Diagnostic à base de modèle : application à un moteur diesel

Diagnostic à base de modèle : application à un moteur diesel
suralimenté à injection directe
Résumé
Dans le domaine automobile, les législations régulant les émissions de polluants
deviennent de plus en plus sévères au fil des années. Elles imposent actuellement des
systèmes de diagnostic embarqués OBD (On Board Diagnostic) capables d’identifier, à
bord du véhicule et pendant toute sa durée de vie, toute défaillance d’un composant ou
d’un système relatif aux émissions.
Les moteurs diesel à injection directe suralimentés par turbocompresseur ont bénéficié de
nombreux progrès en termes de minimisation de consommation et d’émissions. Mais ils
représentent aujourd’hui, avec leurs systèmes de recyclage des gaz d’échappement et
leurs turbocompresseurs à géométrie variable, des processus technologiques de plus en
plus complexes. D’où le besoin d’améliorer et de développer des systèmes de diagnostic
pour la détection des défauts de ces moteurs.
Le travail présenté dans le cadre de cette thèse porte sur le développement d’un système
de diagnostic dédié à la boucle des gaz d’un moteur diesel.
Une méthode de diagnostic à base de modèle est ainsi proposée pour la détection de
différents types de défauts du système (défauts de capteurs, défauts d’actionneurs ou
fuites) en n’utilisant que les capteurs d’origine équipant le moteur.
En appliquant des modèles physiques ou polynomiaux, statiques ou dynamiques, des
résidus entre les grandeurs mesurées par les capteurs et celles estimées grâce aux modèles
sont calculés.
En présence de défauts, des variations « anormales » de ces résidus donnent naissance à
des symptômes qui constituent la base de détection de différents types de pannes dans le
système.
La méthode de diagnostic proposée est implémentée avec un système de prototypage
rapide XPC Target Box de Mathworks, et testée sur un moteur diesel OM646 de
DaimlerChrysler à bord d’un véhicule de recherche.
Des résultats expérimentaux montrent la détection et le diagnostic, réalisés en temps réel
et avec une puissance de calcul raisonnable, des différents types de défauts introduits
durant les tests.
Mots clés : moteur diesel à injection directe, diagnostic à base de modèles, détection de
défauts, générateur de résidus, turbocompresseur à géométrie variable, recyclage des gaz
d’échappement.