Optimisation du couple et de la consommation avec seuils de pollution

Cette expérience se déroule en deux phases. Dans un premier temps, il s’agit de faire converger ESCHER vers un optimum, depuis un réglage quelconque. Dans un deuxième temps, le moteur est initialisé avec le réglage optimal précédemment obtenu. ESCHER est alors lancé avec les mêmes objectifs, mais sans avoir conservé la mémoire du test précédent (il n’y a donc, comme d’habitude, aucun Agent Contexte à l’initialisation). Nous voulons ainsi vérifier que ESCHER ne diverge pas si le minimum de criticité est atteint dès l’initialisation.

6.2.3.1 Convergence depuis un état quelconque

Pour ce test, le moteur est placé dans un nouveau point de fonctionnement (régime 2500 tr/min, et charge de 750 mbar). ESCHER contrôle à nouveau la masse de carburant injectée et l’avance à l’allumage, mais également le phasage de l’injection. Ce nouveau paramètre correspond au déclenchement de l’injection par rapport à la position du piston dans le cylindre, il est donc mesuré en degré vilebrequin. Il y a désormais quatre réponses à surveiller :

– la PMI doit toujours être optimisée ;

– il faut également minimiser la consommation spécifique, mesurée en g/kWh ;

– maintenir l’émission d’hydrocarbures (HC) sous un seuil de 500 ppm (parts par million) ; – maintenir la proportion de monoxyde de carbone (CO) en-dessous de 3% à l’échappe-

ment.

Les trois derniers critères peuvent se montrer antinomiques avec le premier. En effet, le moyen le plus efficace pour augmenter la PMI est d’injecter plus de carburant. Cependant, cela a pour effet d’augmenter la consommation, ainsi que les émissions de polluants. Il faut alors jouer avec l’avance à l’allumage et le phasage de l’injection, afin de tirer le plus de puissance possible de la combustion. C’est ce que doit apprendre ESCHER.

La figure 6.11 montre l’évolution des paramètres contrôlés et des niveaux de criticité, tandis que la figure 6.12 illustre celle des sorties. C’est la criticité de la consommation qui est la plus forte au départ. ESCHER cherche donc à la diminuer en priorité. Il y parvient lors des 20 premiers cycles, notamment en augmentant l’avance à l’allumage de 10 à 26◦v (par pas de 4◦v), et en diminuant le phasage de l’injection de -150 à -400◦v (par pas de 50◦v), tandis que la masse de carburant injectée oscille entre 6 et 7 mg/cp (par pas de 0.50 mg/cp), avant d’augmenter légèrement. Cela a également pour effet d’améliorer la PMI.

Au dixième cycle, c’est la PMI qui devient la plus critique, cependant, les mêmes actions continuent d’être bénéfiques et sont poursuivies. Au vingtième cycle, toutefois, le seuil de CO est dépassé, et son niveau de criticité fait un bond. ESCHER tente alors de nouvelles actions pour remédier à ce problème. Il poursuit, par exemple, la baisse du phasage, et redescend l’avance à l’allumage. Cela va notamment provoquer un pic de consommation (et une baisse de PMI) entre les cycles 45 et 50, ainsi que de légers dépassements du seuil d’hydrocarbures (mais qui ne deviennent jamais plus critiques que les autres critères). Finalement, après

Figure 6.11 – Entrées et niveaux de criticité lors du contrôle de trois paramètres.

quelques oscillations, ESCHER parvient à faire en sorte que les deux seuils soient respectés, tout en maintenant une PMI haute et une consommation basse.

À la fin de l’expérience, la PMI est autour de 8 bar (soit 2 bar plus élevée qu’au départ), tandis que la consommation est d’environ 275 g/kWh (soit 165 g/kWh de moins). Les émissions de polluants sont quant à elles supérieures à leur valeur de départ, mais restent inférieures au seuil imposé. Le réglage conservé est le suivant :

– 7.50 mg/cp de masse de carburant injectée (contre 7 mg/cp au départ), – 30◦v d’avance à l’allumage (contre 10◦v au départ),

– injections effectuées à -400◦v (contre -150◦v au départ).

Ces valeurs seront reprises comme valeurs initiales pour le prochain test.

Cet essai a duré 123 cycles de ESCHER, soit 41 minutes. Cela est environ deux fois plus rapide que ce que le même résultat demanderait à un expert humain.

Figure 6.12 – Maximisation, minimisation, et seuils sur les sorties.

6.2.3.2 Maintien dans un état optimal

Ce second test vise à vérifier que ESCHER ne diverge pas si le moteur se trouve dans un état optimal dès le démarrage. Les paramètres sont donc initialisés avec les valeurs trouvées lors de l’essai précédent, et ESCHER est relancé (tous les Agents Contextes ont donc été supprimés).

La figure 6.13 montre les entrées et les niveaux de criticité, et la figure 6.14 les sorties. On observe que les entrées ne restent pas tout à fait stables. Cela est dû au bruit sur la PMI, dont le niveau de criticité est le plus haut. ESCHER essaye ainsi de corriger des augmentations dont il n’est pas responsable. Cependant, les variations restent très légères, et surtout, elles n’influencent pas significativement les sorties, et donc les niveaux de criticité.

En effet, au-delà d’un certain seuil, l’avance à l’allumage n’améliore plus le rendement de la combustion. Ainsi, l’augmentation effectuée par ESCHER, qui l’a fait varier de 30◦v à un maximum de 42◦v, est sans effet notable. La seule sortie à connaître des variations

Figure 6.13 – Entrées et niveaux de criticité lorsque l’état initial du moteur est déjà optimal.

remarquables est la proportion de monoxyde de carbone, qui est fortement influencée par la masse de carburant injectée (qui elle reste relativement stable, oscillant entre 7 mg/cp et 7.50 mg/cp). Toutefois, les émissions de polluants restent constamment en dessous des seuils définis, les niveaux de criticité associés demeurent donc nuls.

Au cycle 46, on remarque un pic du niveau de criticité de la consommation, qui passe brusquement de 2 à 100, avant de redescendre à 2. Ce pic a, en fait, été provoqué par l’instabilité de la PMI, qui intervient dans le calcul de la consommation par ControlDesk. On voit que lors de ce même cycle, la PMI semble chuter de 7.75 bar à 4.5 bar. Cela provoque une valeur négative de consommation, ce qui est incohérent, et entraîne la valeur aberrante de niveau de criticité. Néanmoins, cela ne perturbe pas ESCHER, qui maintient efficacement le moteur dans son état optimal.

Figure 6.14 – Variations des sorties lorsque l’état initial du moteur est déjà optimal.