Elaboration d'un modèle de connaissance du moteur diesel avec turbocompresseur à géométrie variable en vue de l'optimisation de ses émissions PDF Download
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Book Description
Les moteurs à combustion interne alternatifs sont soumis aujourd'hui à de très fortes contraintes relatives à la séverisation des normes de pollution et à la diminution de la consommation. Parmi les technologies concurrentes pour y satisfaire en moteur Diesel, le turbocompresseur à géométrie variable (T.G.V.) représente une solution réaliste au plan de la réalisation technique. Dans ce travail, est étudiée l'incidence de son introduction sur les émissions et la consommation du moteur afin de pouvoir réaliser ultérieurement une commande basée sur un critère combiné de pollution et de consommation. Après avoir inventorié les diverses méthodes de modélisation, on élabore, dans une première étape, un modèle du moteur Diesel suralimenté en régime transitoire. Ce modèle non-lineaire est simple, mais suffisamment précis et rapide en temps de calcul pour permettre l'élaboration de la commande ultérieure, II utilise des sous-modèles soit corrélatifs, soit de connaissance, pour décrire à la fois les évolutions des variables internes telles que la vitesse de rotation du moteur et la pression de suralimentation, et aussi les variables caractérisant la pollution telles que les hydrocarbures imbrûlés et l'opacité des fumées. Des essais ont été réalises sur un moteur Diesel de puissance 250 kW, suralimente par T.G.V. pour diverses positions des aubages du distributeur. lis ont permis, d'une part de mettre en évidence l'influence de cette technique de suralimentation sur les divers polluants émis par ce moteur, et d'autre part de comparer les réponses simulées, grâce au modèle proposé, aux mesures faites sur le banc d'essai-moteur. L'erreur relative moyenne reste inférieure a 5%. La seconde étape constitue une introduction pour la commande du moteur Diesel. Cette commande est basée sur la pression de suralimentation comme variable de retour avec comme entrées la position du cran du combustible, le régime moteur et la position de la géométrie variable. Quelques consignes de poursuite ont été déduites a partir de l'experience et finalement un modèle de commande linéarisé de la pression de suralimentation est proposé.
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Les moteurs à combustion interne alternatifs sont soumis aujourd'hui à de très fortes contraintes relatives à la séverisation des normes de pollution et à la diminution de la consommation. Parmi les technologies concurrentes pour y satisfaire en moteur Diesel, le turbocompresseur à géométrie variable (T.G.V.) représente une solution réaliste au plan de la réalisation technique. Dans ce travail, est étudiée l'incidence de son introduction sur les émissions et la consommation du moteur afin de pouvoir réaliser ultérieurement une commande basée sur un critère combiné de pollution et de consommation. Après avoir inventorié les diverses méthodes de modélisation, on élabore, dans une première étape, un modèle du moteur Diesel suralimenté en régime transitoire. Ce modèle non-lineaire est simple, mais suffisamment précis et rapide en temps de calcul pour permettre l'élaboration de la commande ultérieure, II utilise des sous-modèles soit corrélatifs, soit de connaissance, pour décrire à la fois les évolutions des variables internes telles que la vitesse de rotation du moteur et la pression de suralimentation, et aussi les variables caractérisant la pollution telles que les hydrocarbures imbrûlés et l'opacité des fumées. Des essais ont été réalises sur un moteur Diesel de puissance 250 kW, suralimente par T.G.V. pour diverses positions des aubages du distributeur. lis ont permis, d'une part de mettre en évidence l'influence de cette technique de suralimentation sur les divers polluants émis par ce moteur, et d'autre part de comparer les réponses simulées, grâce au modèle proposé, aux mesures faites sur le banc d'essai-moteur. L'erreur relative moyenne reste inférieure a 5%. La seconde étape constitue une introduction pour la commande du moteur Diesel. Cette commande est basée sur la pression de suralimentation comme variable de retour avec comme entrées la position du cran du combustible, le régime moteur et la position de la géométrie variable. Quelques consignes de poursuite ont été déduites a partir de l'experience et finalement un modèle de commande linéarisé de la pression de suralimentation est proposé.
Author: Arzu Şencan Publisher: BoD – Books on Demand ISBN: 9535106007 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 312
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This book includes solar energy, wind energy, hybrid systems, biofuels, energy management and efficiency, optimization of renewable energy systems and much more. Subsequently, the book presents the physical and technical principles of promising ways of utilizing renewable energies. The authors provide the important data and parameter sets for the major possibilities of renewable energies utilization which allow an economic and environmental assessment. Such an assessment enables us to judge the chances and limits of the multiple options utilizing renewable energy sources. It will provide useful insights in the modeling and optimization of different renewable systems. The primary target audience for the book includes students, researchers, and people working on renewable energy systems.
Author: Meral Altınay Publisher: BoD – Books on Demand ISBN: 9535106562 Category : Science Languages : en Pages : 216
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A trend of investigation of Nonlinear Control Systems has been present over the last few decades. As a result the methods for its analysis and design have improved rapidly. This book includes nonlinear design topics such as Feedback Linearization, Lyapunov Based Control, Adaptive Control, Optimal Control and Robust Control. All chapters discuss different applications that are basically independent of each other. The book will provide the reader with information on modern control techniques and results which cover a very wide application area. Each chapter attempts to demonstrate how one would apply these techniques to real-world systems through both simulations and experimental settings.
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Le transport routier est l’un des contributeurs majeurs au réchauffement climatique et à la pollution de l’air. La réduction de ces effets, passe par la minimisation de la consommation de carburant, dans le respect des réglementations imposées. Dans cette thèse, nous proposons une procédure automatique pour déterminer les valeurs optimales des paramètres de contrôle du moteur Diesel, satisfaisant les critères de consommation et émissions minimales, dans toute sa plage de fonctionnement, en régime dynamique. Ce contrôle comprend deux étapes : une recherche préalable « Off Line » des valeurs optimales des paramètres, suivie d’une intégration des valeurs obtenues dans un contrôleur à réseaux de neurones « On Line ». Dans ce but, des modèles sont d’abord élaborés pour décrire le comportement mécanique du moteur et les émissions elles-mêmes (CO2, CO, HC, NOx, PM), en suivant deux approches : les modèles physiques en valeurs moyennes et les réseaux de neurones. Les coefficients de ces modèles sont identifiés à partir des données expérimentales, acquises sur banc d’essais moteur. Ensuite l’optimisation est faite « Off Line » sur un ordinateur puissant dans le but d’obtenir les cartographies dynamiques multidimensionnelles décrivant les valeurs à attribuer aux paramètres de contrôle, sur un cycle (par exemple NEDC) ou sur toute la plage de fonctionnement du moteur. L’exploitation directe des résultats d’optimisation exige cependant un nombre très important de cartographies. Or l’ECU n’a pas actuellement la capacité de mémoriser ni de gérer toutes ces cartes. Les cartographies dynamiques constituent alors la base d’apprentissage permettant de déterminer les valeurs des poids et biais d’un contrôleur à réseaux de neurones. Ce contrôleur a l’avantage de reproduire « On Line » et avec une grande précision les paramètres de contrôle optimaux, dans un temps de calcul très court. Il est donc exploitable dans les applications moteur en temps réel. Nous avons appliqué cette méthodologie, en tout ou partie, à trois moteurs différents. Sur un moteur automobile répondant aux normes Euro 5 et commandé via 12 paramètres de contrôle, nous avons établi et validé un modèle physique du mouvement du vilebrequin et des modèles des émissions à réseaux de neurones. Le modèle physique est basé sur des modèles empiriques de la PMI et de la PMF et sur le calcul de la charge du véhicule (frottements roues-sol, traînée aérodynamique, inertie véhicule) rapportée sur l’axe du vilebrequin. Sur un second moteur automobile répondant aux normes Euro 3 et commandé via 6 paramètres de contrôle, nous avons établi des modèles à réseaux de neurones du mouvement du vilebrequin et des émissions. Les modèles des émissions sont précis et fiables alors que le modèle du vilebrequin manque de précision à cause de l’insuffisance des données d’apprentissage. Ensuite ces modèles sont exploités pour minimiser les émissions du moteur sur le cycle NEDC. Les résultats d’optimisation montrent les effets contradictoires du débit Pilot, des avances à l’injection Main et Pilot et de la pression rail, sur l’émission des NOx et de l’opacité et éventuellement le compromis à faire entre la réduction des NOx et des PM. Sur un moteur de poids lourds commandé via la géométrie variable du turbocompresseur, nous avons établi des modèles physiques en valeurs moyennes du moteur et un modèle semi-empirique de l’opacité. Un contrôleur du débit d’air, à réseaux de neurones, construit d’après les valeurs optimales de la géométrie variable de la turbine et des variables moteur minimisant l’opacité, a été exploité sur des simulations en temps réel du moteur. Sur des trajets dynamiques, l’opacité est réduite jusqu’à 70%, montrant tout l’intérêt de ce contrôleur. Cette méthodologie peut être étendue, sans restriction, à plusieurs variables à commander.
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Ce travail concerne la modélisation, l'identification des émissions gazeuses du moteur diesel suralimente refroidi en vue d'une commande basée sur un compromis consommation-pollution. Deux moteurs ont été étudiés: L'un à injection indirecte, 4 cylindres, 64 kW, le second à injection directe, 6 cylindres, suralimente par un turbocompresseur dont les aubages directeurs de la turbine sont à géométrie variable (GV) et développant 250 kW. Les émissions de polluants en transitoire: hydrocarbures imbrulés, particules totales, suies graphitiques et fumée ont été approchées par un modèle non linéaire élabore en temps discret. Deux approches ont été retenues. La première utilise la théorie des systèmes à état-affiné et la seconde repose sur une description a l'aide des modèles narmax. L’influence de la GV sur le couple consommation-pollution a montre qu'il est possible selon les conditions de charge et de régime de réduire très nettement les suies et le monoxyde de carbone et dans une moindre mesure les oxydes d'azote. La pression de suralimentation est la variable de commande pour le remplissage en air. L’approche adaptative basée sur la commande GPC a été adoptée. Les résultats de simulation sont très satisfaisants
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Longtemps considérés comme polluants, les moteurs diesels sont aujourd'hui autant, voire plus, propres que les moteurs à essence. Afin de respecter au mieux les normes environnementales, même en présence de dysfonctionnements, les constructeurs automobiles mettent en oeuvre des systèmes de détection et de localisation de défauts. La plupart des recherches précédentes pour le diagnostic des moteurs diesel étudie des parties bien déterminées du moteur et non pas le moteur complet. Cette thèse propose deux stratégies différentes de diagnostic sur un modèle de connaissance d'un moteur diesel ce qui permet de détecter, d'isoler et d'estimer six défauts dans les différentes parties d'un moteur diesel équipé d'un turbocompresseur à géométrie variable : fuite d'air dans le collecteur d'admission, mauvais fonctionnement du compresseur, défaut d'ouverture des soupapes d'admission, défaut dans l'échangeur, détérioration dans le couplage turbine compresseur, défaut dans la commande de la turbine à géométrie variable et défaut dans le capteur de vitesse. L'idée de base de la première stratégie est d'utiliser l'apprentissage récursif d'un observateur à modes glissants. La seconde stratégie utilisée pour concevoir un FDI (Fault Détection and Isolation) est basée sur la théorie de contrôle par «Séquencement de gain» appliquée sur un système multilinéaire de type Takagi-Sugeno. Des simulations avec un modèle diesel non-linéaire validé, en présence de bruit, ont été effectuées et qui a démontré l'efficacité de l'algorithme proposé.
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NOTRE ETUDE CONSISTE A SUBSTITUER AUX ESSAIS DE L'ADAPTATION D'UN TURBOCOMPRESSEUR L'ALIMENTATION EN AIR D'UN MOTEUR DIESEL. UNE MODELISATION APPROPRIEE DE L'ENSEMBLE (MOTEUR ET TURBOCOMPRESSEUR) PERMET UNE LIMITATION DU NOMBRE DE CES ESSAIS. EN ECOULEMENT PULSE DU MOTEUR, LES CONDITIONS D'ALIMENTATION DE LA TURBINE SONT TRES VARIABLES. LA DETERMINATION DE SON POINT DE FONCTIONNEMENT REPOSE SUR LA CONNAISSANCE DE SES COURBES CARACTERISTIQUES. CELLES-CI OBTENUES AU BANC AVEC GAZ FROIDS ET EN ECOULEMENT PERMANENT SONT INSUFFISANTES. AINSI LA TURBINE A FAIT L'OBJET DE PLUSIEURS ESSAIS INEDITS DE MODELISATION. SEULE LA DERNIERE VERSION A DONNE SATISFACTION. DANS LE CAS D'UN FONCTIONNEMENT AVEC UN ECHANGEUR, ON A DEMONTRE QUE LES CONDITIONS D'ADMISSION, DANS LE MOTEUR SONT EN PREMIERE APPROXIMATION CONSTANTES AU COURS D'UN CYCLE. DE MEME, A CAUSE DE L'INERTIE DU MOBILE DU TURBOCOMPRESSEUR LES VARIATIONS DE VITESSE DU TURBO SONT FAIBLES. POUR UN POINT MOYEN DE FONCTIONNEMENT DU COMPRESSEUR, ON A REALISE UN MODELE DE CALCUL SUR ORDINATEUR QUI S'APPUIE SUR LA MODELISATION DE LA TURBINE AINSI QUE SUR LES EQUATIONS DE LA THERMODYNAMIQUE ET DE LA MECANIQUE REGISSANT LE FONCTIONNEMENT, EN ECOULEMENT QUASI-STATIONNAIRE D'UN MOTEUR DIESEL TURBOSURALIMENTE. LE MODELE ETABLI PERMET DE DECRIRE L'EVOLUTION DU POINT DE FONCTIONNEMENT DE LA TURBINE AU COURS D'UN CYCLE COMPLET MOTEUR. ON A ETE AMENE A CONSTATER DE GRANDES VARIATIONS DE LA PUISSANCE FOURNIE PAR LA TURBINE. LA MODELISATION DE L'ENSEMBLE AYANT ETE FAIT POUR UN MONOCYLINDRE AVEC SOUPAPE DE DECHARGE FERMEE, ON A PU VERIFIER PAR TRANSPOSITION SUR UN MOTEUR QUATRE CYLINDRES QUE LA TURBINE EST CAPABLE D'ENTRAINER LE COMPRESSEUR
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Le travail de cette thèse a pour objet la modélisation du moteur à allumage par compression pour le contrôle et le diagnostic. Le moteur Diesel est le moteur à combustion interne le plus performant et l'un des plus propres grâce aux actionneurs modernes. Cependant, les normes anti-pollutions sont de plus en plus strictes et, aujourd’hui, la réduction des émissions nocives dépend en partie des stratégies de commande des actionneurs. C’est pourquoi, les modèles sont devenus indispensables à chaque étape du développement du contrôle moteur : synthèse des algorithmes de commande, simulation et validation. Le système considéré est un moteur Diesel six cylindres à injection directe équipé d’un turbocompresseur. Le modèle développé repose sur des lois physiques pour les cylindres, les collecteurs, le turbocompresseur et le vilebrequin. Des lois empiriques ont été choisies pour la modélisation de la combustion et des transferts thermiques afin de réduire le temps de simulation. Le modèle, programmé en langage C dans l’environnement Matlab-Simulink, est capable de prédire l’évolution des variables utiles au contrôle moteur au degré vilebrequin. Les résultats sont conformes à ceux obtenus à l’aide d’un code de calcul industriel et ils sont représentatifs des mesures réalisées sur le banc moteur expérimental. Le modèle a ensuite été implanté sur un calculateur puissant nous permettant de disposer d’un simulateur adapté aux applications temps réel. Une partie de cette étude a aussi été consacrée à la modélisation du processus de combustion à l’aide d’un modèle de représentation non linéaire : le modèle NARMAX. L’objectif est de construite un modèle capable de prédire l’évolution de la pression cylindre en exploitant d’autres mesures disponibles sur un moteur. Les coefficients du modèle NARMAX ont été identifiés directement à partir des mesures des entrées et des sorties du système. Ce type de modèle présente l’avantage d’être moins coûteux en terme de temps de calcul par rapport aux modèles physiques. Les résultats sont encourageants et montrent que l’utilisation du régime instantané comme variable d’entrée principale du modèle permet de reproduire l’allure de la pression cylindre dans le cas d’une combustion précoce.
Author: Sami Ayadi Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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« La production de l’énergie électrique dans les collectivités éloignées représente un défi technologique qui doit tenir compte des exigences environnementales en termes d’émissions des GES et des coûts de la production tout en assurant une continuité d’approvisionnement énergétique des consommateurs. Parmi les ressources utilisées dans ces zones, on trouve les énergies renouvelables et les générateurs Diesel. Ces derniers fonctionnent souvent en faible charge caractérisée par de mauvaises performances et des coûts d’exploitation et de production élevée. Le but de ce mémoire est l’étude et le développement d’un modèle numérique pour la simulation d'hybridation pneumatique. Les résultats obtenus peuvent être exploités afin d’améliorer le fonctionnement des générateurs Diesel et d’augmenter le taux de pénétration des énergies renouvelables dans le système énergétique des collectivités éloignées. Pour cette raison, nous avons organisé notre travail en quatre phases principales. La première est une revue de la littérature qui s’est intéressée en premier lieu aux fonctionnements du moteur Diesel puis à l’hybridation pneumatique et ses différentes technologies récentes. Dans la deuxième phase, nous avons étudié la suralimentation traditionnelle dans le but de tirer ses avantages et ses inconvénients. Quant à la troisième étape, nous avons étudié deux configurations d’hybridation par assistance électrique pour choisir la meilleure d’entre elles. Enfin, nous avons développé notre modèle d'hybridation pneumatique par l’utilisation d’un moteur électrique sur un moteur Diesel de cylindrée 3.1 litres.Les résultats ont montré des améliorations de la puissance et du couple du moteur ainsi qu’une diminution significative de la consommation du carburant. L’intégration de cette technique dans le système énergétique des collectivités éloignées permet de réduire la consommation globale de l’énergie. L’énergie nécessaire pour le fonctionnement du turbocompresseur électrique vient de l’excès de l’électricité, souvent dissipée, qui est stockée au préalable dans des batteries à décharge profondes. -- Mot(s) clé(s) en français : moteur Diesel, hybridation pneumatique, turbocompresseur électrique, modélisation1D, performances, charges faibles. »--
Author: Rafic Younes
Author: Rafic Younes
Author: Arzu Şencan
Author: Meral Altınay
Author: Rabih Omran
Author: Abdelkrim liazid
Author: Chadi Nohra
Author: MOHAMED.. MSEDDI
Author: Olivier Grondin
Author: Sami Ayadi
Author: Xavier Dovifaaz