Modélisation, identification, commande d'un moteur à combustion interne

Participants : Frédéric Aimard, Pierre-Alexandre Bliman, Shengwen Li, Didier Perrot, Michel Sorine

Ce travail est fait en collaboration avec la Direction de la Recherche de Renault. L'objectif est la réduction de la pollution des véhicules à essence et la surveillance temps réel permanente du système de dépollution. Il est imposé par les futures normes anti-pollution.
L'élément essentiel de dépollution des moteurs à essence étant le pot catalytique, nous centrons nos efforts sur la modélisation et la commande de cet organe. Nous avons obtenu précédemment des modèles de pot de complexité variable correspondant à divers usages : de la simulation fine à la commande/diagnostic en temps réel. Le simulateur de moteur dépollué, précédemment obtenu, a permis de commencer plusieurs études :

• Surveillance/diagnostic du pot catalytique et de la sonde de richesse en amont du pot, par le projet AS de l'Inria Rennes (M. Basseville, C. Cussenot).
• Utilisation de modèles fins du pot pour la conception de lignes d'échappement réduisant le temps d'amorçage.
• Utilisation de modèles réduits du pot pour la conception de régulateurs de richesse des gaz assurant une bonne efficacité d'un pot amorcé (température stabilisée).
  D'un point de vue physique, il s'agit de réguler la quantité d'oxygène stockée sur des sites de Cerium lorsque les gaz sont pauvres, de sorte que ce stock ne soit jamais vide (ce qui a tendance à être le cas lorsque le pot reçoit une bouffée de gaz riches ( CO ou HC) qu'il finit de brûler grâce à l'oxygène stocké) et jamais saturé (ce qui peut arriver en mélange pauvre, inhibant ainsi la réduction des par le pot).
  Du point de vue de l'Automatique, il s'agit du problème de contrôle d'un intégrateur nonlinéaire (stockage + cinétique chimique) à retard (du fait des quatre temps du moteur et du temps de transfert des gaz dans les tubulures). Une sonde de richesse des gaz, en aval du pot, est utilisée pour estimer le stock : il s'agit de premiers pas vers des commandes "boucle fermée" du pot.
• Utilisation des modèles réduits du moteur pour tester des méthodes d'"Harmonic Balance" afin d'étudier les cycles limites de richesse des gaz.