{"id":{"repo_id":"sherbrooke","oai_identifier":"oai:usherbrooke.scholaris.ca:11143/15275"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/sherbrooke/oai:usherbrooke.scholaris.ca:11143/15275","repository":{"repo_id":"sherbrooke","name":"Université de Sherbrooke","base_url":"https://usherbrooke.scholaris.ca/server/oai/request"},"display":{"title":"Conception d’un moteur à combustion interne à piston effectuant la combustion d’un monoergol liquide en anaérobie","abstract":"Ce projet de doctorat vise à déterminer si l'on peut augmenter la densité de puissance d'un moteur à pistons en utilisant l'injection directe d'un monoergol liquide. L'utilisation d'un monoergol dans un moteur à combustion interne permet un fonctionnement sans admission d'air. Ceci élimine plusieurs problématiques et délais associés à l'apport d'air pour moteur à piston traditionnelle. Il devient donc possible d'accroitre la densité de puissance d'un moteur. Pour le projet, du nitrate isopropylique (IPN) a été sélectionné comme monoergol liquide. Ce monoergol a une énergie d'explosion élevée, est facilement abordable, non toxique et non corrosif. Cependant, l'IPN est difficile à allumer à pression atmosphérique, brule lentement et à une balance négative en oxygène. Dans une première phase du projet, les caractéristiques d'injection, d'allumage et de combustion ont été validées pour l'IPN en mode anaérobie, lorsque celui-ci est injecté dans ses propres produits de combustion. Pour ce faire, un premier banc de test de type chambre d'explosion à volume constant (≈36 cm³) a été conçu. Pour ce banc de test, un système d'injection directe et un système d'allumage par bougies incandescentes ont été sélectionnés et caractérisés pour une utilisation avec de l'IPN. La première phase d'expérimentation a démontré la faisabilité d'utiliser l'IPN, comme monoergol liquide, pour cycler des combustions en mode anaérobie. La deuxième phase du projet a consisté à développer, instrumenter et caractériser un prototype de moteur. L'objectif était de caractériser un moteur thermique à piston utilisant l'injection directe de monoergol liquide. Le moteur prototype était muni d'un simple piston libre avec une cylindrée d'environ 45 cm³ et un alésage de 38 mm. Les systèmes d'injection et d'allumage ont été les mêmes que ceux sélectionnés pour la chambre d'explosion. Le cycle thermodynamique du moteur est de type Seiliger (dual cycle). L'apport en monoergol s'effectuait par multipulses d'injection. Quelques pulses d'injection lors de la compression, suivi de plusieurs pulses postcombustion pour maintenir une combustion à pression constante lors de la course de puissance du piston. Les expérimentations du moteur prototype ont été réalisées à une fréquence d'opération de 2 Hz. Un travail mécanique net jusqu'à 200 J/cycle a été produit par le moteur prototype, ce qui correspond à une puissance de 400 W. Une pression moyenne effective (IMEP) de 4.4 MPa a été obtenue. Le rendement thermodynamique du moteur est d'environ 15%. La consommation spécifique est de 2.5 mg/J, ce qui correspond à un rendement de conversion de 49% basée sur l'énergie spécifique de l'IPN. Les essais en laboratoire ont bien démontré que l'injection directe d'un monoergol liquide permet d'accroitre la puissance d'un moteur. À l'aide de la post-injection de monoergol, il a été possible de modifier le profil P-V du cycle moteur et ainsi, d'augmenter la pression moyenne effective (IMEP). Ceci permet d'accroitre la densité de puissance du moteur en conservant la même pression maximum du cycle.","abstract_html":"Ce projet de doctorat vise à déterminer si l'on peut augmenter la densité de puissance d'un moteur à pistons en utilisant l'injection directe d'un monoergol liquide. L'utilisation d'un monoergol dans un moteur à combustion interne permet un fonctionnement sans admission d'air. 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Une pression moyenne effective (IMEP) de 4.4 MPa a été obtenue. Le rendement thermodynamique du moteur est d'environ 15%. La consommation spécifique est de 2.5 mg/J, ce qui correspond à un rendement de conversion de 49% basée sur l'énergie spécifique de l'IPN. Les essais en laboratoire ont bien démontré que l'injection directe d'un monoergol liquide permet d'accroitre la puissance d'un moteur. À l'aide de la post-injection de monoergol, il a été possible de modifier le profil P-V du cycle moteur et ainsi, d'augmenter la pression moyenne effective (IMEP). 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