Contrôle des systèmes rapides non linéaires - Application au moteur à allumage commandé turbocompressé à distribution variable - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Control of fast non linear systems - Application to a turbocharged SI engine with variable valve timing

Contrôle des systèmes rapides non linéaires - Application au moteur à allumage commandé turbocompressé à distribution variable

Résumé

Spark ignition engine control has become a major issue for the compliance with emissions legislation while ensuring driving comfort.

Engine downsizing is one of the promising ways to reduce fuel consumption and resulting CO2 emissions. Combining several existing technologies such as supercharging and variable valve actuation, downsizing is a typical example of the problems encountered in Spark Ignited (SI) engine control : nonlinear systems with saturation of actuators ; numerous major physical phenomena not measurable ; limited computing time ; control objectives (consumption, pollution, performance) often competing.

A methodology of modelling and model-based control (internal model and predictive control) for these systems is also proposed and applied to the air path of the downsized engine. Models, physicals and generics, are built to estimate in-cylinder air mass, residual burned gases mass and air scavenged mass from the intake to the exhaust.

The complete and generic engine torque control architecture for the turbocharged SI engine with variable camshaft timing was tested in simulation and experimentally (on engine and vehicle). These tests show that new possibilities are offered in order to decrease pollutant emissions and optimize engine efficiency.
Le contrôle des moteurs à allumage commandé est devenu capital pour satisfaire la législation sur les émissions polluantes tout en garantissant un bon agrément de conduite et une consommation réduite.

Le downsizing, c'est-à-dire la réduction de la cylindrée du moteur, est une des voies prometteuses pour réduire la consommation de carburant et les émissions de CO2 qui en découlent. Combinant plusieurs technologies existantes telles que la turbocompression et la distribution variable, le downsizing est un exemple typique des problèmes rencontrés dans le contrôle des motorisations : systèmes non linéaires avec saturations d'actionneurs ; nombreuses grandeurs physiques importantes non mesurables ; temps de calcul limité ; objectifs du contrôle (consommation, pollution, performance) souvent concurrents.

Une démarche de modélisation et de contrôle à base de modèle (par modèle interne et prédictif) pour ces systèmes est alors proposée et appliquée au contrôle de la chaîne d'air du moteur à essence à cylindrée réduite. Des estimateurs, physiques et génériques, sont construits pour la masse d'air dans le cylindre, la masse de gaz brûlés résiduels et la masse d'air balayé de l'admission vers l'échappement. L'architecture complète et générique du contrôle en couple pour le moteur à allumage commandé turbocompressé à déphaseurs d'arbre à cames a été testée en simulation puis expérimentalement (sur moteur et véhicule).
Ces essais ont alors montré que de nouvelles possibilités étaient offertes pour diminuer les émissions polluantes et optimiser le rendement du moteur.
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Dates et versions

tel-00110228 , version 1 (26-10-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00110228 , version 1

Citer

Guillaume Colin. Contrôle des systèmes rapides non linéaires - Application au moteur à allumage commandé turbocompressé à distribution variable. Energie électrique. Université d'Orléans, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00110228⟩
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