Soutenance mémoire
Ce mémoire intitulé » Impact des gaz d’échappement recirculés et de l’huile de friture usagée sur la combustion d’un moteur diesel » s’inscrit dans le cadre du partenariat entre la Société HENRI FRAISE Fils & Cie et l’ESPA ‘mention Génie Mécanique et Industriel’. En effet, une des priorités stratégiques de ladite Société est de mettre en circulation des Véhicules économes écologiques à travers une maîtrise de la combustion. Ainsi, la problématique soulevée est la suivante : Comment maitriser la combustion à travers la technologie provenant des gaz brûlés recirculés et un carburant adapté ? En effet, il est important d’ analyser et de comprendre les interactions entre gaz frais et gaz brûlés en fonction des propriétés des gaz d’échappement recirculés, notamment la composition et la température, et l’impact de ceux-ci sur le contrôle d’une combustion à faible taux d’EGR en ajoutant un biocarburant.
Compte tenu de la dégradation de l’environnement actuel à cause des diverses pollutions et le cout élevé de l’entretien des engins et véhicules, nous pensons qu’il est opportun de réfléchir sur une technologie pouvant répondre aux intérêts économiques et à la préservation de l’environnement. Pour la réalisation de ce mémoire, nous sommes partis de l’analyse de documents et d’études théoriques et ensuite nous avons procédé à la réalisation pratique des résultats d’analyse.
Biocarburant : les enjeux
Épuisement des ressources fossiles
La plupart des scénarii mis au point par les économistes statue sur une croissance régulière de la demande énergétique planétaire pour les vingt prochaines années. Dans ce bilan, les énergies nucléaire et renouvelables (éolien, hydraulique, solaire…), bien qu’en pleine expansion, resteront marginales face aux énergies fossiles. La demande en pétrole devrait donc encore progresser de plus de 30 % d’ici 2040. Dans le même temps, l’homme prend de plus en plus conscience que les ressources fossiles ne sont pas inépuisables. Ce paradoxe entre la forte dépendance pétrolière du secteur énergétique et les réserves déclinantes en hydrocarbures peut aboutir à une situation internationale extrêmement tendue.
Dérèglement climatique
Les gaz atmosphériques (CO2, H2O, CH4) absorbent la majeure partie du rayonnement terrestre et engendrent une augmentation de la température terrestre. Ce phénomène naturel est connu sous le nom d' »effet de serre » et permet le maintien d’une température terrestre modérée.
Cependant, depuis la révolution industrielle, l’augmentation rapide de l’activité humaine a eu pour conséquence le rejet d’une quantité importante de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère. Cet accroissement de la concentration en CO2 atmosphérique, connu sous le nom d' »effet de serre additionnel », est considéré comme l’acteur principal de l’élévation récente de la température terrestre moyenne. Les conséquences prévus de ce réchauffement climatique étant préoccupantes (élévation du niveau de la mer, extinction accru d’espèces animales, diminution des ressources en eau…), de nombreux pays ont décidé de réduire leurs émissions de gaz à effet de serre. En particulier, l’Union Européenne s’est fixé pour objectif une diminution de 20% de ses gaz à effet de serre d’ici 2030.
Une réglementation de plus en plus stricte
Le transport routier est également mis en cause en ce qui concerne les émissions polluantes. Les polluants réglementés rejetés par les automobiles sont le monoxyde de carbone (CO), les hydrocarbures imbrûlés (HC), les oxydes d’azotes (NOx) et les particules. Ces composés ont un fort impact sur la qualité de l’air et la santé humaine. Ils font donc l’objet de réglementations de plus en plus sévères. Les constructeurs automobiles se retrouvent donc devant un double défi : d’une part limiter les émissions de CO2 et d’autre part réduire les émissions de composés polluants. Une des solutions envisageables à court terme pour relever ce défi passe également par l’utilisation de biocarburant.
Face à une telle menace environnementale croissante, une législation apparue dans les années 1970 oblige les constructeurs de moteurs à limiter les émissions polluantes de gaz. La solution consiste à réintroduire des gaz brûlés dans les cylindres via un dispositif de recyclage. Il existe deux méthodes pour recycler les gaz d’échappement dans le cylindre : le recyclage externe, dans ce cas les gaz sont dérivés par un conduit spécifique et le recyclage interne réalisé en ajustant l’ouverture des soupapes (les échanges de gaz s’effectuent pendant le croisement des soupapes).
Partant de ce principe les chercheurs ont mis en place plusieurs technologies permettant de contrôler et de réduire ces gaz polluants par action sur le :
❖ Fonctionnement du moteur avec un mélange pauvre. Cette solution entraîne la baisse de la température des gaz dans le cylindre lors de la combustion d’où réduction des oxydes d’azote.
❖ La technique de l’EGR qui consiste à abaisser la température par introduction d’une partie des gaz d’échappement combinés à l’air dans la chambre de combustion [1]. La plupart des chercheurs ont travaillé avec l’EGR et leurs travaux ont permis d’avoir des résultats satisfaisants dans la réduction optimale des gaz polluants d’échappement.
Revues bibliographiques
L’utilisation des biocarburants présentent un bon nombre d’avantages car contrairement au pétrole, les biocarburants sont totalement et rapidement biodégradables, donc ne pourraient en aucun cas provoquer une marée noire. Les huiles de friture usagées ne contiennent pas d’azote et très peu ou pas du tout de soufre (qui retombe sous forme d’acide sulfurique et agresse les toitures et dégradent notamment les façades des monuments). Le soufre est également responsable des pluies acides. Les huiles végétales ne contiennent pas de métaux lourds et pas de benzène. Ainsi, carburer aux huiles végétales entraîne une diminution immédiate de la pollution générée par les gaz d’échappements des moteurs. D’autre part, le protocole de Kyoto impose des restrictions, concernant les émissions de CO2 , qui peuvent être satisfaites, puisque le CO2 rejeté par la combustion d’huiles végétales dans les moteurs a déjà été absorbé lors de la croissance de la plante, contrairement à l’utilisation des produits fossiles. Ainsi, l’emploi généralisé d’huiles végétales comme carburants permettra de réduire la dépendance énergétique des pays qui pourront produire sur place leur propre carburant « vert » [1]. Il convient tout de même de souligner que l’emploi des huiles végétales comme combustibles ne date pas d’aujourd’hui. En effet, Rudolf DIESEL, l’inventeur du moteur qui porte son nom, avait conçu et vérifié le bon fonctionnement dudit moteur à l’huile végétale (plus précisément à l’huile d’arachide) en 1892. Ce moteur fût présenté à Paris en 1900 lors de l’exposition coloniale.
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Table des matières
INTRODUCTION
Partie I : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
Chapitre I : Contexte de l’étude
I. Biocarburant : les enjeux
II : L’utilisation de l’huile végétale comme carburant
Chapitre II : Recirculation des gaz d’échappement
I. Le principe de l’EGR (Exhaust Gas Recirculation)
II. Les différents types d’EGR et leurs effets
III. Synthèse des résultats de recherche obtenus avec les systèmes EGR
Chapitre III : Influences et impacts des gaz recirculés et de l’HFU sur les paramètres de fonctionnement du moteur
I. L’utilisation des gaz brulés en combustion
II. La chimie de l’EGR
Partie II : REALISATIONS PRATIQUES
Chapitre I : Dispositifs expérimentaux
I. Le moteur monocylindre
II. Les instruments
III. L’EGR
IV. Les carburants
Chapitre II : Prélèvements et analyses des gaz
I. Prélèvements et analyses des gaz
II. Analyse des gaz prélevés
III. Les Protocoles d’essais pour déterminer le taux de recirculation et la consommation
IV. Répétabilité des essais
V. Problèmes rencontrés
PARTIE III : RESULTATS ET ETUDES ENVIRONNEMENTALES
Chapitre I : Résultats, discussions et analyses
I. Les principales émissions de gaz à l’échappement
II. Les performances du moteur
III. Récapitulatif de l’effet EGR avec l’HFU et le gasoil
Chapitre II : Etudes des impacts environnementaux
I. Introduction
II. Objectif
Chapitre III. Evaluation des impacts environnementaux
I. Impacts négatifs
II. Impacts positifs
CONCLUSION
ANNEXES
