Page 24 - MOBILITES MAGAZINE N°59

Technologies & innovations
ENSEIGNEMENTS CROISÉS
Pour certains industriels, comme l’Air Liquide, le développement du GNV avait plusieurs intérêts : outre d’offrir des débouchés à cet acheteur majeur du marché mondial du méthane, il valorise aussi certains savoir-faire « maison » comme la filtration membranaire
(sans solvants ni produits chimiques) du biogaz en bio- méthane. Un point fondamental dans la production
de bio-méthane à partir des filières de méthanisation
à voie liquide utilisées actuellement. Le passage des utilisateurs finaux du gazole au GNV, offre aussi à l’Air Liquide (et à ses concurrents mondiaux dans la production de gaz industriels comme Linde, Air Products ou Messer) l’opportunité de les préparer à l’avènement de l’hydrogène. En effet, la maîtrise des gaz et l’adaptation de l’environnement présente de grandes similarités : formation des personnels, mise en sécurité des locaux et points de ravitaillement. Les points de vigilance sont identiques. Pour les ingénieurs motoristes de l’IFP Energies nouvelles, les recherches autour
de la combustion du dihydrogène peuvent donner
de précieux enseignements pour la combustion en mélange pauvre, voir ultra-pauvre. Outre les travaux menés par l’IFP Energies nouvelles dans les projets CORAM, l’institut français travaille également sur la simulation 3D de haute définition pour les moteurs à combustion interne via le programme européen LongRun(3) (financé dans le plan Horizon 2020 de l’Union Européenne) initié début 2020. Il doit rendre ses conclusions fin 2023. LongRun vise une baisse de 10 % sur les consommations, 30 % de baisse sur les émissions de polluants réglementés et un rendement thermo- dynamique net de 50 % pour les moteurs à combustion interne. Ces travaux de modélisation servent aussi bien
à la connaissance des phénomènes de combustion
des carburants liquides que gazeux dans les moteurs
de véhicules industriels. L’IFP Energies nouvelles
et le bureau d’études FEV basé à Aachen (Allemagne Fédérale), étudient différentes stratégies d’injection
de l’hydrogène (implantation de l’injecteur, dessin
de la chambre de combustion) par modélisation sur
un moteur monocylindre de 2 litres unitaire (soit une cylindrée typique d’un moteur d’autocar grand routier
ou d’autobus articulé). L’IFPEN validera par ces études
ses outils de simulation numérique afin de prédire
le front de flamme, l’allumage et les phénomènes
de cliquetis d’un moteur à combustion à allumage commandé fonctionnant au dihydrogène. FEV et l’IFPEN étudient également (avec l’industriel Tenneco Automotive) des traitements de surface visant à réduire les pertes thermiques au niveau de la chambre de combustion, et en particulier, du piston. L’IFPEN, toujours dans le cadre de LongRun étudie la simulation de combustion dans les moteurs Dual-fuel Diesel associant amorçage au gazole et charge principale au méthanol. Les enseignements des différents programmes peuvent donc servir d’autres recherches, par exemple dans le domaine des moteurs GNV dont les puissances spécifiques ne cessent de grimper depuis quelques années.
Comparaisons entre données simulées et tests en laboratoires
sur un moteur à combustion fonctionnant au dihydrogène. A gauche les pressions internes à l'inflammation du mélange, à droite le dégagement d'énergie.
Les moteurs GNV bénéficieront des connaissances acquises sur la combustion à hydrogène. Tout comme ceux-ci profitent déjà du savoir faire autour du méthane.
Les instituts de recherches FEV et IFPEN sont associés autour du programme européen LongRun. Le premier pour mener les mesures réelles, le second pour valider ses outils de simulation de la combustion.
24 - MOBILITÉS MAGAZINE 59 - MAI 2022