High Frequency Individual Cylinder Estimation for Control of Diesel Engines
Observateur cylindre à cylindre haute fréquence pour le contrôle des moteurs Diesel
1
Institut français du pétrole
2
École des Mines de Paris
Corresponding author: jonathan.chauvin@ifp.frt
Increasingly stringent pollution regulations have spurred a broad interest in the reduction of engine emissions. Two strategies can be considered: after-treatment or engine emissions reduction. For Diesel engines, after-treatment has a high cost induced by the required technology and implementation issues. In this context, the Highly Premixed Combustion combustion mode (HPC) has emerged as a topic of major interest in recent years. It represents one of the most promising ways for new generation of CI engines using high Exhaust Gas Recirculation (EGR) rates. Experimentation on the testbench brought the proof of significant emission reduction. However, actual vehicle implementation implies frequent transient which fall far beyond steady state experimentation on the testbench. Several key challenges have to be addressed. With this combustion technology, accurate torque balancing at all engine modes is a requirement. Even slight unbalance between the cylinders can have dramatic consequences and induce important noise, possible stall and higher emissions. To achieve this goal, we develop high frequency individual cylinder estimators. These serve as tools for real time control strategies.
Résumé
Les normes de pollution de plus en plus rigoureuses ont imposé un large intérêt pour la réduction d'émissions. Deux stratégies peuvent être considérées : post-traitement et réduction d'émissions moteur. Pour les moteurs Diesel, le post-traitement a un coût élevé induit par la technologie et par le contrôle de ces systèmes. Dans ce contexte, le mode de combustion Highly Premixed Combustion (HPC) est devenu une source d'intérêt ces dernières années. Il représente une des voies les plus prometteuses pour la nouvelle génération des moteurs Diesel en utilisant des taux élevés de recirculation des gaz d'échappement (EGR). Des essais sur banc moteur ont apporté la preuve de la réduction significative d'émission. Cependant, l'application réelle sur véhicule implique le fonctionnement du moteur en transitoire qui est encore loin des essais en stabilisé au banc moteur. Plusieurs importants défis doivent être surmontés.Avec cette technologie de combustion, l'équilibrage de couple cylindre à cylindre est une nécessité. En effet, un léger déséquilibre entre les cylindres peut avoir des conséquences dramatiques et induire un bruit important, une possible extinction et des émissions polluantes plus élevées. Dans ce sens, nous développons des observateurs haute fréquence de la combustion. Ces derniers servent d'outils aux stratégies de contrôle temps réel.
© IFP, 2006