Contrôle-commande préventif d'un moteur de cogénération alimenté en gaz naturel par intégration d'un capteur de qualité du gaz

par Khalil Saikaly

Thèse de doctorat en Océanologie biologique, biologie et écologie côtières

Sous la direction de Olivier Le Corre et de Laurent Truffet.

Soutenue en 2009

à Nantes .


  • Résumé

    Le but de cette thèse est de concevoir une protection préventive des moteurs de cogénération vis à vis du cliquetis. Ce travail est fondé sur un suivi continu de l'indice de méthane du gaz. Dans une première étape, un simulateur de combustion moteur est développé. Il repose sur un modèle thermodynamique 2-zone permettant l'évaluation d'un estimateur de cliquetis. L'estimateur adopté est basé sur l'évaluation de l'énergie des gaz frais. La principale contribution scientifique apportée par cette étape est formulée par le postulat suivant : si deux gaz ont la même tendance au cliquetis i. E. Le même indice de méthane, alors ils ont le même comportement vis à vis du délai d'ignition et de la vitesse de flamme pour un même réglage du moteur. Dans une deuxième étape, un banc d'essais qui utilise un moteur monocylindre est mis en place pour réaliser 3 objectifs principaux :(1)contrôler automatiquement les différents réglages du moteur (i. E. , l'avance à l'allumage, la charge et l'excès d'air du mélange), (2) varier la composition du gaz et par suite son indice de méthane et (3) détecter le cliquetis par évaluation de l'IMPO. Finalement, les essais menés sur le banc montrent l'effet de l'indice de méthane et des réglages moteur sur les tendances au cliquetis. Les résultats expérimentaux ont ensuite été comparés avec les résultats des simulations dans le but de calibrer le modèle numérique. Suite aux simulations numériques, une cartographie de contrôle calculant les réglages optimaux du moteur en fonction de l'indice de méthane a été créée. Cette cartographie a ensuite été utilisée dans un système de protection du moteur qui a été testé avec succès sur le banc d'essais.

  • Titre traduit

    Preventif control of a cogeneration engine supplied by natural gas by incorporation of a gas quality sensor


  • Résumé

    The goal of this thesis is to conceive a preventive protection technique for the cogeneration engines under the knock problem. The work relies an on-line monitoring of the gas methane number. In a first stage, a combustion simulator is developed based on a two-zone thermodynamic model which allows the evaluation of a knock estimator. This estimator is based on the evaluation of the energy of the unburned gases. The main scientific contribution brought by this study can be resumed by the following postulate : if two gases have the same tendency to knock, i. E. The same methane number, then they have the same ignition delay and speed of flame under the same motor setting. In a second stage, a test bench which uses a single-cylinder Sl engine is set up for 3 purposes : (1)to automatically control the different engine settings (i. E. Spark advance, load, and air-fuel ratio) : to vary the composition of gas and throughout its methane number and (3) to detect the knock by evaluating the IMPO. Finally, experiences showed the effect ot the methane number and engine settings on knock tendency. Experimental results were also compared with the results of simulations, which were then used to calibrate the numerical model. Subsequent to numerical results, a control map that gives the optimal engine setting with respect to a given methane number was created. The map was then successfully applied to the single-cylinder SI.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (155 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 121-132

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
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