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Thèse présentée à

Université de Rouen

Discipline : Physique
Spécialité : Énergétique

Par

Florian FRAT

Soutenue le 19 novembre 2007

Étude de la fluorescence induite par laser du toluène excité à 248 nm et à 266 nm. Évaluation de l’approche farlif pour des mesures de richesse à pressions et températures élevées.
Jury

Président de jury
M. Daniel PUECHBERTY, Professeur, INSA de Rouen

Rapporteurs
Mme Pascale DESGROUX, Directrice de Recherche CNRS, PC2A, Lille
Mme Christine MOUNAÏM-ROUSSELLE, Professeur, Polytech’Orléans

Directeurs de thèse
M. Éric DOMINGUES, Maître de Conférences, Université de Rouen
M. Pierre VERVISCH, Directeur de Recherche CNRS, CORIA, Rouen

Examinateurs
M. Frédéric DIONNET, Directeur du CERTAM, Saint-Étienne-du-Rouvray
M. Frédéric GRISCH, Maître de Recherche, ONERA, Palaiseau
M. Benoît JEANNE, Ingénieur, PSA, Vélizy

Résumé
La FARLIF (Fuel/Air Ratio measurement by Laser Induced Fluorescence) est une technique de diagnostic optique permettant d’envisager des mesures quantitatives de la richesse dans les moteurs automobiles. Cette approche, initialement proposée dans le cas du toluène excité à 248 nm et à 323 K, est basée sur l’analyse du signal de fluorescence d’une molécule fortement sensible au quenching par l’oxygène. L’objectif de l’étude est de caractériser le comportement de la fluorescence du toluène vis-à-vis de la température et de la pression, pour des excitations à 248 nm et à 266 nm. Une cellule d’essai est développée pour permettre d’étudier séparément les effets de la pression jusqu’à 10 bar et de la température jusqu’à 573 K. Les effets de la température sur l’absorption, le spectre de fluorescence et le rendement quantique de fluorescence sont caractérisés. Le comportement de la fluorescence du toluène en présence d’oxygène est étudié. La validité de la FARLIF est discutée.

Mots-clés
Fluorescence Induite par Laser (LIF), Toluène, Richesse, FARLIF

Summary
FARLIF (Fuel/Air Ratio measurement by Laser Induced Fluorescence) is an optical diagnostic allowing quantitative measurement of fuel/air ratio in automotive engines. This approach, originally proposed in the case of toluene excited at 248 nm and 323 K, is based on the analysis of the fluorescence signal of a molecule highly sensitive to quenching by oxygen. The aim of the study is to characterize the behavior of toluene fluorescence in relation to temperature and pressure for excitation at 248 nm and 266 nm. A test cell is developed to study separately the effects of pressure up to 10 bar and temperature up to 573 K. The effects of temperature on absorption, fluorescence spectrum and fluorescence quantum yield are characterized. The behavior of the toluene fluorescence in the presence of oxygen is investigated. The validity of FARLIF is discussed.

Keywords
Laser Induced Fluorescence (LIF), Toluene, Fuel/Air Ratio, FARLIF

Mots-Clefs
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