Les activités du projet

 

LP : Leader Project : HEI, France
PP2 : Project Partner 1 : Université Jules Verne Picardie, France
PP3 : Projet Partner 2 : University of Sussex, Grande Bretagne

 

Activité 1

 

But principal

Le but principal de cette activité est de développer la commande robuste pour des moteurs Diesel pour qu'ils puissent fonctionner avec du Biocarburant tout en tenant compte de la qualité du carburant et de sa composition. Le modèle de commande permettra aussi à des moteurs Diesel de type CBT de fonctionner sous des conditions de fonctionnement optimales. Le Bio-Diesel peut aider à réduire les émissions de CO2 grâce au développement des modèles de commandes avancées pour la Combustion à Basse Température avec le Bio-Diesel aboutiront à une nouvelle réduction de CO2 et d'autres émissions.

 

Description

• (LP, PP2, PP3) Identification et Validation de Modèles de Commande de Moteur Diesel Classiques et Développement de Modèles de Commandes Avancées appropriés pour le Bio-Diesel et d'autres carburants alternatifs. Dans cette activité, des solutions possibles pour ces types de carburant seront développées. Actuellement la plupart des algorithmes de commande utilisés pour la combustion Bio-Diesel sont basés sur la commande Diesel classique et ne prennent pas en compte la qualité des bio-carburants. La nouvelle commande proposée pour la combustion Bio-diesel peut être optimisée tout en tenant compte de différentes qualités de carburant en raison des différentes ressources d'approvisionnement. Alors en ajustant le temps d'injection, on pourra obtenir une réduction idéale de carburant et des émissions.

• (PP2, PP3) Développement de Modèle de Contrôle Simple pour la Combustion Diesel Basse Température (CBT) avec bio-carburants. En outre, basée sur le système, CBT peut être mise en œuvre en fournissant assez d'avance au temps d'injection de carburant. Le modèle de commande doit être capable d'ajuster les conditions dans le cylindre initial (la pression initiale, la température et la composition dans le cylindre de gaz). Cela augmente les variables de commande classique de combustion Diesel à basse température d'un injecteur à au moins deux (l'injection et des conditions dans-cylindre initial). Comme la commande CBT peut permettre d'atteindre un rapport air/carburant beaucoup plus haut et une température plus basse, la consommation de carburant et les émissions peuvent être réduites. Ainsi, un modèle à valeur moyenne sera développé pour la combustion à basse température Bio-Diesel dans cette étape.

• (LP, PP2, PP3) Développement de Commande Robuste de Moteur Diesel et Bio-Diesel à basse température: Avec le succès du développement du modèle de commande à valeur moyenne, la commande robuste sera examinée pour commander CBT (Combustion Basse température) avec le Bio-Diesel. Des méthodes de commandes robustes sont conçues pour fonctionner correctement tant que des paramètres incertains ou des perturbations sont dans des intervalles (typiquement compacts). Des méthodes robustes aspirent à réaliser des performances de robustesse et/ou de stabilité en présence d'erreurs de modélisation bornées. Avec la commande robuste, on s'attend à ce qu'elle fonctionne sous différentes hypothèses.

 

Résultats attendus

Les délivrables directs de cette activité seront plusieurs algorithmes de commande qui peuvent être utilisés pour la commande du moteur Diesel à combustion avec le Bio-Diesel, sous différentes échelles d'économie de carburant et des émissions. Le niveau de commande le plus haut exigera plus de ressource du système de gestion de moteur, mais produira les plus basses émissions et une plus basse consommation de carburant.

Bénéficiaires de l'activité

 

Les bénéficiaires directs de cette activité seront les fabricants de moteurs ou les fournisseurs de système de gestion de moteurs qui seront capables d'utiliser les informations pour aider à la conception de moteurs à combustion interne alimenté en Bio-Diesel par une Combustion à Basse Température et le développement de systèmes de commande.

 

Activité 2

 

But principal

Le but principal de cette activité est de fournir des algorithmes de diagnostic en vue de détecter des défauts telles que (fuite de Bio-Diesel, blocage des vannes d'injection, organe de calcul, capteurs défaillants) tout en augmentant les performances du moteur Bio-Diesel en terme de consommation et tout en minimisant le recours à des capteurs coûteux. Une fois que ces défaillances sont détectées par le module de diagnostic, des algorithmes de commande tolérants aux fautes sont mis en place en vue de reconfigurer le système en fonction de la panne détectée, soit en maintenant les objectifs initiaux ou en changeant les objectifs en fonction de la panne détectée..

 

Description

Cette activité est gérée par LP et traite de la sécurité et de la sûreté de fonctionnement du système. Plusieurs compétences des trois partenaires sont mises en service dans cette activité. La première concerne une analyse de la surveillabilité et de la reconfigurabilité structurelle du système ainsi qu'une proposition d'une architecture d'instrumentation sur la base de modèles formels (Bibliographies au début) ou numériques fournis par les deux premières sous-actions. La deuxième étape concerne le développement de module de diagnostic en temps réel pour la détection et la localisation des défaillances (fuite de Bio-Diesel, blocage des vannes d'injection, organe de calcul, capteurs défaillants, ...). La dernière étape qui met en avant les compétences de PP2, concerne le développement d'un système de reconfiguration suite à des situations accidentogènes. Cette sous-action constitue une nouveauté appliquée à ce type de système. 4 sous-actions sont envisagées :

1. Arbres de défaillance, surveillabilité et reconfigurabilité du système global: 'objectif est de fournir un cahier des charges pour une sécurité optimale du système
2. Architecture d'instrumentation: satisfaction du cahier des charges
3. Diagnostic : développement d'algorithmes de détection et localisation de défaillances par deux méthodes à base de modèle (observateur, espace de parité)
4. Commande active tolérante aux fautes: stratégie de reconfiguration, proposition d'algorithmes de commande tolérants aux fautes

 

Résultats attendus

Les délivrables directs de cette activité seront des algorithmes de diagnostic et de reconfiguration pour le moteur alimenté en Bio-Diesel. Ces algorithmes visent à détecter les défaillances responsables de l'augmentation des émissions polluantes au delà des seuils réglementaires imposés par l'Europe. La détection de ce type de défaillances doit être assurée tout au long de la durée de vie du moteur.

 

Bénéficiaires de l'activité

Le produit fini consiste en un module de diagnostic et de reconfiguration qui pourra être utilisé par des industriels dans un premier temps et il pourra être adapté et intégré dans une chaîne de production d'entreprises manufacturières. La mise en place d'une sécurité technique embarquée profitera aussi bien au conducteur et aux passagers d'un véhicule pour éviter toutes situations accidentogènes. Les bénéficiaires de l'activité peuvent être aussi les pôles de compétitivité, les Laboratoires de recherche travaillant dans le domaine de la sécurité et de la sûreté appliquées au transport.

 

Activité 3

 

But principal

L'objectif principal est de fournir
• Un simulateur virtuel pour la commande et le diagnostic des moteurs à combustion à basse température alimentés en Bio-Diesel
• d'évaluer les performances obtenues en vue de la réduction des émissions polluantes et la consommation de carburant sur un banc d'essais grâce au mode de combustion à basse température et au modèle de commande et de diagnostic avancés.

 

Description

Cette activité est gérée par PP2. La première sous action consiste à la conception d'un logiciel de simulation Virtuel développé à l'aide d'un logiciel maîtrisé par l'ensemble des partenaires : Matlab/Simulink. Les outils développés seront intégrés dans ce logiciel de simulation (Software in Loop). Un cahier des charges pour la réalisation de l'interface graphique sera élaboré (paramétrage des modèles, type de commande, type de diagnostic, scénarii des défaillances (vanne bloquée, défaut capteur, fuite carburant, etc...). L'objectif est de réaliser ce logiciel avant la mise en place de SCODECE sur le banc d'essais. La deuxième sous action concerne le prototypage rapide dit (Hardware in the Loop) qui consiste à insérer dans la chaîne des composants réels (vanne d'injection par exemple). Des Défaillances réelles seront introduites sur la vanne. La troisième sous action concerne la mise en place de SCODECE sur le système réel c'est-à-dire le banc d'essais: paramétrage et implémentation. Les sous-actions envisagées sont :
1. Conception du Simulateur Virtuel
2. Prototypage rapide
3. Test des Commandes sur le prototype
4. Test des algorithmes de Diagnostic et Reconfiguration sur le banc d'essais

Si des défaillances entraînent une non détection, une fausse alarme ou un monoxyde d'azote (NOx) trop élevé, un retour sur les algorithmes et la structure de commande et du système de sécurité sera envisagé.

 

Résultats attendus

Les résultats attendus consistent en une forte réduction des émissions de NOx de plus de 90%, des particules et des gaz à effet de serre grâce au mode de combustion développé que nous avons intitulé (CBT). La fourniture d'un logiciel de simulation virtuel à des industriels pourra être d'une utilité avant la mise en place sur un système réel et permettra de diminuer les coûts d'exploitation.

 

Bénéficiaires de l'activité

Les bénéficiaires de cette activité seront les acteurs promouvant le développement d'un environnement sûr et sain. Un environnement sain grâce à la réduction des émissions de NOx et des gaz à effets de serre. Les agences environnementales telles que l'ADEME pourront bénéficier des résultats de SCODECE.