Septembre 2004 - n°91
Le CNRS nous présente son pôle «Carburants et Moteurs»
En octobre 2003, voyait le jour un Pôle de Recherche National
à Implantation Régionale (PNIR) dédié à
l’étude des “ Carburants et Moteurs ”. Composé
d’une vingtaine de laboratoires et de leurs 14 tutelles, il a pour vocation
de mieux répondre aux exigences imposées par les nouvelles normes
européennes en matière de diminution des consommations moteurs,
de leurs émissions polluantes et des gaz à effet de serre.
En juin dernier, les représentants des tutelles et les directeurs des
départements CNRS Sciences pour l’ingénieur, Sciences
chimiques, Sciences et technologies de l’information et de la communication,
se sont réunis aux côtés des chercheurs pour nous présenter
ce PNIR.
Découvrez dans le cadre de notre reportage les objectifs du Pôle
“ Carburants et Moteurs ”, sa structure, ses moyens et ses projets
scientifiques…
Des collaborations de recherche à la
création du PNIR…
Depuis plusieurs années, le développement de nouveaux moteurs
automobiles répond à une priorité majeure : consommer
moins de carburant et réduire les émissions polluantes. Pour
respecter ces exigences imposées par les normes européennes,
les nouvelles technologies doivent désormais être basées
sur un fonctionnement en régime globalement pauvre, une stratification
de la charge de carburant ou des mécanismes d’auto-inflammation.
Une connaissance approfondie de tous les processus qui concourent à
une combustion plus propre est dès lors indispensable.
Afin d’anticiper et d’apporter des réponses aux questions
posées, des laboratoires de recherche ont associé leurs compétences
dès 1999 dans le cadre du programme CNRS – ECODEV (programme
de recherche interdisciplinaire sur les technologies pour l’écodéveloppement),
soutenu par le GIE PSARenault, Total-Fina-Elf et l’ADEME. Une recherche
coopérative a été engagée autour de quatre axes
scientifiques : mélange turbulent dans les moteurs propres et économes,
jets diphasiques, combustion en milieu stratifié, chimie de la combustion.
Pour optimiser et renforcer ces travaux, le Pôle de recherche national
à implantation régionale (PNIR)“ Carburants et Moteurs
” a été mis en place, il y a près d’un an,
par le département Sciences pour l’Ingénieur (SPI) du
CNRS, en concertation avec les départements Sciences Chimiques, Sciences
et Technologies de l’Information et de la Communication (STIC), les
universités et les écoles. Ses objectifs ? Poursuivre, élargir
et mieux structurer ces collaborations…
19 laboratoires et des plates-formes expérimentales
répartis sur tout l’Hexagone
Le PNIR “ Carburants et Moteurs ” se situe à l’interface
entre la mécanique des fluides, la physicochimie et les nouvelles technologies
de contrôle. Son but est de coordonner les recherches, fédérer
le potentiel humain et optimiser les moyens, mais aussi faciliter la mise
en place d’actions et de programmes de recherche nationaux et européens…
Ainsi dédié à la chaîne “ Carburant –
Moteur – Emission ”, le PNIR “ Carburants et Moteurs ”
se compose d’équipes de recherche réparties sur tout l’Hexagone
: 5 unités propres (UPR), 13 unités mixtes de recherche (UMR)
et une unité de service et de recherche (USR). Ce sont donc au total
19 laboratoires dont est constitué le Pôle. Parmi ceux-ci, notamment
:
le Complexe
de recherche interprofessionnel en aérothermochimie
(CORIA), UMR CNRS 6614, Université et INSA de Rouen (76),
s’intéresse en particulier à la mécanique des fluides,
à la combustion, aux plasmas, à la métrologie optique
des écoulements,à la dynamique des systèmes…
le Laboratoire
de catalyse en chimie organique (LACCO), UMR CNRS 6503, Université
de Poitiers (86), porte également ses recherches sur la catalyse, la
cinétique et la combustion, mais aussi sur la formulation des carburants
et nouveaux carburants.
Franche
Comté Electronique Mécanique Technique et Optique (FEMTO),
UMR CNRS 6174à Besançon, qui traite les aspects de métrologie
thermique, fluidique a l’aide de micro-systèmes pour le contrôle–commande.
Chercheurs, enseignants-chercheurs, doctorants et post-doctorants, ingénieurs
et techniciens : plus de 200 scientifiques collaborent aujourd’hui au
sein du PNIR “ Carburants et Moteurs ”. Les équipements
dont ils disposent sont des plus diversifiés :
des bancs d’étude
et de recherche : bancs moteurs, bancs écoulement réactifs stationnaires,
bancs de combustion haute pression, machines à compression rapide,
bancs tests pour réacteurs et micro-réacteurs d’oxydation,
d’hydrogénation, de combustion d’hydrocarbures et dépollution,
réacteurs catalytiques, tubes à choc…
des méthodes
d’analyse des champs aérothermodynamiques (ADL, PIV, PLIF, PDPA)
et physicochimiques, de spectroscopie (XPS, UPS), de granulométrie,
de caractérisation de surfaces, de développement de micro capteurs…
des outils de modélisation
(RANS, LES, DNS)…
Un exemple de thématique étudiée
par le PNIR
Le PNIR “ Carburants et Moteurs ”, par son mode de fonctionnement
et sa stratégie scientifique, est en mesure de répondre à
des problématiques spécifiques qui relèvent des trois
disciplines Sciences pour l’ingénieur, Sciences chimiques et
Sciences et technologies de l’information et de la communication.
L’une des thématiques aujourd’hui étudiée
par le Pôle porte sur le problème de l’interaction avec
les parois. La proximité d’une paroi engendre un grand nombre
de phénomènes spécifiques tant d’un point de vue
cinétique chimique que parce qu’elle est le siège de transferts
thermiques. Leur conséquence est une combustion considérablement
perturbée avec l’existence de gaz imbrûlés ou de
produits de combustion incomplète, responsables d’une quantité
significative de polluants émis…
Pour examiner l’intégralité du problème, et en
particulier son développement dans des conditions instationnaires,
il est absolument nécessaire d’établir des relations étroites
entre les chercheurs de différentes origines qui permettront de mettre
en œuvre des techniques numériques et expérimentales à
l’interface des disciplines…
Des partenariats largement développés
avec les entreprises
Les laboratoires participant aux activités du PNIR“ Carburants
et Moteurs ” sont actuellement impliqués dans 80 contrats de
recherche avec des entreprises et des EPIC (Etablissements Publics à
caractère Industriel et Commercial) : PSA Renault, Renault, TFE, Air
Liquide, Gaz de France, SIEMENS, CEA, ADEME, Moteur moderne… Cette thématique
est inscrite pour trois laboratoires du PNIR dans deux contrats de plan Etat-Région.
Le Pôle mène également des recherches au niveau européen
tandis qu’il est engagé au plan international dans de nombreuses
actions en collaboration avec les universités ou des ministères
de Suisse, du Japon, du Canada, de l’Australie et des Etats-Unis. Le
PNIR coordonne ainsi les efforts de recherche et améliore la qualité
des réponses, pluri- et/ou interdisciplinaires attendues. Il facilite
les contacts avec les entreprises en s’appuyant sur différents
partenariats : veille technologique, résolution d’un problème
spécifique ou études plus larges…
Précisons que le PNIR “ Carburants et Moteurs ” résulte
d’un accord de coopération signé en 2003 entre le CNRS
et 13 autres établissements de tutelle : l’Université
Pierre et Marie Curie, l’Institut National Polytechnique de Lorraine,
l’Université Louis Pasteur, l’Institut National Polytechnique
de Toulouse, l’INSA de Rouen, l’Université de Rouen, l’INSA
de Lyon, l’Université Claude Bernard (Lyon 1), l’Ecole
Centrale de Lyon, l’Université des Sciences et Technologies de
Lille, l’Université de Poitiers, l’Université de
Provence (Aix Marseille 1), l’Université de Franche-Comté,
associant l’Ecole Centrale Paris et l’ENSMA.
Cet accord devrait permettre la création d’une fédération
de recherche et faciliter toute initiative au plan national et européen.
Les retombées des travaux initiés pourraient s’étendre
bien au-delà du seul domaine automobile…
SD