Modelisation et commande d'un moteur a allumage commande : application a la depollution atmospherique PDF Download

Author: Jamil Abida
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Author: JAMIL.. ABIDA
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Pages : 184

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CE TRAVAIL A POUR OBJECTIF DE MODELISER LE FONCTIONNEMENT DU MOTEUR A ALLUMAGE COMMANDE AFIN DE RECHERCHER DE NOUVELLES STRATEGIES DE COMMANDE QUI PERMETTENT DE REDUIRE LA CONSOMMATION DU CARBURANT ET LES EMISSIONS DE POLLUANTS. NOUS PROPOSONS UN MODELE DE REPRESENTATION PAR VARIABLES D'ETAT. CE MODELE A TROIS ENTREES DE COMMANDE: OUVERTURE DU PAPILLON, AVANCE A L'ALLUMAGE ET DUREE D'INJECTION, TROIS ETATS: REGIME DE ROTATION, PRESSION D'ADMISSION ET RICHESSE AIR-CARBURANT ET TROIS SORTIES: HYDROCARBURES IMBRULES, OXYDES D'AZOTE ET MONOXYDE DE CARBONE, EN CONCENTRATIONS VOLUMIQUES. LE COUPLE RESISTANT EST CONSIDERE COMME UNE PERTURBATION. CE MODELE, NON LINEAIRE, EST CONSTITUE D'EQUATIONS AUX DIFFERENCES POUR LES VARIABLES D'ETAT ET D'EQUATIONS ALGEBRIQUES POUR LES SORTIES, EN CONSIDERANT, POUR LES GRANDEURS CONTINUES, LEURS VALEURS MOYENNES SUR LE PAS DE TEMPS: LE DEMI-TOUR DU MOTEUR. CE MODELE A ETE IDENTIFIE AVEC UNE BASE DE MESURES EXPERIMENTALES REALISEES EN FONCTIONNEMENT STABILISE ET EN TRANSITOIRE. NOUS PRESENTONS, ENFIN, UNE APPLICATION DU MODELE A LA RECHERCHE DES LOIS DE COMMANDE QU'IL FAUT APPLIQUER POUR REALISER UN PROFIL DONNE DU REGIME DE ROTATION DU MOTEUR, EN MINIMISANT UN CRITERE QUI PORTE SUR LA CONSOMMATION DU CARBURANT ET LES EMISSIONS DE POLLUANTS. DES DEVELOPPEMENTS POTENTIELS, GRACE A CETTE APPROCHE, SONT MIS EN EVIDENCE EN PARTICULIER SUR LE CYCLE D'HOMOLOGATION DES VEHICULES

Author: Alain Dauron
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La modélisation du moteur à combustion interne est utile pour la résolution de nombreux problèmes de commande. Parmi ceux-ci, la régulation de richesse joue un rôle important dans les émissions de polluants. Elle permet en particulier l'optimisation du fonctionnement du pot catalytique. Un algorithme de régulation est défini à partir de modèles simplifiés. Il comprend une compensation adaptative du retard variable de la mesure de richesse et une prédiction non linéaire de perturbation (dynamique du débit d'air). Des essais sur un véhicule expérimental confirment la validité des modèles et indiquent les performances de la régulation, comparées à celles des méthodes utilisées sur les véhicules de série.

Author: Pierre Bidan
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Pages : 99

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L'ensemble de travaux présenté dans ce mémoire traite globalement de la conception, de la modélisation et de la commande de systèmes dans un cadre très applicatif. La première partie concerne le domaine automobile et s'inscrit dans le contexte toujours actuel de recherche d'économie d'énergie et de réduction de la pollution atmosphérique, par amélioration de la gestion du groupe motopropulseur et plus particulièrement du moteur à allumage commandé. Dans ce but, une première étude porte sur la régulation de la richesse du mélange dans les phases transitoires et propose l'utilisation d'un asservissement de la pression collecteur au moyen d'un papillon électrique, en vue de maîtriser le remplissage en air. Une stratégie originale de contrôle coordonné des admissions de l'air et du carburant est alors proposée. Une autre voie d'amélioration, par une assistance électrique ponctuelle du moteur thermique au moyen d'une machine synchrone autopilotée, est ensuite développée. Dans le cadre de la régulation de ralenti, un prototype permet de mettre en évidence l'apport de cette assistance en terme de réduction de la consommation et de robustesse aux perturbations. La deuxième partie du mémoire traite principalement de la modélisation et de la commande des convertisseurs d'énergie électrique. Après un premier volet décrivant une méthodologie de modélisation orientée commande et adaptée à certaines classes de convertisseurs statiques, un exemple de synthèse conjointe convertisseur-commande est proposée. Sur la base d'un onduleur de tension à découpage d'ordre 4 devant fonctionner en générateur de signaux, l'interaction étroite entre qualité de filtrage, dimensionnement de la structure et performances de la commande est analysée et une solution présentée. Pour chaque thème abordé, des éléments de prospective sont proposés.

Author: Djamel Khiar
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Pages : 170

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Le thème principal de ce travail concerne la commande du circuit d’air et du circuit d’essence des moteurs thermiques à allumage commandé avec ou sans suralimentation en air. La présentation se décompose en cinq chapitres. Le premier chapitre donne un état de l’art concernant la modélisation orientée «contrôle» et la commande du circuit d’admission d’air-essence. La problématique de l’estimation et de la commande du couple moteur est également traitée. Dans le deuxième chapitre, les modèles mis en œuvre dans la suite du mémoire, et l’identification de leurs paramètres sont présentés. Les modèles moyens qui sont décrits permettent de faire un compromis entre complexité du modèle et adéquation aux synthèses des lois de commande proposées. Le couple moteur n’étant pas mesuré sur un véhicule de série, son estimation fait l’objet de la fin de ce chapitre. Le troisième chapitre propose l’utilisation des modèles flous de type Takagi-Sugeno (TS) pour réaliser le contrôle de différentes variables. Après un rapide rappel de ce type de modèle, son application à la commande en couple, puis au problème de la richesse (rapport air/essence à la stœchiométrie près) sont abordés. Le quatrième chapitre correspond à un certains nombres d’essais réels qui ont été réalisés sur le banc moteur. En particulier, ces essais ont permis de valider des lois de commande présentées dans le chapitre précédent sur la commande du circuit d’air et du couple moteur. Le dernier chapitre présente quelques perspectives à ce travail.

Author: Olivier Grondin
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Pages : 214

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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: Pierre Bidan (génie électrique).)
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Author: Nicolas Fruchard
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Pages : 200

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CE TRAVAIL PRESENTE UN MODELE D'ALLUMAGE D'UN MILIEU TURBULENT DANS LEQUEL LE CARBURANT ET L'AIR SONT PREALABLEMENT PARFAITEMENT MELANGES. LES CONDITIONS INITIALES RETENUES SONT PROCHES DE CELLES RENCONTREES DANS LES MOTEURS A ALLUMAGE COMMANDE. LE TEMPS CARACTERISTIQUE DE LA TURBULENCE ET LA DUREE DE L'ALLUMAGE AINSI QUE L'ECHELLE DE LA TURBULENCE ET L'ESPACE ENTRE LES ELECTRODES SONT SENSIBLEMENT DU MEME ORDRE DE GRANDEUR. IL Y AURA ALORS DE FORTES INTERACTIONS ENTRE LA TURBULENCE, LA CHIMIE ET L'APPORT D'ENERGIE. ELLES SERONT ETUDIEES PAR UNE APPROCHE BASEE SUR LES FONCTIONS DE DENSITE DE PROBABILITE (PDF). L'EQUATION D'EVOLUTION DE LA PDF DES VARIABLES THERMOCHIMIQUES, CONCENTRATION ET ENTHALPIE, EST RESOLUE PAR UNE METHODE DE MONTE-CARLO. TOUT D'ABORD QUELQUES RAPPELS GENERAUX SUR L'ALLUMAGE ET LA FORMATION DE LA FLAMME, L'AEROTHERMOCHIMIE ET L'APPROCHE FONCTION DE DENSITE DE PROBABILITE SONT EXPOSES. LE MEMOIRE PRESENTE ENSUITE UN MODELE D'ALLUMAGE ET SON COMPORTEMENT VIS-A-VIS DES VARIATIONS DE TURBULENCE, DE CONDITIONS THERMODYNAMIQUES INITIALES ET D'ENERGIE FOURNIE AU MELANGE. UN COUPLAGE DE CE MODELE A UN CODE DE CALCUL UTILISE POUR LES SIMULATIONS DE L'AERODYNAMIQUE INTERNE ET DE LA COMBUSTION DANS LES MOTEURS A ALLUMAGE COMMANDE CONSTITUE UN DES BUTS DE CE TRAVAIL. IL EST DONC EXPOSE, AINSI QU'UNE PREMIERE APPLICATION DANS UNE BOMBE A VOLUME CONSTANT DANS LAQUELLE REGNE UNE TURBULENCE HOMOGENE ET ISOTROPE. LES APPLICATIONS A UN MONOCYLINDRE NECESSITENT TOUT D'ABORD DES DONNEES EXPERIMENTALES COMPLEMENTAIRES, TELLES QUE DES MESURES DE TURBULENCE AU VOISINAGE DE LA BOUGIE ET DES MESURES D'ENERGIE D'ALLUMAGE. UNE FOIS CES MESURES REALISEES, DES CALCULS COMPLETS SUR PLUSIEURS POINTS DE FONCTIONNEMENT DU MOTEUR SONT EXPOSES.

Author: El Houssin Affad
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Pages : 214

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LES TRAVAUX DE MODELISATION DE LA COMBUSTION ET DES PHENOMENES CHIMIQUES DANS LES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE REVETENT UNE GRANDE IMPORTANCE POUR LA PREDICTION DES POLLUANTS CHIMIQUES (CO, NO#X) EMIS PAR LES MOTEURS A ALLUMAGE COMMANDE. DANS LES CODES DE CALCUL COMPLET EXISTANTS POUR PREDIRE L'AERODYNAMIQUE INTERNE DES CHAMBRES DE COMBUSTION (KIVA, SPEED,) LA CHIMIE EST TRAITEE DE FACON TRES SIMPLIFIEE ET DONNE DES PREDICTIONS TRES APPROXIMATIVES DES ESPECES PRINCIPALES. LE BUT DE CETTE THESE ETAIT DE: CHOISIR APRES UNE SERIE DE VALIDATIONS, UN SCHEMA CINETIQUE REDUIT FIABLE DANS LE DOMAINE DE FONCTIONNEMENT D'UN MOTEUR A ALLUMAGE COMMANDE (HAUTE PRESSION ET TEMPERATURE). REALISER UN COUPLAGE ENTRE UN MODELE UTILISANT DES PDF PRESUMEES ET UN MODELE EULERIEN-LAGRANGIEN POUR LA MODELISATION DE LA COMBUSTION TURBULENTE, PUIS IMPLANTER CE MODELE DANS LE CODE KIVA II. DES COMPARAISONS DES RESULTATS NUMERIQUES AVEC DES RESULTATS EXPERIMENTAUX CONCERNANT LA PROPAGATION D'UNE FLAMME EN MILIEU CONFINE MACHINE A COMPRESSION RAPIDE (EXPERIENCE DE L'ARC-MOTEUR) ET LES EMISSIONS DES POLLUANTS EMIS PAR UN MOTEUR A ALLUMAGE COMMANDE ONT ETE SATISFAISANTES

Author: Maria Adelina Rivas Caicedo
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Cette thèse a été développé grâce à une Conventions Industrielles de Formation par la Recherche (CIFRE). Cette convention fait partie d'un programme de l'Association nationale de la recherche et de la technologie (ANRT), coordonné par le Centre nationale de la recherche scientifique (CNRS). L'accord CIFRE subventionne les entreprises françaises qui engagent un thésard pour conduire un projet scientifique dans l'entreprise, en partenariat avec un laboratoire publique de recherche. Pour cette thèse, l'accord CIFRE a été signé par Renault et les laboratoires GIPSA Lab de Grenoble et PRISME d'Orléans.Cette thèse se focalise sur la modélisation 0D, en particulier sur une description plus détaillé du processus de la combustion et l'estimation des masses enfermées dans la chambre de combustion d'un moteur à allumage commandé (Spark Ignited (SI) engine). Les principaux développements comportent des points suivants :- L'impact flamme parois pendant la combustion : un nouveau modèle pour prendre en compte ce phénomène dans le cadre d'un modèle de combustion 0D à deux zones a été développé. Ce modèle permet de prendre en compte la géométrie de la chambre de combustion et la proportion de flamme que brûle proche des parois du cylindre. Plusieurs études ont montré qu'une grand proportion (20% au 30%) du mélange frais brûle dans ce mode de combustion ce qui montre l'importance de prendre en compte ce phénomène. - L'estimation de la mass totale enfermée dans la chambre de combustion après la fermeture des soupapes est un phénomène très intéressant qui présente un Challenger pour les chercheurs motoristes. Une estimation plus précise de la mass enfermée dans la chambre de combustion permet d'avoir un meilleur contrôle de l'injection du carburant et une amélioration dans le traitement des polluants.- Le dernier point à traiter dans cette thèse est la commande d'un système d'injection “common rail”. Ce point a pour but de compléter la modélisation de la combustion en ajoutant une thématique liée à l'injection, lequel est un paramètre crucial dans le processus de la combustion. L'objectif d'un système d'injection common rail est de contrôler l'avance de l'injection, la durée et la pression, de façon indépendante dans chaque cylindre, pour avoir un meilleur contrôle de la combustion, en dépendant des conditions d'opération. Cette injection permet de réguler le carburant en quantités très petites, ce qu'aide à réduire la consommation, les émissions polluantes, et aussi à améliorer la performance du moteur.