Transient combustion control of internal combustion engines

• Auteur / Autrice : Mathieu Hillion
• Direction : Nicolas Petit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques et automatique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Mots clés

Mots clés contrôlés

Moteurs à combustion interne

Mots clés libres

Analyse de sensibilité, Propagation flamme, Flamme froide, Autoinflammation, Modèle phénoménologique, Modélisation combustion, Moteur combustion interne, Contrôle combustion

Résumé

Cette thèse traite le problème du contrôle de combustion des moteurs automobiles à combustion interne. On propose une méthode complétant les stratégies de contrôle existantes reposant sur des cartographies calibrées en régime stabilisé. Pendant les transitoires, cette méthode de contrôle utilise des variations de la variable rapide (moment d'allumage ou d'injection) pour compenser les déviations des conditions initiales des variables thermodynamiques dans les cylindres (variables lentes) par rapport à leurs valeurs optimales. Les corrections sont calculées grâce à une analyse de sensibilité d'un modèle de combustion. La stratégie de contrôle en résultant est utilisable en temps réel et, de manière intéressante, ne requiert ni capteur additionnel, ni phase de calibration supplémentaire. Plusieurs cas d'´etudes sont exposés: un moteur essence, un moteur Diesel dilué dans un cadre d'injection monopulse puis multipulse. Des simulations ainsi que des résultats experimentaux obtenus sur banc moteurs et véhicules mettent en valeur l'interêt de la méthode proposée.

This thesis addresses the problem of combustion control for automotive engines. A method is proposed to complement existing controllers, which uses look-up tables based on steady-state operation. During transients, the new control method adjusts fast control variables (ignition or injection time) to compensate for deviations in the cylinder initial conditions from their optimal values due to the inherent slow processes involved. The necessary adjustments are determined from a sensitivity analysis of theoretical dynamic combustion models. The resulting open-loop controller is implementable in real time, and does not require any additional sensor or calibration. Several case studies are considered: spark ignition engines, and highly diluted diesel engines with mono-pulse and multi-pulse injection strategies. Simulations, test bench experiments and vehicle results stress the relevance of the approach.