07/10/2014 - L'utilisation de l'éthanol augmente les performances des moteurs à essence

Menéame

L’un des défis de l’automobile actuelle est d’optimiser les moteurs à combustion interne pour que les véhicules, qu’ils utilisent du diesel ou de l’essence, augmentent leurs performances tout en réduisant au minimum les émissions de gaz à effet de serre. émissions polluantes. Pour ce faire, les scientifiques étudient différentes techniques de combustion, mais le faire avec des expériences réelles est très coûteux et ne permet pas toujours d’obtenir des informations détaillées. L’alternative est de réaliser des expériences par simulations informatiques.

El Groupe de recherche sur la Thermodynamique et la physique statistique de la Université de Salamanque Il travaille dans ce domaine grâce au développement de ses propres simulations. Son dernier résultat vient d’être publié dans la revue scientifiqueMeccanica et indique qu’une voiture à essence fonctionne mieux avec un mélange d’éthanol jusqu'à 20% sans avoir à modifier la conception du moteur. Au-delà de ce pourcentage, il faudrait déjà modifier le moteur afin qu’il puisse s’adapter au biocarburant.

"Les expériences dans les laboratoires sont coûteuses et il est difficile d’obtenir certaines données. Cependant, avec les simulations, à partir de lois physiques et chimiques de base, nous résolvons des équations différentielles compliquées et nous pouvons mesurer toutes les variables de manière plus rapide et économique," explique DiCYT Alejandro Medina, chercheur du département de physique appliquée. Les résultats sont validés en les comparant à ceux obtenus dans les moteurs expérimentaux et, à partir de là, "c’est comme avoir le moteur sur votre ordinateur."

Les conclusions de cette publication scientifique avaient déjà été testées à titre expérimental, mais elles sont ainsi ratifiées par de nouveaux détails techniques. Avec ce cinquième de l’éthanol dans le mélange, "il augmente la puissance du moteur, diminue les émissions de monoxyde de carbone et diminue la consommation." En outre, le mélange a un octanage plus grand.

Parmi les avantages de mélanger l’essence et l’éthanol, comme le révèle le travail de l’Université de Salamanque, on peut citer la réduction d’un phénomène que les spécialistes connaissent sous le nom de variabilité cycle à cycle. "Le moteur se compose d’un cylindre avec un piston qui monte et descend grâce à ce que le carburant, en se brûlant, le pousse; cela est relié par une bielle à un cigogne qui tourne et, à son tour, fait tourner les roues du véhicule," note Alexandre Medina. "Ce système fonctionne à beaucoup de révolutions par minute, mais tous les cycles ne sont pas égaux, dans certains, beaucoup d’énergie est libérée et utilisée efficacement et dans d’autres non, donc beaucoup de recherche expérimentale et par simulation est fait pour améliorer cet aspect," ajoute-t-il. Un moyen de réduire cette variabilité est d’ajouter des additifs à l’essence pour la faire brûler plus rapidement et, précisément, cet article scientifique démontre que l’éthanol parvient à une combustion plus rapide et aide à résoudre ce problème.

Cet article est le résultat de la collaboration de l’équipe salamantine avec Pedro Curto, chercheur à l’Université de la République (Uruguay) et Asok K. Sen, de l’Université d ’, Indiana (États-Unis). L’article Antonio Calvo Hernández est également signé par le Groupe de recherche en Thermodynamique et en physique statistique de l’Université de Salamanque.

Dans des pays comme les États-Unis et le Brésil, la vente d’essence mélangée à de l’éthanol, un biocarburant moins polluant parce qu’il génère moins de monoxyde de carbone, est déjà courante et renouvelable parce qu’elle provient de la distillation de céréales riches en sucre. C’est pourquoi la recherche sur les propriétés de l’éthanol revêt une importance particulière pour des problèmes tels que la lutte contre le changement climatique.

Un nouveau type de simulations

Le Groupe de recherche sur la thermodynamique et la physique statistique de l’Université de Salamanque a mis au point un type de simulations par ordinateur qui sont particulièrement indiquées pour ces études sur les moteurs. D’une part, il y a les modèles dits zéro-dimensionnels, qui offrent des simulations de base, qui sont faciles à mettre en œuvre mais qui fournissent des informations de base. D’autre part, les modèles multidimensionnels sont très sophistiqués, mais ils offrent un volume de données si important qu’il est difficile d’extraire des informations concrètes et utiles et qu’ils ne peuvent pas fonctionner sur des ordinateurs conventionnels. C’est pourquoi " nous avons développé des simulations quasi-dimensionnelles, qui sont suffisamment détaillées mais peuvent fonctionner sur un ordinateur quelconque ," explique Alexandre Medina, couvrant ainsi un espace intéressant pour les scientifiques.

Un autre aspect sur lequel travaille le groupe est l’étude d’un nouveau type de moteurs, appelés HCCI, qui sont un mélange des moteurs diesel et à essence. "Ils sont en phase de recherche et de développement et, dans quelques années, ils pourront être commerciaux," note l’expert, "supposeront un retour de l’écrou en termes de consommation et d’émissions." Pour progresser dans ce domaine, le groupe Salamanque collabore avec un laboratoire de l’Université technologique de Lublin (Pologne) qui obtient des données expérimentales de moteurs en cours de développement.

Référence bibliographique

Effect of ethanol addition on cyclic variability in a simulated spark ignition gasoline engine. Sen, AK; Medina, A; Curto-Risso, PL; Hernandez, AC. Meccanica, 2014. DOI:10.1007/s11012-014-9974-1.

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José Pichel Andrés/DICYT

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