Cette thèse a reçu le soutien de l'Action Concertée Incitative Ville du Ministère de la<br />Recherche sous la forme d'une allocation de recherche. Destiné à promouvoir une recherche<br />pluridisciplinaire, ce programme vise à renouveler l'approche scientifique des grandes<br />questions et à ouvrir des perspectives aux différents acteurs urbains, afin de mieux<br />comprendre les enjeux urbains contemporains, les transformations en cours et d'anticiper les<br />évolutions futures.<br />Concernant notre travail de recherche, les attentes de ce programme apparaissent<br />multiples :<br />- l'évolution de la médiatisation du problème, sa genèse et sa construction sociale,<br />- la manière dont le problème est traité actuellement,<br />- les connaissances et les comportements de la population, face ou avec cette médiatisation,<br />- les évolutions possibles des uns et des autres.<br />Nous nous trouvons donc dans le cas d'une recherche dite finalisée avec des objectifs en<br />tension :<br />- fournir des éléments concrets permettant d'orienter la politique de communication, avec la<br />question des liens entre l'information sur la pollution et le passage à l'action ;<br />- contribuer au domaine des sciences de l'information et de la communication et plus<br />particulièrement à la communication des sciences et à l'éducation à la santé.

Un programme de la méthode des caractéristiques (MOC) à une dimension a été construit pour évaluer le rejet des produits gazeux d’un moteur pulsé par des ondes de détonation. Une comparaison avec des résultats expérimentaux et des simulations numériques à deux dimensions a démontré que les simulations à une dimension sont assez précises. Un algorithme semi-empirique été créé pour modéliser l’accélération d’une flamme de déflagration et ensuite comparé à des resultats expérimentaux. Malgré des résultats prometteurs, ils n’étaient pas suffisamment précis pour permettre la modélisation d’une déflagration à une détonation. Des configurations différentes ont été évaluées avec le code MOC afin de comprendre quels paramètres optimisaient le rejet de gaz. Les paramètres modifiés ont été l’emplacement de l’initiation de la détonation, la vitesse de remplissage, et les remplissages partiels. Chaque configuration a aussi été simulée avec une tuyère à géométrie fixe optimisée et une tuyère à géométrie variable. Les résultats ont démontré que l’impulsion d’un moteur avec une tuyère à géométrie variable augmente d’au plus 15 % en comparaison à un moteur sans tuyère. L’augmentation de l’impulsion d’un moteur avec une tuyère fixe est la moitié de celle d’une tuyère variable avec une diminution correspondante de la poussée moyenne. Pour les conditions initiales du mélange au repos, la différence de l’impulsion pour la détonation directe à la tête et celle de la détonation à la sortie est négligeable. Le temps pour évacuer la chambre était toujours plus court pour des détonations directes à la sortie. Si la vitesse de remplissage augmente, ça devient très avantageux d’amorcer la détonation à la sortie. Ces avantages sont une diminution minimale de l’impulsion spécifique, une augmentation plus grande de la poussée moyenne, un temps de cyclage plus long, et une meilleure performance avec une tuyère fixe. Des simulations avec un remplissage partiel ont démontré qu’ils ne remplacent pas une tuyère pour récuperer les pertes. Pour des tuyères fixes, la longueur de remplissage partielle peut être plus que la moitié de la longueur totale avant que la poussée moyenne commence à diminuer significativement. / A one-dimensional method-of-characteristics (MOC) code was developed to examine the venting of pulse detonation engines. Comparison with experimental results and twodimensional computational fluid dynamics demonstrates that a reasonably accurate level of simulation can be achieved with a single spatial dimension. A semi-empirical, deflagrative, flame-acceleration model was also constructed and compared to experimental results. While the results were promising, they were not sufficiently accurate to allow for modelling of deflagration-to-detonation transition. Several configurations were then examined with the MOC code to determine which parameters optimized the venting of the exhaust gases. The parameters varied were the location of detonation initiation, the filling velocity, and the distribution of reactants (partial fills). Each configuration was also simulated with a practical, fixed-geometry nozzle that was optimized, and a theoretical, variable-geometry nozzle. The results indicate that a variable nozzle increases the impulse by less than 15 % over a configuration with no nozzle. The impulse gain from a fixed nozzle is about half that of a variable nozzle, with a corresponding decrease in average thrust. For quiescent initial conditions, the differences in impulse between detonations initiated at the closed head and the open tail are negligible, although tail-initiated detonations consistently provided faster blow-down times. With increased filling velocity, tail initiated detonations provide several benefits. These include a smaller decrease in specific impulse, a larger increase in average thrust, a longer cycle time, and better performance with a fixed nozzle. Simulations with partial fills showed that they do not replace nozzles in recovering losses. For fixed nozzles, the partial-fill length can be as much as half the total length of the tube before the average thrust begins to decrease significantly.

L'urgence de réduire la pollution des gaz de combustion dans le transport maritime nécessite des approches innovantes pour atténuer les impacts environnementaux. Cette thèse de doctorat examine le développement et l'optimisation des lits fluidisés bouillonnants adaptés au contexte marin et des épurateurs de gaz pour réduire les émissions de gaz d'échappement des navires, y compris le CO₂, les NOₓ et les SOₓ. Nous explorons la conception, les tests et l'amélioration des systèmes de nettoyage des gaz d'échappement pour se conformer aux réglementations de l'OMI. Le chapitre 1 passe en revue les différents types de laveurs de gaz pour les opérations maritimes, en évaluant les risques d'émissions secondaires et les efforts pour réduire le CO₂ grâce à la capture du carbone à bord et aux carburants alternatifs. Le chapitre 2 aborde les défis posés par les vagues de mer sur les lits fluidisés flottants, en utilisant un lit monté sur hexapode pour simuler les conditions marines, analysées par analyse d'image numérique (DIA) et vélocimétrie par image de particules (PIV). Le chapitre 3 examine l'hydrodynamique et le mélange des solides dans les lits fluidisés bouillonnants marins sous différents schémas de distribution de gaz et orientations de lit, en comparant les configurations verticales conventionnelles avec des configurations inclinées et sous l'action du roulis. Le chapitre 4 introduit des éléments internes mobiles dans les lits fluidisés bouillonnants pour traiter la maldistribution des gaz et la formation de bouchons ou 'slugs', en testant divers types de garnissage, y compris les anneaux Super Raschig, pour leur efficacité dans des conditions marines. Le chapitre 5 aborde la maldistribution induite par le roulis en testant des stratégies géométriques internes de lit, telles que les motifs rhombiques et en arête de poisson, et les ensembles de déflecteurs verticaux, pour leur impact sur la stabilité de la fluidisation. Nos résultats fournissent des informations significatives sur la conception et l'exploitation des réacteurs à lit fluidisé dans des environnements marins dynamiques, contribuant à l'avancement des opérations maritimes durables et efficaces. / The urgency of reducing flue gas pollution in maritime transport necessitates innovative approaches to mitigate environmental impacts. This dissertation investigates the development and optimization of marinized bubbling fluidized beds and gas scrubbers as potential solution for reducing ship exhaust emissions, including carbon dioxide (CO₂), nitrogen oxides (NOₓ), and sulfur oxides (SOₓ). We explored the design, testing, and enhancement of exhaust gas cleaning systems, focusing on retrofitting existing vessels to comply with International Maritime Organization (IMO) regulations. Chapter 1 reviews various types of scrubbers for seaborne operations, assessing secondary emission risks and efforts to reduce CO₂ through on-board carbon capture and alternative fuels. Chapter 2 addresses the challenges posed by sea waves on floating fluidized beds, using a hexapod-mounted bed to simulate marine conditions, analyzed through Digital Image Analysis (DIA) and Particle Image Velocimetry (PIV). Chapter 3 examines the hydrodynamics and solids mixing in marinized bubbling fluidized beds under different gas distribution patterns and bed orientations, comparing conventional vertical setups with inclined and rolling configurations. Chapter 4 introduces mobile internal elements into bubbling fluidized beds to address gas maldistribution and slug formation, testing various packing types, including Super Raschig rings, for their effectiveness under marine conditions. Chapter 5 tackles roll-induced maldistribution by testing geometric strategies of bed internals, such as rhombic and herringbone patterns, and vertical baffle arrays, for their impact on fluidization stability. Our findings provide significant insights into the design and operation of fluidized bed reactors in dynamic marine environments, contributing to the advancement of sustainable and efficient maritime operations.

Les oxydes et hydroxydes d'aluminium sont des produits chimiques très répandus industriellement. La principale utilisation des alumines est la production de l'aluminium, mais elles sont également très employées dans l'industrie des abrasifs, des céramiques et des matériaux réfractaires. De même parmi les oxydes métalliques utilisés dans les processus catalytiques, l'alumine est l'un des plus employés. Elle peut être utilisée comme catalyseur intrinsèque, ou comme l'un des éléments d'un catalyseur multicomposant ou encore comme support d'un catalyseur métallique. En tant que support de catalyseur, une des applications de l'alumine est l'épuration des gaz d'échappement des véhicules automobiles rendue obligatoire depuis quelques années dans certains pays (1974 pour les U.S.A. et le Japon), et qui le deviendra également dans certains pays de la Communauté Européenne au cours des prochaines années (vers 1989 en Allemagne) Les normes ainsi imposées pour la composition des effluents gazeux rejetés par les moteurs et leur teneur en composés nocifs nécessitent de la part du catalyseur une bonne efficacité. D'autre part le support du catalyseur est caractérisé par la nature du produit, sa résistance mécanique, sa texture et sa stabilité. Toutes ces propriétés doivent être conservées dans les conditions d'utilisation. L'épuration des gaz d'échappement demande donc un système catalytique très performant, notamment pour les propriétés mécaniques et surtout pour la résistance à l'attrition. Et ces propriétés ne doivent pas être affectées aux hautes températures (1000 à 1100°C). A ces températures le support doit également rester neutre vis-à-vis des espèces catalytiques (métal ou oxyde) déposées à sa surface.

La pollution atmosphérique est un problème de santé publique majeur responsable en 2012 de 3,7 millions de décès prématurés dans le monde. La pollution de l’air, au même titre que les autres facteurs environnementaux (e.g., nutrition, stress) auxquels sont exposées les femmes enceintes, pourrait avoir un impact sur le développement foetal. L’objectif de ce travail était d’étudier les effets d’une exposition gestationnelle aux gaz d’échappement de moteur diesel, source majeure de la pollution atmosphérique, sur le développement foetoplacentaire en première (F1) et deuxième (F2) génération. Des lapines gestantes (F0) ont été exposées 2h/jour du 3e au 27e jour post-conception (jpc) à des niveaux de gaz d’échappement de moteur diesel mimant un pic de pollution aux particules fines de grandes villes européennes. L’exposition gestationnelle des lapines F0 entrainait des signes d’hypotrophie foetale (réduction de la longueur de la tête, de l’efficacité placentaire et hypoinsulinémie des foetus F1 à 28jpc) associés à un défaut de vascularisation placentaire et des dérégulations fonctionnelles du placenta identifiées par une analyse d’enrichissement de réseaux de gènes (GSEA) sur des données de transcriptomique (microarray dédié). Le transfert transplacentaire des nanoparticules inhalées a été démontré par microscopie électronique à transmission. En F2, la concentration plasmatique en triglycérides était réduite et la concentration plasmatique en cholestérol augmentée chez les foetus issus des lapines F1 exposées in utero. La biométrie foeto-placentaire et la structure du placenta n’ont pas été affectées. Les analyses GSEA du transcriptome placentaire F2 ont révélé des perturbations de réseaux de gènes impliqués dans la formation du protéasome et desexosomes et dans l’inflammation. Les modulations de profils en acides gras au niveau placentaire et fœtal suggèrent la mise en place de mécanismes adaptatifs anti-inflammatoires chez les F2. En conclusion, l’exposition gestationnelle chronique à des gaz d’échappement de moteur diesel induit des perturbations foeto-placentaires sur plusieurs générations. Ces données ont mis en évidence le risque lié aux nanoparticules émises par les moteurs diesel et qui ne sont soumises actuellement à aucune réglementation. / Atmospheric pollution is a major threat for human health, causing 3.7 million premature deaths worldwide in 2012. Air pollution, as well as other environmental factors (e.g., nutrition, stress) faced by pregnant women may affect fetal development. The objective of this work was to study the impact of gestational exposure to diesel engine exhaust (DE), a major source of air pollution, on the fetoplacental development in the first (F1) and second (F2) generation. Pregnant rabbits (F0) were exposed 2h/day from 3 to 27 days post-conception (dpc) at DE levels mimicking a pollution peak in major European cities. Gestational exposure of F0 females induced signs of fetal hypotrophia (reduced head length, placental efficiency and hypoinsulinemia in fetuses at 28 dpc) associated with placental vasculature failure and placental functional deregulations identified by gene set enrichment analysis (GSEA) on transcriptomic data (dedicated microarray). Transplacental transfer of inhaled nanoparticles was demonstrated by transmission electronic microscopy. In F2 generation, plasma triglyceride concentrations were reduced and plasma cholesterol concentration increased in fetuses of in utero exposed F1 rabbits. Placental biometry and structure were not affected. GSEA analysis of F2 placental transcriptome revealed disturbances in gene networks involved in formation of proteaome and exosome, in inflammation. Modulations of placental and fetal fatty acid profiles suggest anti-inflammatory adaptive mechanisms in F2 fetuses. In conclusion, chronic gestational exposure to diesel engine exhaust affects fetoplacental development over several generations. These data highlight health hazards caused by DE nanoparticles and currently not subject to regulation.

Avec les nouvelles lois et réglementations sur les émissions polluantes des moteurs à combustion, de plus en plus d’attention est portée sur la phase de démarrage à froid. La période de cette phase est une courte période de 2 minutes environ où la température de fonctionnement du catalyseur n’est pas encore suffisamment élevée et pendant laquelle 70-80% de la totalité des hydrocarbures émis par le moteur sont relâchés à l’atmosphère. La température minimale de fonctionnement, définie comme celle pour laquelle le catalyseur atteint une conversion de sortie du réacteur de 50%, est au-dessus de 200 ̊C. Pour pallier à l’inefficacité des catalyseurs trois voies dans la phase de démarrage à froid d’un moteur, une zéolithe, présentant des canaux unidimensionnels et une ouverture de pore avec un anneau à 12 atomes d’oxygènes, a été utilisée; on parle, dans ce cas, du processus "Single File Diffusion". Dans ce projet, une série de zéolithes ZSM-12 de structure MTW avec différents contre ions (Na⁺, H⁺ et Ag⁺) et avec différents rapports atomiques Si/Al (52, 64 et 80) ont été synthétisées. Ces échantillons zéolithiques ont été testés comme adsorbants pour la capture des hydrocarbures (HCs) en utilisant le toluène et l’éthylène comme modèles de grandes et de petites molécules des hydrocarbures présents dans les gaz d’échappement d’un moteur au démarrage à froid. Avec la collaboration de Phytronix Technologies, une nouvelle méthode expérimentale de thermodésorption a été développée qui permet des vitesses de montée en température similaires à celles du pot catalytique au démarrage à froid. À des vitesses de montée en température de l’ordre de 5-10°C/s, les pics de thermodésorption des hydrocarbures ont été translatés vers des températures plus élevées qui sont aux à l’entour de 240°C pour l’éthylène et de 245°C pour le toluène. Il a été conclu que la Ag-ZSM-12 a une meilleure capacité d’adsorption des hydrocarbures et une meilleure stabilité thermique. Une étude numérique a été développée pour étudier la diffusion du mélange binaire toluène-éthylène dans le réseau poreux zéolithique de la zéolithe ZSM-12. Les simulations numériques montrent qu’en tenant compte de l’effet de la température sur le coefficient de diffusion d’une seule molécule dans la loi d’Arrhénius a permis d’avoir des résultats comparables aux résultats expérimentaux, permettant d’expliquer plusieurs caractéristiques des profils de désorption obtenus expérimentalement. Deux étapes ont été envisagées; le saut d’une cage à une autre (ED) puis le saut de la cage frontalière à la phase gazeuse (EΓ). Ces deux étapes ont différentes énergies d’activation avec . Pour chaque gaz, les deux énergies d’activation dépendent fortement du rapport atomique Si/Al et du rayon du contre ion (Na⁺, H⁺ et Ag⁺). / As regulations for emissions from gasoline engines become stricter, attention has been focused on the start-up phase (cold-start), when about 70-80% of total hydrocarbon (HC) emissions of an engine are released. This phase is a short period of 1-2 min prior to reaching the minimum catalyst operating temperature, around 200°C. In this thesis, the concept of single-file diffusion (in 1-D zeolites) was employed as a feasible approach to control automotive HC emissions during cold-start. This mechanism was investigated over a variety of zeolites with MTW structures for studying their trapping ability for lighter HC molecules, which are often desorbed before the three-way catalyst reaches its light-off temperature. In this thesis, a serie of ZSM-12 zeolites which different conterions (Na⁺, H⁺, Ag⁺) and with different Si/Al molar ratios (52, 64, 80) were synthesized. Temperature-programmed desorption (TPD) of ethylene and toluene, as models of light and heavy hydrocarbon molecules, was employed to screen these synthesized zeolites as potential HC traps. High heating rate desorption experiments were performed using the Phytronix Laser Diode Thermal Desorption system (S-960 LDTD) after desorption of toluene-ethylene mixture. Three heating rates which reflect the actual heating rate of the catalytic muffler have been used for the desorption process: 3, 5 and 9°C/s. For all solids considered in this study, the two HCs desorbed above 240°C. Ag-ZSM-12 was found the most appropriate HCs trapping adsorbent. Numerically, using a transient diffusion boundary value problem coupled with Fick’s law, it was possible to explain all qualitative features of the temperature dependent desorption profiles observed experimentally. Two steps must be considered, a cage to cage jumping followed by an escape from cage to gas phase. The two steps have different activation energies with EΓ> ED. For each component, both activation energies are strongly dependent on Si/Al ratio and radius of counterions. Moreover the effect of thermal vibration of the host lattice on diffusivities was also depicted.

Le projet présenté dans ce mémoire a pour objectif de développer un système de récupération d'énergie des gaz d'échappement d'un véhicule à essence. Constitué de piles à combustible à oxyde solide (SOFC) en configuration monochambre, le dispositif doit convertir l'énergie chimique des gaz imbrûlés en électricité. Son fonctionnement en aval du catalyseur trois voies permettrait de compléter son action dépolluante tout en améliorant l'efficacité énergétique du véhicule. Par opposition aux piles SOFC dites conventionnelles, les piles SOFC monochambres ne nécessitent pas de scellement étanche entre les compartiments et fonctionnent sous un mélange gazeux composé d'hydrocarbures et d'oxygène. L'empilement en stack de plusieurs cellules est simplifié et plus compact, son intégration au cœur du pot d'échappement est donc plus simple. Ce concept a été précédemment étudié dans la littérature et le présent projet a pour but d'améliorer les performances délivrées en optimisant certains paramètres : la géométrie de pile et les matériaux d'électrodes et d'électrolyte. De plus, un mélange gazeux plus représentatif des conditions réelles a été défini et utilisé tout au long du projet. Une étude préliminaire sur les matériaux sous forme de poudre a permis de réaliser un premier choix parmi quatre matériaux de cathode et de définir les conditions de fonctionnement théoriques des cellules. Ensuite, les cellules complètes ont été mises en forme puis étudiées sous mélange gazeux. Une densité maximale de puissance de 25 mW.cm-2 à 550°C pour une cellule Ni-CGO/CGO/LSCF-CGO a ainsi pu être obtenue.

Les moteurs diesel suralimentés à injection directe ont bénéficié de nombreux progrès en termes de minimisation de consommation et d’émissions. Ils représentent aujourd’hui des processus technologiques de plus en plus complexes, d’où la nécessité d’améliorer et de développer des systèmes de diagnostic pour la détection des défauts de ces moteurs. Cette thèse propose une méthode de diagnostic à base de modèle pour la détection de différents types de défauts : de capteurs, d’actionneurs et des fuites dans la boucle des gaz d’un moteur diesel en n’utilisant que ses capteurs d’origine. L’utilisation de modèles physiques, polynomiaux, statiques et dynamiques permet de calculer des résidus entre les grandeurs mesurées par les capteurs et celles estimées par ces modèles. En présence de défauts, des variations anormales des résidus donnent naissance à des symptômes qui constituent la base de détection de différents types de pannes dans le système. La méthode proposée est implémentée, avec un système de prototypage rapide, et testée sur un moteur diesel à bord d’un véhicule de recherche. Des résultats expérimentaux d’application montrent la détection et le diagnostic, réalisés en temps réel, des différents types de défauts introduits durant les essais / The turbocharged diesel engines with direct injection benefited from numerous progresses in terms of minimization of consumption and emissions. Today, they represent more and more complex technological processes. Therefore, fault detection and diagnosis need to be developed and improved for these engines. This thesis proposes a method of model based diagnosis for the detection of various types of faults like: sensor, actuator faults and leaks in a diesel engine gases path by using only serial production sensors. The use of physical, polynomial, static and dynamic models allows calculating residuals between the sensor signals and their estimates computed by these models. When a fault occurs, abnormal variations of those residuals give birth to symptoms which constitute the base of detection of various breakdown types in the system. The proposed method is implemented, with a rapid prototyping system, and tested on a diesel engine on board a research vehicle. Application experimental results show the detection and the diagnosis, performed in real lime, of various types of faults introduced during the tests

Ces dernières années, le transport de marchandises est devenu un défi logistique à multiples facettes. L’immense volume de fret a considérablement augmenté le flux de marchandises dans tous les modes de transport. Malgré le rôle vital du transport de marchandises dans le développement économique, il a également des répercussions négatives sur l’environnement et la santé humaine. Dans les zones locales et régionales, une partie importante des livraisons de marchandises est transportée par camions, qui émettent une grande quantité de polluants. Le Transport routier de marchandises est un contributeur majeur aux émissions de gaz à effet de serre (GES) et à la consommation de carburant. Au Canada, les principaux réseaux routiers continuent de faire face à des problèmes de congestion. Pour réduire significativement l’impact des émissions de GES reliées au transport de marchandises sur l’environnement, de nouvelles stratégies de planification directement liées aux opérations de routage sont nécessaires aux niveaux opérationnel, environnemental et temporel. Dans les grandes zones urbaines, les camions doivent voyager à la vitesse imposée par la circulation. Les embouteillages ont des conséquences défavorables sur la vitesse, le temps de déplacement et les émissions de GES, notamment à certaines périodes de la journée. Cette variabilité de la vitesse dans le temps a un impact significatif sur le routage et la planification du transport. Dans une perspective plus large, notre recherche aborde les Problèmes de distribution temporels (Time-Dependent Distribution Problems – TDDP) en considérant des chemins dynamiques dans le temps et les émissions de GES. Considérant que la vitesse d’un véhicule varie en fonction de la congestion dans le temps, l’objectif est de minimiser la fonction de coût de transport total intégrant les coûts des conducteurs et des émissions de GES tout en respectant les contraintes de capacité et les restrictions de temps de service. En outre, les informations géographiques et de trafic peuvent être utilisées pour construire des multigraphes modélisant la flexibilité des chemins sur les grands réseaux routiers, en tant qu’extension du réseau classique des clients. Le réseau physique sous-jacent entre chaque paire de clients pour chaque expédition est explicitement considéré pour trouver des chemins de connexion. Les décisions de sélection de chemins complètent celles de routage, affectant le coût global, les émissions de GES, et le temps de parcours entre les nœuds. Alors que l’espace de recherche augmente, la résolution des Problèmes de distribution temporels prenant en compte les chemins dynamiques et les vitesses variables dans le temps offre une nouvelle possibilité d’améliorer l’efficacité des plans de transport... Mots clés : Routage dépendant du temps; chemins les plus rapides dépendant du temps; congestion; réseau routier; heuristique; émissions de gaz à effet de serre; modèles d’émission; apprentissage supervisé / In recent years, freight transportation has evolved into a multi-faceted logistics challenge. The immense volume of freight has considerably increased the flow of commodities in all transport modes. Despite the vital role of freight transportation in the economic development, it also negatively impacts both the environment and human health. At the local and regional areas, a significant portion of goods delivery is transported by trucks, which emit a large amount of pollutants. Road freight transportation is a major contributor to greenhouse gas (GHG) emissions and to fuel consumption. To reduce the significant impact of freight transportation emissions on environment, new alternative planning and coordination strategies directly related to routing and scheduling operations are required at the operational, environmental and temporal dimensions. In large urban areas, trucks must travel at the speed imposed by traffic, and congestion events have major adverse consequences on speed level, travel time and GHG emissions particularly at certain periods of day. This variability in speed over time has a significant impact on routing and scheduling. From a broader perspective, our research addresses Time-Dependent Distribution Problems (TDDPs) considering dynamic paths and GHG emissions. Considering that vehicle speeds vary according to time-dependent congestion, the goal is to minimize the total travel cost function incorporating driver and GHG emissions costs while respecting capacity constraints and service time restrictions. Further, geographical and traffic information can be used to construct a multigraph modeling path flexibility on large road networks, as an extension to the classical customers network. The underlying physical sub-network between each pair of customers for each shipment is explicitly considered to find connecting road paths. Path selection decisions complement routing ones, impacting the overall cost, GHG emissions, the travel time between nodes, and thus the set of a feasible time-dependent least cost paths. While the search space increases, solving TDDPs considering dynamic paths and time-varying speeds may provide a new scope for enhancing the effectiveness of route plans. One way to reduce emissions is to consider congestion and being able to route traffic around it. Accounting for and avoiding congested paths is possible as the required traffic data is available and, at the same time, has a great potential for both energy and cost savings. Hence, we perform a large empirical analysis of historical traffic and shipping data. Therefore, we introduce the Time-dependent Quickest Path Problem with Emission Minimization, in which the objective function comprises GHG emissions, driver and congestion costs. Travel costs are impacted by traffic due to changing congestion levels depending on the time of the day, vehicle types and carried load. We also develop time-dependent lower and upper bounds, which are both accurate and fast to compute. Computational experiments are performed on real-life instances that incorporate the variation of traffic throughout the day. We then study the quality of obtained paths considering time-varying speeds over the one based only on fixed speeds... Keywords : Time-dependent routing; time-dependent quickest paths; traffic congestion; road network; heuristic; greenhouse gas emissions; emission models; supervised learning.

Les moteurs diesel suralimentés à injection directe ont bénéficié de nombreux progrès en termes de minimisation de consommation et d'émissions. Ils représentent aujourd'hui des processus technologiques de plus en plus complexes, d'où la nécessité d'améliorer et de développer des systèmes de diagnostic pour la détection des défauts de ces moteurs. Cette thèse propose une méthode de diagnostic à base de modèle pour la détection de différents types de défauts : de capteurs, d'actionneurs et des fuites dans la boucle des gaz d'un moteur diesel en n'utilisant que ses capteurs d'origine. L'utilisation de modèles physiques, polynomiaux, statiques et dynamiques permet de calculer des résidus entre les grandeurs mesurées par les capteurs et celles estimées par ces modèles. En présence de défauts, des variations anormales des résidus donnent naissance à des symptômes qui constituent la base de détection de différents types de pannes dans le système. La méthode proposée est implémentée, avec un système de prototypage rapide, et testée sur un moteur diesel à bord d'un véhicule de recherche. Des résultats expérimentaux d'application montrent la détection et le diagnostic, réalisés en temps réel, des différents types de défauts introduits durant les essais.