En travaillant à l’amélioration des performances des moteurs automobiles, des chercheurs du Laboratoire de Recherches en Hydrodynamique, Energétique et Environnement Atmosphérique, à Nantes, tentent de concilier impératif de réduction des émissions polluantes et liberté de circulation.
Moteur, réduire la pollution
Chercheurs dans l’équipe « Thermodynamique des systèmes moteurs », Pascal Chessé et Nicolas Perrot prennent des mesures sur le moteur d’une Clio diesel 1,5 L afin de l’équiper de nouvelles pièces et de capteurs. Leur objectif, en lien direct avec les constructeurs automobiles : réduire le plus possible la consommation et les émissions polluantes de nos bolides préférés. De quoi faire un pas en direction de moteurs plus « propres ».
Equipé comme un véritable atelier de mécanique, le laboratoire permet d’envisager toutes sortes de tests et d’expériences afin d’optimiser les performances d’un moteur à combustion interne. Aujourd’hui à la fraiseuse, Arnaud Mucherie s’attaque à la pompe à injection d’un moteur à turbocompresseur, un dispositif pour lequel l’Ecole Centrale possède des moyens d’essais uniques en France. Son intérêt ? A puissance égale, il permet de réduire la taille d’un moteur et par conséquent de diminuer sa consommation.
Sur ce banc d’essai, de l’air comprimé et chauffé à 500 °C simulant des échappements est soufflé dans un turbocompresseur. Une batterie de capteurs informe en temps réel les chercheurs de sa température, du débit d’huile qui le traverse pour le lubrifier ou encore de sa vitesse de rotation. « Actuellement, les modèles utilisés par les industriels ne tiennent pas compte des échanges thermiques entre un turbo compresseur et l’extérieur, explique Pascal Chessé. Or nos mesures ont montré qu’ils étaient loin d’être négligeables. Et donc à prendre en compte pour optimiser le fonctionnement de cet élément. »
Une fois étudié isolément, le turbocompresseur peut-être intégré dans un système plus complexe sur l’un des six bancs d’essai moteur du laboratoire. Ces installations permettent de mesurer le volume des échappements et de contrôler la consommation. Les chercheurs du LMF y pratiquent également des tests d’injection d’un carburant modifié. Objectif : trouver le cocktail miracle permettant de réduire la consommation du moteur et ses émissions polluantes.
Grâce à une caméra infrarouge, il est possible « d’imager », la température au sein même du moteur. Et d’obtenir une cartographie précise des éléments du moteur qui laisse échapper de la chaleur vers l’extérieur. « De nos jours il existe, à la sortie des moteurs, plusieurs dispositifs de post-traitement. On retrouve le catalyseur, les filtres à particules ou encore des moyens de traitement des oxydes d’azote. Mais ce qui nous intéresse, c’est de réduire les problèmes à la source » témoigne Nicolas Perrot, un des ingénieurs de l’équipe.