Doctorat
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Item Investigation du cliquetis dans les moteurs dual-fuel(Université M'Hamed Bougara : Faculté de Technologie, 2022) Benbellil, Messaoud Abdelalli; Lounici, Mohand Said(Directeur de thèse)L'épuisement des carburants fossiles, la pollution de l'environnement et l'augmentation rapide de la demande d'énergie ont motivé les chercheurs à réaliser, entre autres, des études pour développer le processus de combustion dans les moteurs. Les réglementations strictes visant à réduire les émissions nocives ont encouragé ces dernières années l'utilisation de carburants alternatifs à faible émission de carbone ou neutres en carbone combinés à de nouvelles technologies de contrôle des émissions. Le fonctionnement dual-fuel (DF) est une technique intéressante tant sur le plan économique qu'environnemental. Plusieurs études ont montré que ce concept est une voie prometteuse notamment pour contrôler les émissions de suies et de NO x , même pour les moteurs diesel existants. Cependant, pour être plus attractif, quelques aspects doivent être améliorés pour de meilleures performances et des émissions plus faibles. L'un des principaux problèmes du fonctionnement dual-fuel est qu' aux faibles charges, ces moteurs présentent un rendement inférieur à celui du fonctionnement au diesel. Les émissions d'hydrocarbures imbrûlés et de monoxyde de carbone sont également plus élevées en dual-fuel. De plus, le risque cliquetis aux charges élevées nécessite une attention particulière. Le cliquetis est un phénomène néfaste, voire fatal dans certains cas, pour les moteurs et notamment ceux en fonctionnement dual-fuel. Le présent travail de thèse vise à améliorer ce mode de fonctionnement. A cet effet, l’impact de l'enrichissement des moteurs DF au GN avec des taux de participation élevés en H 2 , à diverses charges de moteur, est d’abord examiné comme technique d'amélioration de ce type de moteur. L'effet sur les caractéristiques de combustion, les performances, les émissions ainsi que le cliquetis est étudié expérimentalement. Le phénomène du cliquetis dans ces moteurs dual-fuel au HGN, a bénéficié d’un intérêt particulier. Des pistes sont proposées et examinées afin de l'éviter ou du moins retarder son apparition dans le cas spécifique de ce type de moteur. L'effet de la stratégie d'injection du carburant pilote (une seule injection et l'injection fractionnée) avec différents paramètres d'injection, à savoir l'instant d'injection et de préinjection, la pression d'injection et la quantité du pilote sur le cliquetis est étudié expérimentalement.Item Contribution à l’étude de moteurs fonctionnant en mode dual fuel : applications aux cas de moteur dual fuel (gazole – HCNG)(Universite de Boumerdes : Faculté des hydrocarbures et de la chimie, 2022) Menaa, Abdenour; Lounici, Mohand Said(Directeur de thèse)L'épuisement des ressources fossiles, source primaire des carburants, et la dégradation de l'environnement sont les principales préoccupations du siècle. Parmi les contributeurs à ces deux problématiques, on cite le moteur diesel qui est largement utilisé en particulier dans le secteur des transports et de l'agriculture. A cet effet l'amélioration des performances de ce moteur et la réduction des émissions polluantes sont devenues les principaux objectifs de la recherche et du développement dans le domaine. Plusieurs solutions ont été proposées. On cite en particulier, l’utilisation de combustibles alternatifs, tel que le gaz naturel (GN). Elle s’avère très prometteuse. Ce carburant peut être utilisé dans le moteur diesel en mode dual fuel en raison de leur haute résistance au cliquetis. Le moteur dual fuel (DF) à gaz naturel, à l’encontre du moteur diesel, a plusieurs avantages à savoir son caractère économique et son faible taux d’émissions polluantes (NOx,CO et de particules de suie). Cependant, ce moteur souffre des émissions élevées de monoxyde de carbone et d’hydrocarbures imbrulés à faibles charges. Vu la disponibilité du gaz naturel à de faibles coûts et les réserves importantes dont dispose l’Algérie ; sa généralisation et l’amélioration des performances de moteurs DF au gaz naturel sont très recommandées. Une des voies attrayantes est l’enrichissement du gaz naturel par l’hydrogène. Toutefois, lors d’introduction du combustible gazeux dans le moteur, plusieurs aspects doivent être vérifiés ; en particulier lorsque l’hydrogène est utilisé. En effet, le risque d’apparition de la combustion anormale (retour de la flamme, préallumage, cliquetis) et les émissions des NOx, en particulier à fortes charges, doivent être examinés. C’est dans ce cadre que s’inscrit ces travaux de recherche portant sur l’étude de la valorisation de l’hydrogène, vecteur énergétique, par son utilisation dans les moteurs diesel et dual fuel au gaz naturel ainsi que l’optimisation de système d’admission du combustible gazeux. La première partie de cette thèse porte sur le dimensionnement et l’optimisation du système d’admission de carburant gazeux et la préparation du mélange air-gaz dans le conduit d’admission afin d’améliorer le remplissage et la qualité de formation du mélange air-carburant et éviter le retour de flamme. Cette partie est suivie par l’étude de l’effet du retard à l’injection du diesel sur les caractéristiques de combustion et les émissions de NOx. Enfin une comparaison entre le système d’admission de gaz combustible de type mélangeur et injection synchronisé est effectuée. Les résultats obtenus de la simulation numérique utilisant le code CFD ANSYS Fluent réalisée pour un moteur monocylindre dual fuel hydrogène-diesel, montre que le bon choix de la loi de levée (hauteur maximale de levée et angle fermeture soupape admission), les paramètres d’injection de gaz (pression d’injection, angle injection et inclinaison de l’injecteur) et le retard à l’injection de diesel permettent de contrôler et d’améliorer le fonctionnement de ce moteur. La seconde partie consiste en une investigation expérimentale de l’effet de l’ajout d’H sur les caractéristiques de combustion, les performances et les émissions polluantes d’un moteur diesel monocylindre et du moteur dual fuel au GN, à différentes charges du moteur et à un régime moteur constant. Les résultats obtenus ont montré une nette amélioration des performances énergétiques et environnementales du moteur diesel conventionnel avec l’addition d’hydrogène pour toutes les charges, en particulier pour un taux de substitution énergétique de 5%, à l’exception d’une légère augmentation des émissions de NOx aux fortes charges. Pour le fonctionnement dual (H GN-D), l’ajout de l’hydrogène conduit à l’amélioration du fonctionnement du moteur dual fuel au gaz naturelItem Diagnostic et vérification du système de comptage du gaz naturel par élément déprimogène : application des venturi-tuyères à col sonique(2012) Guemana, MouloudLes approches de choix du type de comptage dépendent de plusieurs facteurs, ce qui nous a menées à aborder un sujet qui mérite à notre avis une attention particulière compte tenu des enjeux sur les plans techniques et contractuels. Notre travail est dirigé sur l'étude de l'effet de la compressibilité du gaz naturel sur le choix de la méthode de comptage et l'application des Venturi-tuyères à col sonique pour l'amélioration du système de comptage du gaz. Le plan de la thèse est scindé en quatre chapitres.Le chapitre I est consacré à la synthèse bibliographique sur l'état de l'art des applications de la débitmètrie industrielle, nous avons présenté en détail les méthodes et les systèmes de mesure du débit ainsi que les différents types de débitmètres et leur principe et plage de fonctionnement et leurs conditions d'installation et de précision, en particulier les définitions de base et les aspects fondamentaux et pratiques de la débitmètrie des fluides industriels. Le chapitre II est consacré au le choix d'un type de comptage qui dépend de divers facteurs qui sont souvent antagonistes dont l'importance relative peut être différente d'un cas à un autre. Ce choix ne peut être fait qu'après avoir déterminé la précision nécessaire et avoir pris en considération les limites d'emploi des différents systèmes eu égard aux caractéristiques de l'écoulement du fluide dont on doit mesurer le débit et aux conditions d'installation imposées. Parmi les dispositifs susceptibles de répondre aux contraintes de précision et de limites d'emploi évoquées ci-dessus, le choix se portera sur celui dont le coût de revient annuel sera minimal. Le chapitre III est consacré à l'analyse physico-chimique des gaz ayant pour but de rappeler les définitions des grandeurs physiques mesurées et des grandeurs calculées et en donnant quelques méthodes courantes de détermination de leur valeur, soit à partir d'abaques, soit à partir de corrélations et comparaison des déférentes normes de calculs pour un gaz naturel algérien ainsi que les caractéristiques qui servent à définir la qualité du gaz à commercialiser. On a achevé notre travail par une application des Venturi-tuyères fonctionnant en régime sonique montés en parallèles pour l'amélioration du système de comptage du gaz, exposés au chapitre IV. Elle consiste à calculer les débits massiques traversent les organes à partir de la mesure de la pression et de la température à l'amont de cet caisson, ainsi la détermination des coefficients de débit et des rapports critiques pour des Venturi-tuyères où le diamètre peut être mesuré avec suffisamment de précisionItem Contribution à la réduction de la pollution urbaine en Algérie par recours à l'utilisation de carburants alternatifs(2011) Lounici, Mohand SaidLa pollution atmosphérique et le réchauffement climatique provoqué par les émissions de gaz à effet de serre sont devenus une préoccupation et un enjeu majeur dans le monde entier. Un grand nombre de travaux de recherche ont été mené dans le but d'identifier des sources d'énergie de substitution plus écologiques que les produits pétroliers conventionnels. Le gaz naturel bénéficie d'un grand intérêt en tant que carburant alternatif propre. Son utilisation dans les moteurs et particulièrement ceux de véhicules est investigué. Relever tous les défis liés à un usage du gaz naturel, digne des avantages qu'il procure, nécessite des stratégies de promotion efficientes qui rallient l'aspect technique à tous les autres aspects inhérents. Dans le but de contribuer à la promotion de ce carburant à l'échelle mondiale en général, et au niveau national en particulier, certains éléments pour des stratégies de promotion sont d'abord proposés sur la lumière d'une revue bibliographique ayant porté sur les différents types de motorisations au gaz naturel. Le fonctionnement dual-fuel est une technique intéressante d'utilisation de ce carburant dans les moteurs, tant sur le plan économique qu'environnemental. Cependant, pour être plus attrayant, quelques aspects doivent être améliorés. La première partie de notre travail est une contribution à la caractérisation et l'amélioration du fonctionnement dual-fuel au gaz naturel. Une investigation expérimentale a été réalisée. Quelques pistes d'amélioration de ce fonctionnement sont explorées. Une stratégie adaptée de contrôle du mode de fonctionnement diesel - dual-fuel est proposée sur la base des résultats obtenus. Le risque de cliquetis aux charges élevées, requiert une attention particulière. Le cliquetis est un phénomène néfaste, voire fatal dans certains cas, pour les moteurs et notamment ceux en fonctionnement dual-fuel. Sa maitrise est d'une importance capitale. Ainsi, nous nous somme intéressés à ce phénomène pour le cas de moteurs dual-fuel au gaz naturel. Sa caractérisation, les moyens de détection de son apparition et les indicateurs utilisés sont investigués. Un nouvel indicateur pertinent est proposé. Une technique de retardement du cliquetis pour ce type de moteur est mise en place. Par ailleurs, le méthane, composant principal du gaz naturel, peut être considéré comme une source d'énergie renouvelable, à travers la production de biogaz issus notamment de la dégradation anaérobique de déchets. La valorisation des biogaz présente un grand intérêt tant sur le plan écologique qu'économique. Cependant, elle est confrontée à des problèmes qui peuvent compromettre leur utilisation industrielle. Les moteurs dual-fuel ont été investigués comme une piste de valorisation de ces gaz et de recherche de solutions à ces problèmes. L'impact de la présence des siloxanes dans ces gaz sur le moteur a été étudié. Une technique innovante de nettoyage des dépôts dus à ces particules dans le moteur a été proposée. La deuxième grande famille de moteurs au gaz naturel est celle à allumage commandé. D'abord, sur la base d'une recherche bibliographique, des pistes d'optimisation de performances et d'émissions sont tirées. Un code de calcul conçu pour servir de banc d'essai numérique pour les moteurs au gaz naturel à allumage commandé, a été développé. Sur la voie de l'optimisation de cet outil, l'évaluation du transfert thermique a été investiguée. Le code de calcul a été validé par des résultats expérimentaux. Cet outil pourra servir comme premier moyen, afin d'étudier différentes techniques d'amélioration de ce type de moteur, en vue du développement de cette catégorie de motorisation au gaz naturel