. Studies on the kinetic of oxidation were carried out in a Jet Stirred Reactor (JSR) over a wide range of experimental conditions at the Institute of Combustion Aerothermal Reactivity and Environment on the campus of the CNRS of Orléans. These studies were initially conducted on pure hydrocarbons which could be good candidates as models molecules to represent the isoparaffins cut in a synthetic kerosene. These molecules are isomers of iso-octane used as such until now. In a second step, studies were conducted on three synthetic kerosene, a SPK provided by IFP, a CtL (Sasol) and GTL (Shell). Analyses by Fourier transform infrared spectrometry (FTIR) and by gas chromatography (GC-FID-TCD-MS) allowed us to measure the concentration profiles of reactants, stable intermediates and finals products as a function of temperature. Detailed kinetic mechanisms adapted to the studied compounds have been developed and validated by comparison with experimental results

Le secteur du transport joue un rôle majeur dans le changement climatique et la pollution atmosphérique. Parmi les secteurs d'origine anthropique, le transport routier est considéré comme le premier contributeur au réchauffement climatique, due notamment aux émissions de CO2, de précurseurs d'ozone, et d'aérosols carbonés (carbone noir). De plus, les émissions liées au transport routier telles que les oxydes d'azote (NOx), l'ammoniac (NH3), les carbonyles volatiles, les hydrocarbures gazeux, et les aérosols, contribuent à la dégradation de la qualité de l'air.Le but de cette étude était d'approfondir l'état des connaissances en termes de facteurs d'émissions associés au transport, pour les polluants en phases gazeuse et solide. Un intérêt particulier a été apporté sur l'influence des systèmes de post-traitement des gaz d'échappement, et de la qualité du carburant, sur les émissions d'espèces réglementées et non-réglementées. Des campagnes de mesure ont été menées sur différentes catégories de véhicules dans le laboratoire d'étude des émissions (VELA) du centre commun de recherche de la commission Européenne (JRC-EC) à Ispra, en Italie. La flotte de véhicules choisie comprenait des camions (moyens et poids lourds), des voitures et des deux-roues formant un ensemble représentatif des véhicules circulant en Europe. En plus des carburants classiques, essence et diesel, les véhicules ont été alimentés avec des carburants alternatifs tels que le bioéthanol, et le gaz de pétrole liquéfié. Les émissions en phase gazeuse ont été mesurées par spectroscopie infra-rouge à transformé de Fourier (FT-IR; pour les composés azotés, les carbonyles volatiles et les petits hydrocarbures), par spectrométrie de masse à temps de vol après ionisation multi-photonique résonnante (REMPI-ToF-MS; pour les hydrocarbures aromatiques mono et polycycliques), par spectromètrie de masse haute résolution à temps de vol dédié à l'analyse des aérosols atmosphériques (HR-TOF-AMS; pour les aérosols organiques), et par photométrie d'absorption multi-angle (MAAP; pour le carbone élémentaire).Parmi les véhicules étudiés, les scooters ont été les plus gros émetteurs d'aérosols organiques primaires et d'hydrocarbures mono et polycycliques. De plus, le système de post-traitement des gaz d'échappement étudié pour le scooter le plus récent (conforme à la réglementation Euro 2) pourrait être responsable d'émissions importantes d'aérosols organiques. Concernant les voitures, et en particulier celles équipées de moteurs à allumage par étincelle, la plupart de leurs émissions intervenaient en début de cycle, avant que la température d'amorçage du pot catalytique soit atteinte. Ces émissions liées au démarrage à froid du véhicule pouvaient masquer les effets bénéfiques des carburants alternatifs en terme d'émissions de précurseurs d'ozone. Finalement, les camions étaient les plus gros émetteurs de suie (carbone élémentaire) et de NOx. Malgré le fait que plusieurs systèmes de retrofit se sont montrés particulièrement efficaces pour réduire les émissions des polluants réglementés (particules et NOx) de ces véhicules, certains d'entre eux produisaient des quantités significatives de NH3. Ce projet a permis de collecter des informations précieuses pour l'élaboration de la législation relative au développement d'un transport durable en Europe
Transport sector plays a key role in global warming and air pollution. Among the anthropogenic sectors, on-road transport is recognized as the first contributor to global warming, mainly due to its emission of carbon dioxide, ozone precursors and carbonaceous aerosols. In addition, on-road transport contributes to the deterioration of air quality by releasing nitrogen oxides, ammonia, carbonyls, hydrocarbons and aerosols. However, the current European legislation of vehicles emissions focusses on a limited number of pollutants, namely hydrocarbons, carbon monoxide, nitrogen oxides, and particulate matter.The aim of this work was to improve the knowledge about the emission factors of gas phase and particle-associated emissions from vehicle exhaust. The impacts of aftertreatment devices and fuel quality on regulated and unregulated species were studied. Several sampling campaigns with different types of vehicles were conducted in the vehicle emission laboratory (VELA) at the European Commission Joint Research Centre (EC-JRC) Ispra, Italy. The vehicles chosen were representative of some categories circulating in Europe (heavy duty vehicles, light duty vehicles, two-stroke mopeds), and either standard fuel or some alternative fuels (ethanol and liquefied petroleum gas) were used. The gas phase was monitored by a Fourier transform infrared spectrometer (carbonyls, nitrogen-containing species, small hydrocarbons), and a resonance-enhanced multiphoton ionization time-of-flight mass spectrometer (mono and polycyclic aromatic hydrocarbons). The particulate phase was analyzed by a high-resolution time-of-flight aerosol mass spectrometer (organic aerosol, chloride, nitrate), and a multiangle absorption photometer (black carbon). The mopeds were found to have the higher emission factors of primary organic aerosol and polycyclic aromatic hydrocarbons. While efficient to reduce the regulated emissions, the after-treatment used to comply with the moped Euro 2 emission standard might be responsible of large emission of unregulated organic aerosols. Most of the emission linked to the gasoline light duty vehicles were released before the light-off of the catalyst. Whereas alternative fuels studied helped to reduce ozone precursor emissions, the emissions associated to the cold start of the vehicle reduced this beneficial effect. Finally, the heavy duty diesel vehicle featured the highest NOx and black carbon emissions. Despite efficient retrofit and after-treatment systems (for particles and NOx), these vehicles could release significant amount of NH3. These results provided valuable insights for the drafting of legislation related to the achievement of sustainable transport in Europe

L'objectif de ce travail est de valoriser des déchets de pneus usagés par pyrolyse afin d'obtenir un nouveau carburant comparable avec le gazole suivant la norme EN590. L'obtention de ce carburant était réalisée via l'optimisation des conditions de pyrolyse qui sont la température, la vitesse de chauffage (puissance de la résistance électrique) et du débit d'azote. Le rôle de l'azote est limité à purger le réacteur avant le début de la pyrolyse pour 30 minutes système. Le carburant produit est comparable au gazole avec un pouvoir calorifique de 45 MJ/kg, une densité de 0,85 et une teneur en goudron 7%
The objective of this work is to get alternative fuel comparable with the available diesel in the market following the EN590. The fuel getting was via optimization of pyrolysis conditions which are temperature, heating rate (power of electrical resistance) and inert gas flow rate. The optimum values are 465°C, 650 Watts and without inert gas flow rate. Inert gas role is limited to purge the system for 30 minutes before start the pyrolysis to get rid of oxidative gases. The obtained product is comparable with the diesel as it has GCV 45 KJ/kg, low density of 0,85 and 7% tar content

Etude de la combustion dans un moteur diesel à préchambre utilisant de l'huile de colza. Calcul de la quantité de chaleur dégagée. Comparaison des délais d'inflammation. Modélisation et optimisation du cycle moteur.

Etude du cliquetis dans les moteurs a explosion. Etude de la combustion, de la flamme et de l'antiinflammation. On utilise la cinematographie ultrarapide et l'enregistrement des emissions en lumiere bleue. Problemes de traitement de signal. Mise en evidence de prereactions d'oxydation a basse temperature

Etude experimentale des reactions d'hydrocrackage d'une huile vegetale en autoclave, sous pression d'hydrogene, entre 623 et 708**(o)k, en presence de catalyseurs hydrogenants. On a mis en evidence les sequences detaillees des reactions qui transforment les composes insatures et les triglycerides en hydrocarbures du type "gazole". Le deplacement de l'equilibre global vers la formation d'hydrocarbures a ete realise pour une pression finale d'hydrogene de 200 bars. Un taux de conversion proche de 100% molaire a ete obtenu pour deux huiles vegetales a 633**(o)k, avec des catalyseurs ni-mo/gamma -al::(2)o::(3) et ni-mo/sio::(2)-al::(2)o::(3) sulfures