Modelling of a Spark Ignition Engine for Power-Heat Production Optimization Modèle de moteur à allumage commandé en vue de l’optimisation de la production chaleur-force

Abstract

Spark ignition gas engine is more and more used in order to produce electricity and heat simultaneously. The engine crankshaft drives a synchronous electric generator. The thermal power output is recovered from the engine coolant system and exhaust gas, and is used to produce generally hot water for heating system. In order to have a better adequacy between supply (production of the engine) and user demand, good knowledge of the engine and implemented phenomena are necessary. A generic methodology is proposed to simulate the stationary state response of a SI engine. The engine simulation is based on a one zone thermodynamic model, which characterizes each phase of the engine cycle to predict energy performances: exergy efficiency as high as 0.70 is attainable. Le moteur a allumage commande alimente en gaz est un moteur de plus en plus utilise pour la production simultanee d’electricite et de chaleur. Classiquement le moteur entraine sur l’arbre une generatrice electrique. Le flux thermique est recupere principalement sur le systeme de refroidissement du moteur ainsi que sur les fumees chaudes et il est generalement utilise pour produire de la chaleur pour les systemes de chauffage. Pour avoir une meilleure adaptation entre la production du moteur et la demande de l’usager, une bonne connaissance des evolutions dans le moteur et des phenomenes correspondants est necessaire. Une methode thermodynamique generale est proposee pour simulation du fonctionnement dynamique stationnaire d’un MACI. Le modele utilise une analyse monozone et les caracteristiques de chaque transformation du cycle pour etudier les performances energetiques : rendement exergetique de l’ordre de 0,70.