Élimination des «cognements du moteur» pour une meilleure efficacité de fonctionnement
Les systèmes de commande des moteurs à explosion des automobiles modernes sont conçus pour adapter en permanence la fréquence et l'angle d'allumage, afin d'optimiser la puissance développée et les économies d'énergie. Cependant, la combustion spontanée du mélange d'air et de carburant peut se produire avant le front de flammes déclenché par les bougies, à mi-chemin du cycle de combustion. Une telle combustion anormale, plus connue sous le nom de «cognement» du moteur, peut entraîner des pointes de pression extrêmement élevées susceptibles de détruire les pistons et les joints du moteur. Les résultats des expériences récemment menées à bien et des simulations de modélisation cinétique du processus d'explosion ont fourni de nouvelles données sur le mode d'apparition de l'auto-allumage et sur l'influence des paramètres du moteur et du carburant sur ce processus. L'objectif final des efforts de recherche du projet MINKNOCK consistait à déterminer les paramètres les plus importants afin de pouvoir mieux orienter les futurs travaux dans le sens d'une amélioration des problèmes. Il se peut même que l'on arrive à limiter et à contrôler les processus thermiques, de mécanique des fluides et chimiques, afin de permettre une libération d'énergie rapide avec un risque d'endommagement moteur minimum. À cette fin, des techniques de diagnostic d'imagerie non intrusives et quantitatives avancées ont été utilisées aux laboratoires du Consiglio Nazionale delle Richerche sur un moteur à explosion accessible en mode optique. Pour visualiser l'intérieur d'un prototype de tête de moteur Zetec-SE Sigma, des matériaux transparents mais résistants aux efforts thermiques ont été choisis pour le cylindre de moteur. Le moteur, équipé d'un système PFI (ported fuel injection ou injection électronique de carburant) était actionné par une unité de commande électronique flexible afin d'assurer une combustion optimum. Des analyses d'imagerie et de chimiluminescence de l'ultraviolet (UV) à la lumière naturelle ont eu lieu simultanément pour examiner l'évolution du nuage gazeux et de la flamme avec une résolution temporelle et spatiale élevée. Au cours du processus, les radicaux HCO et OH se sont révélés être des outils adaptés à l'évaluation des réactions intervenant dans la chambre de combustion et en outre, à l'identification des signes avant-coureurs d'auto-allumage. Détectés selon une distribution homogène dans la chambre de combustion, leurs concentrations se sont avérées liées aux propriétés du carburant et non aux conditions d'opération. Sur cette base, la détection du cognement moteur et le contrôle de la fréquence d'allumage permettant au moteur de fonctionner en deçà du seuil de cognement devraient permettre d'optimiser la consommation de carburant des moteurs à explosion.
