Traduction SAE 730154 (1973) : chambre de combustion, bougie et émissions de NOx (Nissan)

Dans ce document

Présentation de l'étude

Il s'agit de la traduction française (n° 73-93) d'une communication SAE (S.A.E. Preprint N° 730154, congrès de Detroit, 8-12 janvier 1973) signée Y. Sakai, H. Miyazaki et K. Mukai, des laboratoires centraux d'ingénierie de Nissan Motor Co. (p. 57, p. 68). Le texte original en anglais suit la traduction p. 68-70.

L'étude cherche la relation entre le « schéma de combustion » et l'émission de NO, en faisant varier la forme de la chambre de combustion et l'emplacement de la bougie d'allumage sur un moteur monocylindre 4 temps à essence p. 57.

Dispositif expérimental

Le moteur (alésage x course = 83 x 73,3 mm, cylindrée 399 cm³, taux de compression 8,5) est couplé à un dynamomètre de 30 kW (p. 58, p. 68). Huit chambres de combustion sont testées : coin, « baignoire », hémisphérique, cuvette dans le piston, Héron, disque, plus deux versions modifiées (p. 58, p. 65). Les gaz sont analysés par NDIR (CO, CO2, NO) et FID (HC) p. 58.

Résultats principaux

Un retard de calage d'allumage de 10° réduit Pi de 4-6 %, HC de 20-30 % et NO de 30-50 % p. 59. Le recyclage des gaz d'échappement (EGR) à 10 % réduit NO de 60 à 80 % p. 59.

Avec la bougie en position normale, NO culmine entre 2900 et 3070 ppm selon la chambre ; avec un emplacement secondaire, la plage tombe à 2070-2540 ppm p. 59 — l'emplacement de la bougie apparaît donc plus déterminant que la forme de la chambre. En contrepartie, la tolérance au mélange pauvre et à l'EGR se réduit, et la variation cycle à cycle de la pression de crête passe de 7-10 % à 11-14 % p. 60.

Discussion et appendice

Les auteurs relient la baisse de NO à une température de crête de combustion plus basse (20 à 50 K de moins avec la bougie déplacée) p. 60, confirmée par la figure 9 reliant température de crête et concentration de NO p. 61. Un modèle de calcul basé sur la loi de Wiebe (équation A-1) confirme qu'un taux initial modéré de libération de chaleur limite NO sans trop pénaliser la puissance (Pi) p. 63-64.

Le résumé final rappelle que ces résultats, obtenus sur monocylindre à mélange homogénéisé, devront être complétés par d'autres facteurs (admission, turbulence, atomisation) pour un moteur multicylindre réel p. 62.

Contexte

Cette communication SAE s'inscrit dans le contexte de la réglementation antipollution automobile qui se durcit fortement aux États-Unis au début des années 1970 (normes fédérales sur les NOx, CO, HC). Les constructeurs japonais, dont Nissan, investissent alors massivement dans la recherche sur la combustion pour répondre à ces contraintes sans recourir uniquement à un traitement des gaz d'échappement en aval (catalyseur, encore balbutiant à cette date).

Chez Citroën, cette période correspond aux réflexions sur l'injection et la carburation « propres », dans un contexte où Paul Magès, davantage spécialiste de la suspension hydropneumatique, suit également les évolutions techniques touchant motorisation et dépollution, comme en témoigne la constitution d'un dossier de traductions d'articles techniques étrangers.

Regard d'archiviste

Cette traduction fait partie d'un ensemble de documents techniques traduits ou compilés autour de la carburation, de l'injection et de la dépollution, probablement réunis par les services d'études Citroën pour suivre la littérature internationale sur le sujet. La présence d'annotations manuscrites au crayon bleu (soulignements, renvois « voir p.6 », « voir 5 ») sur plusieurs pages p. 58, 61, 62 suggère une lecture active et critique par un ingénieur, probablement pour en extraire les points saillants — vraisemblablement l'importance relative de l'emplacement de la bougie par rapport à la forme de la chambre.

Ce document se rattache à un ensemble plus large de traductions d'articles techniques que Magès ou ses collaborateurs ont pu consulter dans leurs recherches sur la combustion et l'antipollution, à rapprocher notamment de la traduction de l'article ATZ 1973 sur le K-Jetronic ou du texte de Chapoux (UTAC) sur l'action antipollution, qui témoignent d'un même intérêt de l'époque pour les solutions techniques face aux nouvelles contraintes environnementales.