HCCI Diesel Engine Control Design using Advanced Simulation with Real Time Capabilities

Développement d'un contrôle moteur Diesel HCCI basé sur la simulation avec des performances temps réel

Abstract
An engine model is a very flexible tool to perform a large amount of tests over a wide range of operating conditions and to access to more detailed information than those available with experiments. Therefore, the use of the numerical engine simulation in the control development process can significantly reduce the test time needed on real hardware while providing more information for understanding the system physics. Based on high-performance physical models such as HCCI combustion model, the virtual engine simulator is able to support the control design from controller development to real-time calibration. The aim of this communication is to show the relevance of using such a model-based approach for current control issues. The demonstration is achieved through the challenging case of Diesel HCCI combustion engine. As an alternative to expensive and complex after-treatment solutions, Diesel HCCI engine takes benefit of high exhaust gas recirculation rate to limit in-cylinder pollutant production. Therefore, it is recognized as one of the most promising ways for new generation of CI engines but also one of the most complex engine technologies to control due to the sensitiveness of HCCI combustion mode to small perturbations.

Résumé
Un simulateur moteur est un outil très flexible pour réaliser un grand nombre de tests sur une large plage de fonctionnement et pour accéder à des informations supplémentaires à celles mesurables expérimentalement. Dans ces conditions, l'utilisation de la simulation pour le développement des lois de contrôle moteur peut réduire significativement la durée des essais au banc tout en donnant accès à des grandeurs utiles à la compréhension du système. Basé sur des modèles physiques avancés permettant, par exemple, de représenter la combustion Diesel HCCI, un simulateur moteur est en mesure d'aider à la conception du contrôle, du développement des lois de commande jusqu'à la calibration sur plateforme temps réel. Le but de cet article est de démontrer la pertinence d'utiliser la simulation pour le développement du contrôle moteur dans les contextes technologiques modernes. Cette démonstration est réalisée à travers l'application au cas complexe du contrôle d'un moteur Diesel HCCI, mode de combustion considéré comme l'une des voies les plus prometteuses mais également les plus délicates à contrôler dans la perspective d'une forte réduction des émissions polluantes à la source.