Contribution à l'étude de l’influence des biocarburants et de leurs propriétés sur le fonctionnement des moteurs à combustion interne.

Abstract

الملخص(بالعربية): تسبباستخدامالوقودالأحفوريفيتلوثالبيئة،ونجمعنهذازيادةالاحتباسالحراري. لتصحيحهذاالوضعأصبحمنالضرورياستخداممصادرطاقةأنظفأخرى. فيهذاالسياق،يتمتعالوقودالحيويبإمكانياتكبيرة.وقودالديزلالحيويهووقودحيويلهخصائصفيزيائيةوكيميائيةمماثلةلخصائصالديزلالأحفوري. تتمثلإحدىاهمخصائصوقودالديزلالحيويمقارنةبأنواعالوقودالحيويالأخرىعلىانهيمكناستخراجهمنمجموعةمتنوعةمنالموادالخام،لذلكتختلفتركيباتهاوقدتختلفخصائصهاالفيزيائيةوالكيميائيةمنوقودإلىآخرممايؤديإلىحدوثاختلافاتفياستجاباتالمحركمنحيثالأداءوالاحتراقوالانبعاثاتالملوثةبشكلخاص. كجزءمنهذهالأطروحة،تمإجراءتحقيقينإحصائيين. أولتحقيقإحصائيتمإجراؤهعلى 22 خاصيةفيزيائيةكيميائيةلـ 34 مادةخام،وذلكلإخراجالخصائصالفيزيائيةوالكيميائيةالرئيسية،تمتمناقشةالارتباطاتالمختلفةالملحوظةوشرحهاوفقًالتركيبالأحماضالدهنيةودرجةعدمالتشبع،ثمتماختيارخمسةخصائصكالخصائصالفيزيائيةوالكيميائيةالرئيسية. التحقيقالثانيهواستخدامهذهالخصائصالخمسةوتحليلتأثيرهاعلىاستجاباتمحركليسر-بيتر،تمتحليل 15 نوعًامنأنواعالوقودالحيويذاتالخصائصالفيزيائيةوالكيميائيةالمختلفة،وقدلوحظأناستجاباتالمحركتختلفمنوقودإلىآخر. تمتمناقشةنتائجالارتباطاتبينالخصائصالفيزيائيةوالكيميائيةالرئيسيةواستجاباتالمحركمنحيثالجوانبالأساسيةلكيمياءالوقودوعواقبهاعلىالأداءالفعليللمحرك. بالإضافةإلىذلك،تمنمذجةالديناميكيةالحراريةللاحتراقفيمحركالاحتراقالداخلي،لفهمتأثيرالخصائصالفيزيائيةوالكيميائيةالرئيسيةعلىمسارالاحتراقفيمحركديزلليسر-بيتر،باستعمال 7 أنواعمنالوقودوهيالديزلالقياسيو 6 أنواعمنالوقودالحيويوهي (الزيوتالمائدةالمستعملة،الشحومالحيوانية،زيتالنخيل،ومزيجB10وB20وB30منمياهالصرفمنمعاصرالزيتون). أظهرتالنتائجالتيتمالحصولعليهاأنأنواعالوقودالحيويالستةأعطتأداءًمشابهًالأداءالديزلمعانخفاضكبيرفيالانبعاثاتالملوثة،وأظهرالتحليلالإحصائيللنتائجتوافقًاجيدًابينالنتائجالتيتمالحصولعليهاونتائجالمراجع. الكلمات المفتاحية :الوقودالحيوي؛ديزلحيوي؛الخصائصالفيزيائيةوالكيميائية؛التحليلالإحصائي؛أداءمحركاحتراقداخلي. ---------------------------------------------- Résumé (en Français) : L’utilisation des énergies fossiles a engendré une pollution de l’environnement et a contribué au réchauffement climatique. Pour remédier à cette situation, le recours à d’autres sources d’énergies plus propres est indispensable. Dans ce contexte, les biocarburants présentent un potentiel non négligeable. Le biodiesel est un biocarburant qui possède des propriétés physico-chimiques similaires à celle du diesel. L'une des particularités du biodiesel par rapport aux autres types de biocarburants est le fait qu'il peut être produit à partir d'une variété de matières premières. Par conséquent, leurs compositions sont différentes et leurs propriétés physico-chimiques peuvent différer d’un carburant à un autre. Ceci induit des variations des réponses du moteur en termes de performances, de combustion et surtout des émissions polluantes. Dans le cadre de ces travaux thèse deux investigations statistiques ont été menées. La première investigation statistique a été effectuée sur 22 propriétés physico-chimiques de 34 matières premières, afin de sortir les propriétés physico-chimiques principales, les différentes tendances observées ont été discutées et expliquées en fonction de la composition en acides gras et en degré d’insaturation, cinq propriétés ont été choisies comme propriétés physico-chimiques principales. La deuxième investigation est d’utiliser ces cinq propriétés et d’analyser leurs l’influence sur les réponses d’un moteur Lister Petter, 15 carburants de différentes propriétés ont été analysés, il a été remarqué que les réponses du moteur varient d’un carburant à l’autre. Les résultats des corrélations entre les propriétés physico-chimiques principales et les réponses du moteur ont été discutés en fonction des aspects fondamentaux de la chimie des carburants et des conséquences qu'elles ont sur le fonctionnement réel du moteur. En outre, une modélisation thermodynamique de la combustion dans un MCI a été menée pour comprendre l’influence des propriétés physico-chimiques principales sur le déroulement de la combustion dans un moteur diesel Lister Pitter, alimenté par 7 carburants à savoir le diesel standard et 6 types de biodiesels à base (des huiles de friture usagées ; des graisses animales ; des huiles de palme ; et les mélanges de B10, B20 et B30 issus des eaux usées des pressoirs à olives). Les résultats obtenus ont montrés que les 6 carburants modélisés donnent des performances comparables à celles du gazole avec une réduction significative des émissions polluantes, l’analyse statistique des résultats montre une bonne concordance des résultats obtenus et les résultats de la littérature. Les mots clés :Biocarburants ; Biodiesels ; Propriétés Physico-chimiques ; Analyse Statistique ; Fonctionnement de moteur CI. ---------------------------------------------- Abstract (en Anglais) : The use of fossil fuels has caused environmental pollution and contributed to global warming. To remedy this situation, the use of other sources of cleaner energy is essential. In this context, biofuels have significant potential. Biodiesel is a biofuel that has physicochemical properties similar to that of diesel. One of the peculiarities of biodiesel compared to other types of biofuels is the fact that it can be produced from a variety of raw materials. Therefore, their compositions are different and their physicochemical properties may differ from one fuel to another. This induces variations in engine responses in terms of performance, combustion and especially polluting emissions. As part of this thesis work, two statistical investigations were carried out. The first statistical investigation was carried out on 22 physicochemical properties of 34 raw materials, in order to bring out the main physicochemical properties, the various trends observed were discussed and explained according to the fatty acid composition and the degree of unsaturation, five properties were chosen as the main physicochemical properties. The second investigation is to use these five properties and analyze their influence on the responses of a Lister Petter engine, 15 fuels of different properties were analyzed, it was noticed that the engine responses vary from fuel to the other. The results of the correlations between the main physicochemical properties and the engine responses were discussed in terms of the fundamental aspects of fuel chemistry and the consequences they have on the actual functioning of the engine. In addition, thermodynamic modeling of combustion in an ICE was carried out to understand the influence of the main physicochemical properties on the course of combustion in a Lister Pitter diesel engine, powered by 7 fuels namely standard diesel and 6 types of biodiesel based (used frying oils; animal fats; palm oils; and blends of B10, B20 and B30 from wastewater from olive presses). The results obtained showed that the 6 modeled fuels give performances comparable to those of diesel with a significant reduction in polluting emissions, the statistical analysis of the results shows a good agreement between the results obtained and the results of the literature. Keywords :Biofuel; Biodiesel; Physical-chemical properties; Statistical analysis; CI engine functioning.