Spark Ignition engine control
Estimation / prediction of the in-cylinder mass and chemical species

Contrôle moteur à allumage commandé
Estimation / prédiction de la masse et de la composition du mélange enfermé dans le cylindre

Pascal Giansetti (1)

1 LME - Laboratoire de Mécanique et Énergétique

Spark ignition engine control has become a major issue regarding compliance with emissions legislation while ensuring driving comfort.
The objective of this thesis was to estimate the mass and composition of gases inside the cylinder of an engine based on physics in order to insure better control of transient phases taking into account residual gases as well as exhaust gas recirculation.
Residual gas fraction has been characterized using two experiments and one CFD code. A model has been validated experimentally and integrated into an observer which predicts pressure and temperature inside the manifold. The predictions of the different gas flows and the chemical species inside the cylinder are deduced.
A closed loop observer has been validated experimentally and in simulation. Moreover, an algorithm estimating the fresh and burned gas mass from the cylinder pressure has been proposed in order to obtain the information cycle by cycle and cylinder by cylinder.

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.
L'objectif était d'estimer la masse et la composition des gaz dans le cylindre d'un moteur à partir de lois physiques afin d'assurer un meilleur contrôle des phases transitoires en prenant en compte les gaz résiduels et les gaz recirculés.
La quantité de gaz résiduels a été caractérisée à l'aide de deux expériences et d'un code de calcul. Un modèle a été validé expérimentalement et intégré à un observateur prédicteur bouclé qui permet de prédire la pression et la température dans le collecteur. Les prédictions des différents flux de gaz et des espèces chimiques présents dans le cylindre en sont alors déduites.
L'observateur à été validé expérimentalement et en simulation. De plus, un algorithme permettant d'estimer la masse de gaz frais et brûlés à partir de la pression cylindre a été proposé pour obtenir l'information cycle à cycle et cylindre à cylindre.

Mots clés: moteur à allumage commandé; contrôle moteur; gaz résiduels; recirculation gaz échappement; estimation pression collecteur; estimation masse air; espèces chimiques; pression cylindre; spark ignition engine; engine control; residual gases; exhaust gas recirculation; manifold pressure estimation; air mass estimation; chemical species; cylinder pressure

Pascal Giansetti. Contrôle moteur à allumage commandé
Estimation / prédiction de la masse et de la composition du mélange enfermé dans le cylindre. domain_other. Université d'Orléans, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00110244⟩