Mémoire d'orthophonie : Médecine : Nancy 1 : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Aujourd'hui, les constructeurs automobiles continuent de chercher les technologies renouvelables face à la pénurie d'énergie et les problèmes d'émission de polluants. Un moyen important pour optimiser l'économie de carburant et réduire les émissions polluantes des moteurs à allumage commandés est le concept 'downsizing'. Cependant, ce concept est limité par le phénomène de cliquetis dû aux conditions de haute température et haut pression. Dans cette étude, le contrôle de la concentration d'oxygène dans l'air est proposé. Car d'une part, la combustion enrichie en oxygène permet d'améliorer la densité de puissance de moteur avec le même niveau de pression d'admission. Cela permet soit de 'booster' la combustion pour augmenter la puissance du moteur ou de l'activer lorsque le moteur fonctionne à faible charge ou dans des conditions de démarrage à froid. D'autre part, une faible concentration en oxygène dans l'air (ou dilution de N2) par un système membranaire peut être considérée comme une alternative à la recirculation des gaz d'échappement. Les expériences ont été effectuées dans un moteur monocylindre 'downsizing' avec différents taux d'oxygène et richesse. L'étude de l'impact du contrôle de la concentration d'oxygène sur les caractéristiques de combustion et d'émissions a été effectuée pour plusieurs charges en fonctionnement optimum pour limiter la consommation spécifique de carburant. L'effet de la concentration en oxygène sur les caractéristiques de combustion du moteur a été simulé en utilisant le logiciel commercial AMESim avec le modèle de combustion développé par IFP-EN. En mettant en oeuvre des corrélations de la vitesse de combustion laminaire, déterminées au préalable durant ce travail, et délai d'auto-inflammation, les pressions dans les cylindres sont parfaitement calibrés avec une erreur maximale inférieure à 2% et l'intensité du cliquetis a pu être prédite.

Depuis la création des moteurs à combustion interne, les recherches sur les moteurs essence et diesel se sont développées indépendamment. Afin de réduire les temps et les coûts de développement d'un moteur, une approche unifiée de conception serait intéressante. Dans ce cadre, le contrôle et la mise au point des moteurs à combustion interne pourrait être elle aussi unifiée. Bien évidemment, ce contrôle doit être stable, robuste vis-à-vis des disparités de fabrication, comme de fonctionnement. Cette thèse porte alors sur une démarche unifiée, pour les moteurs essence comme pour les moteurs diesel, afin d'obtenir un contrôle robuste de la chaîne d'air du moteur. La chaîne d'air du moteur contient les éléments permettant de contrôler la quantité et les proportions d'air et de gaz neutres dans le cylindre (Recirculation des gaz d'échappement, papillon d'admission, turbocompresseur). Cette démarche unifiée de commande, permettant de contrôler les systèmes monovariables, tout comme multivariables non carrés (nombre d'entrées différent du nombre de sorties), contient plusieurs étapes : identification d'un modèle du système, analyse du système permettant d'en déduire une structure de contrôle, synthèse d'un contrôleur autour d'un nominal, vérification de la robustesse en stabilité, tests du contrôle. Le couplage des entrées vers les sorties, les non linéarités sont pris en compte lors de la synthèse du contrôleur. Cette méthode de conception a été validée sur plusieurs applications dont un moteur essence et un moteur diesel. Des résultats expérimentaux sur un banc moteur diesel haute dynamique ont montrés que la commande multivariable permettait de réduire les émissions d'oxydes d'azote.

Th. doct.--Énerg.--Paris--Éc. centrale, 1996. N°: 1996-45. / 1996 d'après la déclaration de dépôt légal. Bibliogr. p. 215-222. Résumé en français et en anglais.

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Depuis la création des moteurs à combustion interne, les recherches sur les moteurs essence et diesel se sont développées indépendamment. Afin de réduire les temps et les coûts de développement d’un moteur, une approche unifiée de conception serait intéressante. Dans ce cadre, le contrôle et la mise au point des moteurs à combustion interne pourrait être elle aussi unifiée. Bien évidemment, ce contrôle doit être stable, robuste vis-à-vis des disparités de fabrication, comme de fonctionnement. Cette thèse porte alors sur une démarche unifiée, pour les moteurs essence comme pour les moteurs diesel, afin d’obtenir un contrôle robuste de la chaîne d’air du moteur. La chaîne d’air du moteur contient les éléments permettant de contrôler la quantité et les proportions d’air et de gaz neutres dans le cylindre (Recirculation des gaz d’échappement, papillon d’admission, turbocompresseur). Cette démarche unifiée de commande, permettant de contrôler les systèmes monovariables, tout comme multivariables non carrés (nombre d’entrées différent du nombre de sorties), contient plusieurs étapes : identification d’un modèle du système, analyse du système permettant d’en déduire une structure de contrôle, synthèse d’un contrôleur autour d’un nominal, vérification de la robustesse en stabilité, tests du contrôle. Le couplage des entrées vers les sorties, les non linéarités sont pris en compte lors de la synthèse du contrôleur. Cette méthode de conception a été validée sur plusieurs applications dont un moteur essence et un moteur diesel. Des résultats expérimentaux sur un banc moteur diesel haute dynamique ont montrés que la commande multivariable permettait de réduire les émissions d’oxydes d’azote. / Since the creation of internal combustion engines, research on gasoline and diesel engines were developed independently. To reduce the time and cost of developing an engine, a unified design approach would be interesting. In this context, control and development of internal combustion engines could also be unified. Obviously, this control must be stable, robust with respect to manufacturing disparities and operating points. This thesis then focuses on a unified approach for gasoline engines as well as diesel engines, to achieve a robust of the air path. The engine air path contains the information needed to control the amount and proportions of air and neutral gases in the cylinder (exhaust gas recirculation, throttle valve, turbocharger). This unified approach to control monovariable systems, as well as non-square multivariable systems (number of inputs different from the number of outputs), consists of several steps: identification of a model of the system, system analysis to deduce a control structure, synthesis of a controller around a nominal model, check robust stability, control tests. The coupling inputs to outputs and nonlinearities are taken into account during the synthesis of the controller. This design method has been validated in several applications including a gasoline engine and a diesel engine. Experimental results on a diesel engine high dynamics test bench have shown that the multivariable control results in lower emissions of nitrogen oxides.

L’objectif de cette thèse est d’étudier l’initiation directe et la propagation d’une détonation dans un milieu cryogénique diphasique GH2-LOx dans le cadre général des moteurs à onde de détonation pour la propulsion spatiale. Un rappel des bases théoriques sur les processus d’atomisation d’un jet liquide, puis sur la détonation en phase gazeuse, et enfin sur la détonation dans un mélange diphasique, constituent le premier chapitre de la thèse. Le deuxième chapitre présente les dispositifs expérimentaux et les techniques utilisés pour mener à bien les expériences de caractérisation du jet diphasique et d’étude de la détonation. Le troisième chapitre est consacré à l’étude dans un tube en quartz de la granulométrie d’un jet diphasique GHe-LOx non réactif. Une cartographie est ainsi réalisée sur l’ensemble du tube, pour différents débits d’injection. Ces résultats sont corroborés par une étude théorique sur une goutte isolée et par une étude numérique sur le comportement du jet en champ proche de l’injecteur. Le quatrième chapitre présente les résultats de l’étude de la détonation dans un tube en acier d’un mélange réactif GH2-LOx. La détonation est étudiée en fonction de divers paramètres : énergie d’initiation stockée, emplacement du dispositif d’initiation par étincelle, richesse globale du mélange. La célérité et la pression de détonation, ainsi que la structure tridimensionnelle de la détonation, sont les principales informations recueillies pour l’étude du phénomène de détonation en mélange diphasique. Une étude théorique des caractéristiques de la détonation apporte des éclairages supplémentaires sur la détonation à très basse température (100 K). / Within the general framework of detonation engines for space propulsion purpose, this work aims to study direct initiation and propagation of detonation in a cryogenic twophase GH2-LO2 mixture. First chapter is constituted by theoretical basis and state of art on atomization processes in liquid jets, then on gas-phase detonation, and finally on two-phase detonation. Second chapter describes experimental set-up and associate techniques in order to carry out two-phase jet characterization and detonation study. Third chapter is dedicated to the study of droplet size distribution of non reactive two-phase GHe-LO2 jet in a quartz tube. Thus, a droplet size map is constituted through the whole tube, for different helium injection speeds. These results are compared with theoretical study dealing with vaporization and movement of a droplet and with numerical simulations on jet behavior close to the injector. Fourth chapter presents results of a detonation study of a reactive GH2-LO2 two-phase mixture in a semi-open tube. Detonation is studied as a function of following parameters: initiation energy, spark initiation device location along the tube, global equivalence ratio. Velocity, peak pressure and three-dimension structure detonation are the main data collected to study two-phase detonation phenomena. A theoretical study of detonation characteristics brings additional information on detonation at low temperature (100 K).

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L’objectif principal de ce travail de thèse était d’étudier les mécanismes perceptivomoteurs qui sous-tendent la réalisation d’une tâche d’approche et de traversée d’intersection en conduite automobile. Dans la première partie de ce manuscrit les enjeux humains, économiques et sociétaux liés à la réussite d’une telle tâche sont évoqués. Les principaux résultats obtenus dans les études ayant porté sur l’identification des risques associés à la réalisation de ce type de manœuvre sont présentés. La plupart des travaux réalisés s’étant focalisés sur les processus de haut niveau (e.g., jugement d’un temps d’arrivée), nous avons souhaité durant cette thèse centrer notre attention sur les processus de bas-niveau mis en œuvre. Ce travail de thèse est adossé à l’approche Ecologique de la Perception et de l’Action qui nous a semblé proposer un cadre théorique pertinent pour étudier cette tâche complexe. La deuxième partie est consacrée aux expériences réalisées au cours de ce travail de thèse. Pour réaliser nos trois expériences, un simulateur de conduite à base fixe a été utilisé. Ce travail a permis (i) d’acquérir une meilleure compréhension du support perceptif impliqué dans la réalisation d’une tâche de traversée d’intersection et (ii) d’identifier différents marqueurs du couplage information-mouvement. Les résultats ont révélé que le support perceptif utilisé pour réaliser une tâche perceptive n’était pas le même que celui utilisé pour réaliser une tâche perceptivo-motrice. Les résultats ont également permis d’étayer la thèse selon laquelle le contrôle de la tâche d’approche et de traversée d’intersection reposerait sur un couplage information-mouvement. / This Ph.D. project aims at studying the perceptual-motor mechanisms implicated in intersection crossing task. The first part of this manuscript explains the human, economic and societal challenges associated with the successfully complete the intersection crossing task. The main results of the former studies that have examined the identification of risks associated with this type of maneuver at an intersection are developed. These former studies mainly focused on high-level processes (e.g., discrete judgment or decision tasks), we have decided to focus our attention on low-level processes (e.g., visual guidance) during this Ph.D. project. For this to happen, the Ecological Approach to Perception and Action seems to be a relevant theoretical framework for studying this complex task. Indeed, it preserves the natural link between information and movement. The second part of this manuscript is devoted to the experiments completed during this research. In order to carry out our three experiments, virtual reality fixed-base driving simulator was used. This work contributes to better understand the perceptual substrate involved in intersection crossing task. Also, this work identifies different markers of control based on information-movement coupling. Firstly, our results revealed that the perceptual substrate underlying judgments of arrival time of a vehicle moving towards an intersection is distinct from the perceptual substrate underlying the active control of one’s own approach to the same intersection. Secondly, the results have also strengthened the assumption that the control of approach and intersection crossing task is based on information-movement coupling.

Poussés par les réglementations « anti-pollution », les industriels automobiles sont incités à développer des véhicules plus propres et sobres en consommation. Ces dernières années, la dépollution des véhicules n'a cessée d'être améliorée, en optimisant le traitement des polluants des moteurs actuels, mais aussi en développant des solutions alternatives. C'est dans ce contexte que les deux études ont étés menées. Cette étude s'est d'abord intéressée à l'optimisation du fonctionnement du catalyseur trois voies. Ce système est le principal organe de dépollution des motorisations essence, il est capable de convertir les trois principaux polluants réglementés (oxydes d'azote, monoxyde de carbone et hydrocarbures imbrûlés) en gaz non nocifs pour la santé. On s'est intéressé à la modélisation orientée contrôle de ce réacteur chimique, le modèle développé à permis d'élaborer les outils nécessaires au contrôleur pour lui permettre de prendre en compte les dynamiques internes du catalyseur trois voies. L'étude s'est ensuite focalisée sur le contrôle multivariable robuste d'une chaîne d'air turbocompressée d'un moteur essence selon les approches des systèmes linéaires à commutation et à paramètres variant. Le contrôle robuste permet au système de chaîne d'air d'admettre au plus juste la quantité d'air admis dans la chambre de combustion en prenant en compte les éventuelles perturbations. / Forced by more and more severe normative, automotive industrials have to develop clean and energy-efficient vehicles. During the last decades, after-treatment system has been improved and alternative solutions have been found. The two presented studies have been lead in this context. The first study has been focused on the performance optimization of the three ways catalyst. This after-treatment system is able to convert the three main pollutants limited by the normative (nitrogen oxides, carbon monoxide and unburned hydrocarbon) into harmless gases. The purpose of this study is to develop a mathematical reduced order model for the three ways catalyst focused on the oxygen storage-release dynamics. From this model, an observer for the oxygen storage rate estimation has been developed. Based on this tool, three ways catalyst converter controller will be able to take into account the internal dynamics. The second study deals with the multivariable robust control of a supercharged air path system for a spark ignition engine according to two approaches: the switched linear system and the linear parameter varying system. With robust control, the air path system will inject the right amount of air entering the combustion chamber by taking into account possible disruptions.