Influence sur le givre

Le phénomène de convection côté air étant similaire à celui de la condensation, l’influence de l’humidité sur le phénomène de nucléation et sur les transferts de masse et de chaleur n’est plus à démontrer. Des détails sur ces phénomènes sont expliqués en annexe (§A1.2 ; §A1.4.2.1 ; §A1.4.3.1 ; §A1.4.3.2 et §A1.5). De plus, comme il a été stipulé dans ces études bibliographiques, pour les givres, non seulement l’humidité agit sur la quantité totale de givre poreux qui se forme, mais aussi ils influent sur la structure même de givre dont sa densité et son épaisseur.

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3.5.5.3 Influence sur l’émulsion

En agissant sur la quantité de condensat qui se forme à l’intérieur des tubes, l’humidité influence indirectement la formation et la stabilité des émulsions. Comme il a été expliqué dans le paragraphe §2.3.4.1, la quantité d’eau mise en jeu modifie le type d’émulsion qui se forme :

• Si le condensat est en quantité importante par rapport à l’huile, il devient la phase continue de l’émulsion (émulsion type H/E ou H/E/H) et la cristallisation est plus facile : température de solidification élevée voire 0°C.

• Sinon, si le condensat est en faible quantité, la phase continue est dominée par l’huile (Type E/H ou E/H/E) et la cristallisation de l’émulsion sera beaucoup plus difficile : température de solidification faible voire formation d’une émulsion non cristallisable.

En outre, en diluant la concentration des tensioactifs présents initialement dans l’huile, l’augmentation de la quantité d’eau qui condense peut modifier la stabilité des émulsions vis-à-vis de la température. Ainsi, par exemple, l’émulsion peut passer d’un mélange monophasique (type cristaux ou microémulsion W IV) vers une émulsion E/H ou H/E : voir Figure 15.

Enfin, en modifiant les proportions d’eau et d’huile, la modification de l’humidité du gaz peut aussi impacter la stabilité des émulsions vis-à-vis des phénomènes de coalescence (paragraphe §2.3.5.2.1) et des phénomènes d’inversion de phase (paragraphe §2.3.5.3.2). Ce qui a pour conséquence de modifier les propriétés de ces émulsions (viscosité en particulier) ainsi que leur température de cristallisation (paragraphe §2.3.6.2)

2(2- 74A9B74C96C$67"56BFC

Les analyses bibliographiques ont souligné l’importance de l’hygrométrie sur la totalité des phénomènes de gels et d’émulsions de blow-by. Elle agit à la fois sur la formation de givre, la formation des émulsions et la formation de la glace provenant de la solidification de condensat. Afin de vérifier ces différents impacts, il est impératif de pouvoir contrôler ce paramètre par la suite. Il nous faudra donc en tenir compte pour la conception du banc, la réalisation des essais et la modélisation physique. En particulier lors de la conception du banc, afin d’écarter tout risque d’interaction, nous aurons besoin de pouvoir maitriser l’hygrométrie indépendamment des autres paramètres tels que la température du gaz, la concentration en particules d’huile et le débit de gaz. En ce qui concerne la plage de variation, nous avons vu que le domaine d’hygrométrie du gaz de blow-by est contenu dans un très large intervalle d’humidité. L’hygrométrie peut être très importante, proche de celle d’un gaz d’échappement qui condense même à la température ambiante (20°C). L’humidité du gaz peut être aussi très faible si on prend en compte les risques de déshydratation du gaz dans le circuit amont. Enfin, l’une des mesures effectuées sur EXXX montrait qu’à cause de la dilution par l’air d’admission, l’humidité peut aussi être relativement faible même avant tout phénomène de déshydratation par condensation.

Nous avons adopté les domaines d’humidité suivants :

Grandeur considéré Valeur min Valeur max

Point de rosée Td -10°C 50°C

Humidité absolue Y 1.61 g/kg 86.81 g/kg

Pression partielle si Patm 1.949 mmHg 92.631 mmHg

En termes de HR si gaz à 20°C 11% -

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2- EFC8"B5CF5CC5969F4AFC

2-21 EFC87B4FC8FC8"B5C

Le débit de blow-by total est la somme du débit provenant de la fuite de la segmentation et des débits provenant des autres fuites telles que celles de la pompe à vide, de la pompe à huile et des turbocompresseurs. De plus amples détails sont disponibles dans les paragraphes §1.3 et §3.2 Théoriquement, en ce qui concerne la fuite qui passe à travers la segmentation, le débit varie avec plusieurs paramètres dont l’étanchéité de la segmentation, le nombre de cylindres, la pression dans la chambre de combustion et la pression dans le carter. En particulier, il est constaté que le débit augmente avec l’âge du moteur, la segmentation étant de moins à moins étanche quand le moteur est usé.

La contribution de ces divers paramètres sur le débit ne peut être prise en compte dans le cadre de cette étude. On partira donc des mesures de débit et des cartographies expérimentales effectuées sur banc à rouleaux. Comme le montre la Figure 56, les cartographies prennent en compte des paramètres directement accessibles sur les moteurs tels que le type de moteur, le régime et la charge.

Figure 56 : Exemple de cartographie de débit de blow-by

En observant les cartographies des débits de blow-by pour les différents moteurs choisis dans le cadre de cette étude (détails expliqués dans la référence [1]), il s’avère que le débit de blow-by est généralement plus important pour les moteurs Diesel que pour les moteurs à essence. En outre, le débit est relativement constant pour les différents régimes. Par contre, il varie d’un moteur à un autre et augmente avec la charge. Ce qui est évident puisque cette dernière à un impact positif sur la pression dans la chambre de combustion.

Enfin, le sens de variation du débit n’est pas entièrement monotone en fonction des régimes et des charges, cela pourrait s’expliquer par l’effet de plaquage des segments qui ne varie pas de manière uniforme avec ces deux paramètres.

2-2D EFC6"BFC8FC5969F4AFC

Le nombre de Reynolds (Re) permet de caractériser l’écoulement dans les tubes (laminaire/turbulent). On a:

ν

µ

ρ

V représente la vitesse du gaz D est le diamètre du tube v est la viscosité cinétique µ est la viscosité dynamique

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En appliquant ce nombre adimensionnel sur les débits mesurés dans les moteurs ainsi que sur les plages de diamètre de tuyau de blow-by correspondant, on obtient le domaine de Re de la Figure 57. Notons que le domaine de diamètre utilisé prend en compte le diamètre minimal et le diamètre maximal retrouvé le long du parcours du gaz (tuyau amont, tuyau aval, piquage amont, piquage aval).

Figure 57 : Cartographie du nombre de Reynolds

Si nous supposons que le régime d’écoulement intermédiaire se trouve entre Re =2000 et Re=3000, on peut constater qu’à l’exception de ExxA les régimes d’écoulement couvrent à la fois le domaine laminaire, intermédiaire et turbulent.

2-2 4FC8FCB4'9F4AFC89C8"B5CF5C8FCC,B5FFC89CC

L’influence de la vitesse et du débit de gaz se manifeste de trois manières différentes sur les phénomènes qui se déroulent à l’intérieur du tube de blow-by.