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Résumé -Un moteur Diesel avec quasiment zéro émissions de NO x et un rendement élevé : le concept NADI TM utilisant deux modes de combustion -Grâce à leur bon rendement thermique et à leurs faibles émissions de dioxyde de carbone (CO 2 ), les moteurs Diesel verront leur part de marché dans les transports croître, à condition que leurs émissions d'oxydes d'azote (NO x ) et de particules soient réduites. Aujourd'hui, des systèmes de post-traitement adéquat des NO x et des particules sont en passe d'être industrialisés. Cependant, des inconvénients subsistent encore en termes de consommation de carburant, de fiabilité, de sensibilité au soufre présent dans le carburant et de coût lié à leurs stratégies de fonctionnement complexes et sophistiquées. De nouveaux procédés de combustion comme la combustion homogène de type HCCI (homogeneous charge compression ignition) sont actuellement à l'étude en raison de leur très fort potentiel à atteindre des émissions de NO x et de particules quasi nulles. Leurs principaux inconvénients sont des émissions d'hydrocarbures imbrûlés (HC) et de monoxyde de carbone (CO) trop élevées, un contrôle de la combustion difficile à forte charge et une puissance limitée. En réponse au défi que doit relever le moteur Diesel, l'IFP a développé un système de combustion capable d'atteindre des émissions de NO x et de particules quasiment nulles tout en conservant les standards de performances des moteurs Diesel actuels. Ce concept de moteur "bi-mode" appelé NADI TM (Narrow Angle Direct Injection) utilise la combustion homogène à charge partielle et bascule en combustion traditionnelle pour répondre aux exigences de pleine charge. En charges partielles (incluant les cycles MVEG européen et FTP américain), la combustion HCCI permet des émissions de NO x et de particules quasi nulles en maintenant un très bon rendement, proche d'un moteur Diesel Euro III. À 1500 et 2500 tr/min, le concept NADI TM atteint respectivement 0,6 et 0,9 MPa (6 et 9 bar) de pression moyenne indiquée (PMI) avec des émissions de NO x et de particules inférieures à 0,05 g/kWh. Cela représente respectivement 100 et 10 fois moins qu'un moteur Diesel traditionnel. À pleine charge, le système NADI TM est en phase avec les futurs standards de puissance au litre. À 4000 tr/min, 50 à 55 kW/l ont été atteints avec des conditions limites de fonctionnement et des réglages moteur conventionnels. L'utilisation de technologies moteur avancées comme la prochaine génération de systèmes d'injection common rail, les moteurs à distribution variable (VVA : variable valve actuation), les moteurs à taux de compression variable (VCR : variable compression ratio) ou les turbo-compresseurs assistés électri-quement sera très utile pour les futures étapes de développement du concept, qui sont bien identifiées. Oil & Gas Science and Technology -Rev. IFP, Vol. 58 (2003)

Résumé -Distribution variable et combustion Diesel homogène : quel intérêt ? -Avec un bon rendement thermique couplé à des émissions de dioxyde de carbone (CO 2 ) faibles, les moteurs Diesel sont aujourd'hui très bien placés pour être des possibles leaders dans le domaine des transports de demain. Toutefois, l'évolution attendue des normes nécessite que leurs émissions d'oxydes d'azote (NOx) et de particules soient réduites. Une alternative intéressante à un post-traitement des NOx est liée à l'utilisation de nouveaux procédés de combustion afin de réduire les émissions à la source : combustion homogène de type HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) ou combustion fortement pré-mélangée HPC (Highly Premixed Combustion). Cependant, ces nouveaux procédés présentent encore des inconvénients non négligeables tels qu'une plage de fonctionnement zéro NOx limitée, une forte demande en gaz d'échappement recirculés (EGR) nécessitant de revoir complètement la boucle d'air tout en maintenant des performances pleine charge de bon aloi, et surtout des émissions de HC (Hydrocarbures imbrûlés) et de CO (monoxyde de carbone) élevées à faible charge. Les technologies de distribution variable émergentes sur les moteurs peuvent changer complètement la donne concernant ces nouveaux procédés de combustion, notamment à travers les possibilités qu'elles offrent en matière d'EGR interne et de réduction du taux de compression effectif. À travers l'exemple bien connu du concept de combustion HCCI bi-mode NADI™ développé par l'IFP, ce papier s'intéresse au potentiel d'amélioration de ce type de combustion en utilisant différentes configurations de distribution variable à l'admission et à l'échappement et compare les approches. Les résultats sont obtenus sur un moteur monocylindre doté d'un système de distribution totalement variable. Après une rapide description de ce système et des possibilités qu'il offre, deux aspects du potentiel de la distribution variable sont étudiés : -d'une part les différents moyens d'obtenir de l'EGR interne et ses principaux intérêts en matière de forte réduction des émissions de HC et CO à faible charge en combustion homogène : jusqu'à 70 % de réduction sur le HC et 40 % sur le CO à même niveau de NOx ; -d'autre part les possibilités offertes par la réduction du taux de compression effectif en particulier en vue d'augmenter la charge maximale atteignable en combustion bas NOx. Le potentiel dans ce domaine reste réduit du fait des richesses très élevées engendrées par la réduction du débit d'air. Abstract

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