FR3140908A1 - METHOD FOR ESTIMATING THE NATURAL BOOST PRESSURE IN A PETROL THERMAL ENGINE EQUIPPED WITH A VARIABLE GEOMETRY TYPE TURBOCHARGER - Google Patents

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Abstract

Le procédé est du type dans lequel la pression de suralimentation naturelle est estimée au moyen d’un modèle d’estimation (ME_PSN) alimenté par des informations représentatives d’une situation de vie courante du moteur thermique comprenant une information de régime moteur (RPM) et une information de pression atmosphérique (PAt). Conformément à l’invention, les informations comprennent également un mode de fonctionnement (MF) du moteur thermique et une température d’air à l’admission (TAA), le mode de fonctionnement sélectionnant un bloc fonctionnel (BLn) du modèle d’estimation correspondant à la situation de vie courante à laquelle est associé un calage de distribution déterminé du moteur thermique. Figure 5The method is of the type in which the natural boost pressure is estimated by means of an estimation model (ME_PSN) supplied by information representative of a current life situation of the heat engine including engine speed information (RPM) and atmospheric pressure information (PAt). According to the invention, the information also includes an operating mode (MF) of the heat engine and an inlet air temperature (TAA), the operating mode selecting a functional block (BLn) of the estimation model corresponding to the everyday life situation with which a determined distribution timing of the heat engine is associated. Figure 5

Description

PROCÉDÉ D’ESTIMATION DE LA PRESSION DE SURALIMENTION NATURELLE DANS UN MOTEUR THERMIQUE ESSENCE ÉQUIPÉ D’UN TURBOCOMPRESSEUR DE TYPE À GÉOMETRIE VARIABLEMETHOD FOR ESTIMATING THE NATURAL BOOST PRESSURE IN A PETROL THERMAL ENGINE EQUIPPED WITH A VARIABLE GEOMETRY TYPE TURBOCHARGER

La présente invention concerne de manière générale la commande des moteurs thermiques suralimentés de type essence. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à un procédé d’estimation de la pression de suralimentation naturelle dans un moteur thermique essence équipé d’un turbocompresseur de type à géométrie variable.The present invention generally relates to the control of supercharged gasoline-type thermal engines. More particularly, the invention relates to a method for estimating the natural boost pressure in a gasoline engine equipped with a variable geometry type turbocharger.

De manière générale, dans un véhicule automobile, le moteur thermique est piloté au moyen de lois de commande. Ces lois commandent les différents actionneurs du moteur thermique à partir notamment d’informations mesurées fournies par des capteurs et d’informations estimées fournies par des modèles d’estimation, ces informations représentant des paramètres et grandeurs physiques qui influencent le fonctionnement du moteur. La précision des informations de mesure et estimées est essentielle à un fonctionnement optimal de moteur thermique, pour répondre à des demandes de couple moteur et réduire les émissions polluantes.Generally speaking, in a motor vehicle, the heat engine is controlled by means of control laws. These laws control the different actuators of the heat engine based in particular on measured information provided by sensors and estimated information provided by estimation models, this information representing parameters and physical quantities which influence the operation of the engine. The precision of measurement and estimated information is essential for optimal operation of a thermal engine, to meet engine torque demands and reduce polluting emissions.

Dans le système d’alimentation en air du moteur thermique, la pression d’admission est la pression présente dans le répartiteur d’admission d’air qui va permettre de faire entrer l’air frais nécessaire à la combustion dans les cylindres du moteur. La pression d’admission détermine donc directement la charge en air du moteur pour un régime donné et un calage de distribution donné. Ainsi, afin d’obtenir une pression d’admission requise pour répondre à une demande de couple effectuée par le conducteur du véhicule, le calage de la distribution est adapté au régime moteur courant et les actionneurs du papillon des gaz et du turbocompresseur sont pilotés par des stratégies de régulation de la charge en air qui se basent sur une estimation d’une pression de suralimentation naturelle du moteur thermique.In the air supply system of the heat engine, the intake pressure is the pressure present in the air intake distributor which will allow the fresh air necessary for combustion to enter into the engine cylinders. The intake pressure therefore directly determines the air load of the engine for a given speed and a given valve timing. Thus, in order to obtain an intake pressure required to respond to a torque request made by the driver of the vehicle, the timing of the distribution is adapted to the current engine speed and the actuators of the throttle valve and the turbocharger are controlled by strategies for regulating the air load which are based on an estimate of the natural boost pressure of the heat engine.

La pression de suralimentation naturelle est la pression présente dans le répartiteur d’admission d’air du moteur lorsque le système d’alimentation en air fonctionne en accord acoustique, dans un régime de résonance, avec le papillon des gaz complètement ouvert et le turbocompresseur non activé. Ce régime de résonnance permet de bénéficier d'une suralimentation naturelle qui augmente le remplissage en air des cylindres du moteur, avec une pression d’admission qui est alors supérieure à la pression atmosphérique. La pression de suralimentation naturelle représente donc la performance maximale que peut atteindre le moteur thermique en termes de charge en air, et donc de couple moteur, en fonctionnement atmosphérique, pour un régime moteur et un calage de distribution donnés.Natural boost pressure is the pressure present in the engine air intake distributor when the air supply system is operating in acoustic tuning, in a resonant regime, with the throttle valve fully open and the turbocharger not activated. This resonance regime allows you to benefit from natural supercharging which increases the air filling of the engine cylinders, with an intake pressure which is then higher than atmospheric pressure. The natural boost pressure therefore represents the maximum performance that the heat engine can achieve in terms of air load, and therefore engine torque, in atmospheric operation, for a given engine speed and timing.

La pression de suralimentation naturelle est utilisée notamment pour l’estimation du remplissage en air des cylindres du moteur thermique, ainsi que pour la commande du papillon des gaz et du turbocompresseur.The natural boost pressure is used in particular for estimating the air filling of the cylinders of the thermal engine, as well as for controlling the throttle valve and the turbocharger.

A la , il est montré un diagramme illustrant les zones de fonctionnement d’un moteur thermique essence turbocompressé, avec l’évolution de la charge en air CH qui est indiquée en fonction du régime moteur RPM, pour un calage de distribution donné. La pression de suralimentation naturelle est présente dans une zone de transition TAS entre une zone de fonctionnement dite atmosphérique ZAT et une zone de fonctionnement dite suralimentée ZSA.To the , a diagram is shown illustrating the operating zones of a turbocharged gasoline engine, with the evolution of the air load CH which is indicated as a function of the engine speed RPM, for a given distribution timing. The natural boost pressure is present in a transition zone TAS between a so-called atmospheric operating zone ZAT and a so-called supercharged operating zone ZSA.

Ainsi, la pression de suralimentation naturelle permet de définir la zone atmosphérique ZAT dans laquelle le pilotage de la charge en air intervient via le papillon et la zone suralimentée ZSA dans laquelle le pilotage de la charge en air intervient via le turbocompresseur.Thus, the natural boost pressure makes it possible to define the atmospheric zone ZAT in which the air load is controlled via the throttle and the supercharged zone ZSA in which the air load is controlled via the turbocharger.

La connaissance de la pression de suralimentation naturelle est nécessaire pour coordonner et gérer le fonctionnement des actionneurs du papillon des gaz et du turbocompresseur. Lorsque la demande de couple effectuée par le conducteur nécessite d’avoir une pression d’admission dans le répartiteur d’air inférieure à la pression de suralimentation naturelle, le pilotage de la charge en air s’effectue à l’aide du papillon des gaz seul et le moteur fonctionne alors dans sa zone atmosphérique ZAT, comme un moteur atmosphérique. Lorsque la demande de couple nécessite d’avoir une pression d’admission supérieure à la pression de suralimentation naturelle, le turbocompresseur est activé et le moteur fonctionne alors dans sa zone suralimentée ZSA. Plus l’estimation de la pression de suralimentation naturelle est précise, meilleure est le pilotage de la charge en air aux abords de la zone de transition TAS. Une estimation précise de la pression de suralimentation naturelle est donc importante pour un pilotage optimal d’un moteur thermique suralimenté.Knowledge of natural boost pressure is necessary to coordinate and manage the operation of the throttle valve and turbocharger actuators. When the torque request made by the driver requires an intake pressure in the air distributor to be lower than the natural boost pressure, the air charge is controlled using the throttle valve alone and the engine then operates in its atmospheric zone HAZ, like an atmospheric engine. When the torque demand requires an intake pressure higher than the natural boost pressure, the turbocharger is activated and the engine then operates in its ZSA supercharged zone. The more precise the estimation of the natural boost pressure, the better the control of the air load around the TAS transition zone. A precise estimate of the natural boost pressure is therefore important for optimal control of a supercharged heat engine.

Dans l’état de la technique, il est connu d’estimer la pression de suralimentation naturelle du moteur thermique essence turbocompressé au moyen d’un modèle d’estimation basé typiquement sur une cartographie. En référence à la , un modèle d’estimation M_PSNr, sous la forme d’une cartographie, fournit une première estimation PSNr de la pression de suralimentation naturelle en fonction du régime moteur RPM et du calage de la distribution CAL. Le modèle d’estimation M_PSNr est établi pour des conditions de référence et la pression de suralimentation naturelle estimée PSNr est corrigée en fonction de l’altitude. La fonction de correction C_ALT reçoit en entrée une information de pression atmosphérique PAt et délivre en sortie un coefficient de correction altimétrique COR. Le coefficient de correction altimétrique COR est appliqué à la pression de suralimentation naturelle estimée PSNr afin d’obtenir une pression de suralimentation naturelle courante PSNc = COR x PSNr.In the state of the art, it is known to estimate the natural boost pressure of the turbocharged gasoline engine by means of an estimation model typically based on a map. In reference to the , an M_PSNr estimation model, in the form of a map, provides a first PSNr estimate of the natural boost pressure as a function of the engine speed RPM and the timing of the CAL distribution. The estimation model M_PSNr is established for reference conditions and the estimated natural boost pressure PSNr is corrected for altitude. The correction function C_ALT receives atmospheric pressure information PAt as input and delivers an altimeter correction coefficient COR as output. The altimeter correction coefficient COR is applied to the estimated natural boost pressure PSNr in order to obtain a current natural boost pressure PSNc = COR x PSNr.

Le modèle d’estimation décrit ci-dessus est un modèle empirique qui été conçu à l’origine pour les moteurs thermiques essence équipés d’un turbocompresseur à turbine à géométrie fixe, dit aussi turbocompresseur « TGF » par la suite. Des essais de roulage de véhicule en conditions froides (température extérieure inférieure à -10°C) réalisés par l’entité inventive ont fait apparaître que le modèle d’estimation susmentionné de la technique antérieure manque de précision pour les moteurs thermiques essence suralimentés de nouvelle génération, équipés d’un turbocompresseur à turbine à géométrie variable, dit aussi turbocompresseur « TGV » par la suite.The estimation model described above is an empirical model which was originally designed for gasoline thermal engines equipped with a fixed geometry turbine turbocharger, also called a “TGF” turbocharger subsequently. Vehicle running tests in cold conditions (external temperature less than -10°C) carried out by the inventive entity showed that the aforementioned estimation model of the prior art lacks precision for new supercharged gasoline thermal engines. generation, equipped with a variable geometry turbine turbocharger, also called “TGV” turbocharger subsequently.

A titre illustratif et relativement à l’inconvénient indiqué ci-dessus, il est montré à la des premiers et deuxièmes relevés, A et B, d’un roulage effectué en conditions froides, avec une température extérieure de -16°C, d’un véhicule équipé d’un moteur thermique essence ayant un turbocompresseur « TGV », qui est piloté en faisant appel au modèle d’estimation de la pression de suralimentation naturelle selon la technique antérieure. Les premiers relevés A, montrés en haut de la , sont des relevés de mesure des évolutions dans le temps (t) de la pression de suralimentation naturelle estimée PSNc donnée par le modèle d’estimation de la technique antérieure, la pression d’admission PAA et la pression d’air PPA en amont du papillon des gaz, avec la pression (P) indiquée en millibar (noté « mb ») et le temps indiqué en seconde (s). Les deuxièmes relevés B, montrés en bas de la , sont des relevés de mesure des évolutions dans le temps (t) de la position PP de l’actionneur du papillon des gaz et de la position PT de l’actionneur de la turbine à géométrie variable du turbocompresseur « TGV », avec la position d’actionneur (PA) indiquée en pourcent (%) de la dynamique totale d’actionnement et le temps indiqué en seconde (s).By way of illustration and in relation to the drawback indicated above, it is shown in first and second readings, A and B, of driving carried out in cold conditions, with an exterior temperature of -16°C, of a vehicle equipped with a gasoline thermal engine having a “TGV” turbocharger, which is controlled by using the natural boost pressure estimation model according to the prior art. The first A statements, shown at the top of the , are measurement records of the changes over time (t) of the estimated natural boost pressure PSNc given by the estimation model of the prior art, the inlet pressure PAA and the air pressure PPA upstream of the throttle valve, with the pressure (P) indicated in millibar (denoted “mb”) and the time indicated in second (s). The second B readings, shown at the bottom of the , are measurement readings of the changes over time (t) of the position PP of the throttle valve actuator and the position PT of the actuator of the variable geometry turbine of the “TGV” turbocharger, with the position of actuator (PA) indicated in percent (%) of the total actuation dynamic and the time indicated in second (s).

La zone ZG montré à la correspond à une plage de fonctionnement du moteur thermique dans laquelle le turbocompresseur « TGV » est inactif, avec la turbine ouverte (position PT) et le papillon des gaz (position PP) ouvert. Dans cette zone de fonctionnement ZG, la pression d’air PPA en amont du papillon des gaz est sensiblement égale à la pression de suralimentation naturelle réelle. Comme visible à la , il apparait dans cette zone ZG une erreur d’estimation EE1 entre la pression de suralimentation naturelle estimée PSNc et la pression de suralimentation naturelle réelle (représentée par PPA) qui est de l’ordre de 500 mb.The ZG area shown at corresponds to an operating range of the heat engine in which the “TGV” turbocharger is inactive, with the turbine open (PT position) and the throttle valve (PP position) open. In this ZG operating zone, the air pressure PPA upstream of the throttle valve is substantially equal to the actual natural boost pressure. As visible at , there appears in this zone ZG an estimation error EE1 between the estimated natural boost pressure PSNc and the real natural boost pressure (represented by PPA) which is of the order of 500 mb.

Le manque de précision susmentionnée de l’estimation de la pression de suralimentation naturelle résulte notamment en une mauvaise estimation du remplissage en air des cylindres du moteur thermique et une mauvaise gestion des actionneurs du pavillon des gaz et du turbocompresseur qui permettent la régulation de la pression d’admission. La gestion du couple moteur peut être affectée négativement par un suivi défectueux du remplissage en air.The aforementioned lack of precision in estimating the natural boost pressure results in particular in a poor estimation of the air filling of the cylinders of the thermal engine and poor management of the throttle horn and turbocharger actuators which allow pressure regulation. admission. Engine torque management can be negatively affected by faulty monitoring of air filling.

Il est souhaitable de proposer un procédé perfectionné ne présentant pas les inconvénients susmentionnés de la technique antérieure, pour une estimation plus fine de la pression de suralimentation naturelle dans un moteur thermique essence équipé d’un turbocompresseur de type à géométrie variable, et autorisant une simplification des essais de calibration et une réduction de la durée de réalisation de ceux-ci.It is desirable to propose an improved method which does not present the aforementioned drawbacks of the prior art, for a finer estimate of the natural boost pressure in a petrol engine equipped with a variable geometry type turbocharger, and allowing simplification calibration tests and a reduction in the time taken to carry them out.

Selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé mis en œuvre par ordinateur pour estimer la pression de suralimentation naturelle d’un moteur thermique essence équipé d’un turbocompresseur à turbine à géométrie variable, le procédé étant du type dans lequel la pression de suralimentation naturelle est estimée au moyen d’un modèle d’estimation alimenté par des informations représentatives d’une situation de vie courante du moteur thermique comprenant une information de régime moteur et une information de pression atmosphérique. Conformément à l’invention, lesdites informations comprennent également une information de mode de fonctionnement du moteur thermique et une information de température d’air à l’admission, l’information de mode de fonctionnement sélectionnant un bloc fonctionnel du modèle d’estimation correspondant à la situation de vie courante à laquelle est associé un calage de distribution déterminé du moteur thermique.According to a first aspect, the invention relates to a computer-implemented method for estimating the natural boost pressure of a gasoline engine equipped with a variable geometry turbine turbocharger, the method being of the type in which the pressure of natural supercharging is estimated by means of an estimation model supplied by information representative of a daily life situation of the heat engine including engine speed information and atmospheric pressure information. According to the invention, said information also includes operating mode information of the heat engine and intake air temperature information, the operating mode information selecting a functional block of the estimation model corresponding to the everyday life situation with which a determined distribution timing of the heat engine is associated.

Pour les moteurs thermiques munis de turbocompresseurs à turbine à géométrie variable, la pression de suralimentation naturelle est beaucoup plus élevée qu’avec un turbocompresseur à turbine à géométrie fixe. L’évolution de la pression de suralimentation naturelle est aussi plus importante vis-à-vis des conditions extérieures, non seulement de la pression atmosphérique, mais aussi de la température ambiante. En effet, pour une température ambiante faible, la densité de l’air étant plus importante à une puissance donnée de turbocompresseur, la pression en sortie du turbocompresseur sera plus élevée que pour une température ambiante standard de 25°C. De même, si la température en amont de la turbine du turbocompresseur est plus importante, pour une position donnée de la turbine, la puissance délivrée par la turbine augmente et la pression de suralimentation augmente donc également. Ces phénomènes sont moins sensibles avec un turbocompresseur à turbine à géométrie fixe car la perméabilité de sa turbine est supérieure à celle de la turbine à géométrie variable, ce qui entraîne une sensibilité moindre de la pression de suralimentation naturelle vis-à-vis des conditions extérieures. C’est la raison pour laquelle l’invention prend en compte la température de l’air à l’admission pour l’estimation de la pression de suralimentation naturelle, de façon à tenir compte de cette sensibilité accrue aux conditions extérieures due à la turbine à géométrie variable.For thermal engines equipped with variable geometry turbine turbochargers, the natural boost pressure is much higher than with a fixed geometry turbine turbocharger. The evolution of the natural boost pressure is also more important with respect to external conditions, not only atmospheric pressure, but also ambient temperature. Indeed, for a low ambient temperature, the air density being greater at a given turbocharger power, the pressure at the outlet of the turbocharger will be higher than for a standard ambient temperature of 25°C. Likewise, if the temperature upstream of the turbocharger turbine is greater, for a given position of the turbine, the power delivered by the turbine increases and the boost pressure therefore also increases. These phenomena are less sensitive with a turbocharger with a fixed geometry turbine because the permeability of its turbine is greater than that of the variable geometry turbine, which results in less sensitivity of the natural boost pressure to external conditions. . This is the reason why the invention takes into account the temperature of the air at the intake for the estimation of the natural boost pressure, so as to take into account this increased sensitivity to external conditions due to the turbine. with variable geometry.

Selon une caractéristique particulière, l’information de température d’air à l’admission représente la température de l’air à une entrée d’air de la turbine à géométrie variable.According to a particular characteristic, the air temperature information at the intake represents the temperature of the air at an air inlet of the variable geometry turbine.

Selon une autre caractéristique particulière, l’information de température d’air à l’admission est délivrée par un capteur de température placé à l’entrée d’air de la turbine à géométrie variable.According to another particular characteristic, the air temperature information at the intake is delivered by a temperature sensor placed at the air inlet of the variable geometry turbine.

En plaçant le capteur de température à l’entrée de la turbine à géométrie variable, l’invention permet une mesure de la température de l’air entrant au plus près de celle-ci, ce qui permet la prise en compte d’une condition aux bornes de la turbine, en l’occurrence la température, ayant un fort impact sur la précision du modèle d’estimation de la pression de suralimentation naturelle.By placing the temperature sensor at the inlet of the variable geometry turbine, the invention allows measurement of the temperature of the incoming air as close as possible to it, which allows a condition to be taken into account. at the terminals of the turbine, in this case the temperature, having a strong impact on the precision of the model for estimating the natural boost pressure.

Selon encore une autre caractéristique particulière, le bloc fonctionnel sélectionné du modèle d’estimation comprend une évaluation de la pression de suralimentation naturelle à une altitude de référence en fonction de l’information de régime moteur et de l’information de température d’air à l’admission et une correction altimétrique ultérieure de l’évaluation en fonction de l’information de régime moteur et de l’information de pression atmosphérique.According to yet another particular characteristic, the selected functional block of the estimation model comprises an evaluation of the natural boost pressure at a reference altitude as a function of the engine speed information and the air temperature information at admission and a subsequent altimeter correction of the evaluation based on the engine speed information and the atmospheric pressure information.

Selon encore une autre caractéristique particulière, le modèle d’évaluation est basé sur une cartographie, la cartographie comprenant une pluralité de sections correspondant à une pluralité de blocs fonctionnels du modèle d’estimation associés à différentes situations de vie du moteur thermique.According to yet another particular characteristic, the evaluation model is based on a map, the map comprising a plurality of sections corresponding to a plurality of functional blocks of the estimation model associated with different life situations of the heat engine.

L’invention concerne aussi un calculateur comportant une mémoire dans laquelle sont stockées des instructions de programme pour la mise en œuvre du procédé décrit brièvement ci-dessus. Selon une forme de réalisation particulière, le calculateur est un calculateur de contrôle moteur d'un véhicule.The invention also relates to a computer comprising a memory in which program instructions are stored for implementing the method described briefly above. According to a particular embodiment, the computer is an engine control computer for a vehicle.

L’invention concerne aussi un véhicule comprenant un calculateur comme indiqué ci-dessus.The invention also relates to a vehicle comprising a computer as indicated above.

D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous d’une forme de réalisation particulière de l’invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :Other advantages and characteristics of the present invention will appear more clearly on reading the detailed description below of a particular embodiment of the invention, with reference to the appended drawings, in which:

est un diagramme illustrant les zones de fonctionnement d’un moteur thermique essence turbocompressé. is a diagram illustrating the operating zones of a turbocharged gasoline engine.

est un bloc-diagramme simplifié montrant la solution de l’état de la technique pour estimer la pression de suralimentation naturelle d’un moteur thermique essence turbocompressé. is a simplified block diagram showing the prior art solution for estimating the natural boost pressure of a turbocharged gasoline engine.

montre des relevés de roulage de véhicule, dans des conditions froides, des pressions dans la boucle d’admission d’air d’un moteur thermique essence équipé d’un turbocompresseur de type à géométrie variable. shows vehicle running readings, in cold conditions, of pressures in the air intake loop of a gasoline engine equipped with a variable geometry type turbocharger.

est un bloc-diagramme de principe relatif à la mise en œuvre du procédé selon l’invention dans un moteur thermique essence équipé d’un turbocompresseur de type à géométrie variable. is a block diagram of principle relating to the implementation of the method according to the invention in a gasoline thermal engine equipped with a variable geometry type turbocharger.

montre schématiquement le traitement effectué dans le procédé de l’invention pour estimer la pression de suralimentation naturelle dans un moteur thermique essence équipé d’un turbocompresseur de type à géométrie variable. schematically shows the processing carried out in the method of the invention to estimate the natural boost pressure in a gasoline engine equipped with a variable geometry type turbocharger.

illustre une méthode pour déterminer la pression de suralimentation naturelle lors de la calibration du modèle d’estimation de celle-ci dans un moteur thermique essence équipé d’un turbocompresseur de type à géométrie variable. illustrates a method for determining the natural boost pressure during the calibration of the estimation model thereof in a gasoline engine equipped with a variable geometry type turbocharger.

montre des relevés de roulage montrant l’amélioration de la précision apportée par le procédé selon l’invention pour l’estimation de la pression de suralimentation naturelle, comparativement au procédé de la technique antérieure. shows driving readings showing the improvement in precision provided by the method according to the invention for the estimation of the natural boost pressure, compared to the method of the prior art.

En référence à la , dans la forme de réalisation particulière décrite ici, le procédé selon l’invention est mis en œuvre dans un calculateur de commande CCM d’un véhicule, tel qu’un calculateur de contrôle moteur, ayant à charge la commande d’un moteur thermique MT du véhicule. Le moteur thermique MT est un moteur essence suralimenté équipé d’un turbocompresseur de type à géométrie variable TC_GV.In reference to the , in the particular embodiment described here, the method according to the invention is implemented in a CCM control computer of a vehicle, such as an engine control computer, responsible for controlling a heat engine MT of the vehicle. The MT thermal engine is a supercharged gasoline engine equipped with a TC_GV variable geometry type turbocharger.

Un système logiciel embarqué SLE est contenu dans une mémoire MEM du calculateur CCM et a pour fonction la commande générale du moteur thermique MT. Les communications de données pour la commande du moteur thermique MT, entre le système logiciel embarqué SLE et différents actionneurs et capteurs du moteur thermique MT, sont réalisées typiquement à travers un réseau de communication de données du véhicule, par exemple un bus de type CAN (non représenté).An on-board software system SLE is contained in a MEM memory of the CCM computer and has the function of general control of the MT heat engine. The data communications for controlling the thermal engine MT, between the on-board software system SLE and various actuators and sensors of the thermal engine MT, are typically carried out through a vehicle data communication network, for example a CAN type bus ( not shown).

Le système logiciel embarqué SLE comprend notamment un module logiciel MOD_SAA chargé de la mise en œuvre de la stratégie de pilotage SAA de la boucle d’admission d’air.The SLE on-board software system notably includes a MOD_SAA software module responsible for implementing the SAA control strategy of the air intake loop.

Le module logiciel MOD_SAA inclut notamment un sous-module d’estimation ME_PSN, typiquement sous la forme d’une cartographie, et un sous-module logiciel MR_RA.The MOD_SAA software module includes in particular an estimation sub-module ME_PSN, typically in the form of a map, and a software sub-module MR_RA.

Le sous-module ME_PSN est chargé de fournir une estimation PSNe de la pression de suralimentation naturelle par la mise en œuvre du procédé selon l’invention. Le sous-module ME_PSN met en œuvre le procédé selon l’invention par l’exécution d’instructions de code de programme par un processeur (non représenté) du calculateur CCM.The ME_PSN submodule is responsible for providing a PSNe estimate of the natural boost pressure by implementing the method according to the invention. The ME_PSN submodule implements the method according to the invention by the execution of program code instructions by a processor (not shown) of the CCM calculator.

Le sous-module logiciel MR_RA est chargé de la régulation du remplissage en air des cylindres du moteur thermique MT et comprend notamment un bloc fonctionnel ME_RA de modèle d’estimation du remplissage en air et un bloc fonctionnel CDA de commande d’actionneurs. Le bloc de commande d’actionneurs CDA comporte une fonction CPP de commande de la position du papillon des gaz et une fonction CPT de commande de la position de la turbine à géométrie variable (non représentée) du turbocompresseur TC_GV. Les fonctions CPP et CPT délivrent des commandes de position PP et PT pour le papillon des gaz et la turbine à géométrie variable, respectivement.The software submodule MR_RA is responsible for regulating the air filling of the cylinders of the thermal engine MT and notably includes a ME_RA functional block for the air filling estimation model and a CDA functional block for controlling actuators. The CDA actuator control block includes a CPP function for controlling the position of the throttle valve and a CPT function for controlling the position of the variable geometry turbine (not shown) of the TC_GV turbocharger. The CPP and CPT functions provide PP and PT position commands for the throttle valve and variable geometry turbine, respectively.

Comme visible à la , le sous-module d’estimation ME_PSN reçoit en entrée une information de mode de fonctionnement MF, une information de régime moteur RPM, une information de pression atmosphérique PAt et une information de température d’air à l’admission TAA et délivre en sortie la pression de suralimentation naturelle estimée PSNe.As visible at , the estimation submodule ME_PSN receives as input operating mode information MF, engine speed information RPM, atmospheric pressure information PAt and air temperature information at the intake TAA and delivers as output the estimated natural boost pressure PSNe.

L’information de mode de fonctionnement MF est fournie au sous-module d’estimation ME_PSN par une stratégie de pilotage du moteur implantée dans le calculateur de contrôle moteur CCM. Cette stratégie de pilotage gère une pluralité de modes de fonctionnement, MF0,… MFn,… MFN, qui correspondent à différents réglages du moteur thermique MT, en particulier le calage de la distribution, adaptés pour répondre aux demandes du conducteur et au diverses situations de vie du moteur. L’information de régime moteur RPM est disponible dans le calculateur de contrôle moteur CCM et est fournie au sous-module d’estimation ME_PSN. L’information de pression atmosphérique PAt est fournie au sous-module d’estimation ME_PSN typiquement par un capteur de pression atmosphérique CPA disponible pour la gestion du moteur thermique MT. L’information de température d’air à l’admission TAA est fournie au sous-module d’estimation ME_PSN par un capteur de température CT localisé au niveau de l’entrée d’air du turbocompresseur TC_GV. Le sous-module d’estimation ME_PSN attribue, en fonction des entrées MF, RPM, PAt et TAA, une valeur à la pression de suralimentation naturelle estimée PSNe qui est déduite à partir des informations enregistrées dans sa cartographie.The operating mode information MF is provided to the estimation submodule ME_PSN by an engine control strategy implemented in the engine control computer CCM. This control strategy manages a plurality of operating modes, MF0,… MFn,… MFN, which correspond to different settings of the thermal engine MT, in particular the timing of the distribution, adapted to respond to the demands of the driver and to various driving situations. engine life. Engine speed RPM information is available in the CCM engine control computer and is provided to the ME_PSN estimation submodule. The atmospheric pressure information PAt is provided to the estimation submodule ME_PSN typically by an atmospheric pressure sensor CPA available for the management of the thermal engine MT. The air temperature information at the TAA intake is provided to the estimation submodule ME_PSN by a temperature sensor CT located at the air inlet of the turbocharger TC_GV. The estimation submodule ME_PSN assigns, based on the inputs MF, RPM, PAt and TAA, a value to the estimated natural boost pressure PSNe which is deduced from the information recorded in its map.

La pression de suralimentation naturelle estimée PSNe délivrée par le sous-module d’estimation ME_PSN est exploitée par le sous-module d’estimation ME_RA pour établir une estimation du remplissage en air des cylindres du moteur thermique MT.The estimated natural boost pressure PSNe delivered by the estimation sub-module ME_PSN is used by the estimation sub-module ME_RA to establish an estimate of the air filling of the cylinders of the thermal engine MT.

La pression de suralimentation naturelle estimée PSNe est exploitée également par les fonctions CPP et CPT du bloc de commande d’actionneurs CDA pour établir la commande de position du papillon des gaz et la commande de position de la turbine à géométrie variable du turbocompresseur TC_GV.The estimated natural boost pressure PSNe is also used by the CPP and CPT functions of the CDA actuator control block to establish the position control of the throttle valve and the position control of the variable geometry turbine of the TC_GV turbocharger.

Comme représenté schématiquement à la , le moteur thermique MT comporte une boucle d’admission d’air ayant essentiellement un filtre à air FA, un débitmètre d’air DEB, un boitier de papillon des gaz PD, le turbocompresseur TC_GV, une sonde Lambda SL, des capteurs de pression MAP et APP mesurant respectivement la pression d’admission PAA et la pression d’air PPA en amont du papillon des gaz, et des circuits de recirculation des gaz d’échappement de type « haute pression » avec une vanne EGR_HP et de type « basse pression » avec une vanne EGR_BP. Des échangeurs thermiques ET1 et ET2 sont prévus pour le refroidissement respectivement du flux d’air compressé en sortie du turbocompresseur TC_GV et du flux de gaz d’échappement en sortie de la vanne EGR_BP.As shown schematically in , the thermal engine MT comprises an air intake loop essentially having an air filter FA, an air flow meter DEB, a throttle valve housing PD, the turbocharger TC_GV, a Lambda SL probe, pressure sensors MAP and APP measuring respectively the intake pressure PAA and the air pressure PPA upstream of the throttle valve, and the exhaust gas recirculation circuits of the "high pressure" type with an EGR_HP valve and of the "low" type pressure” with an EGR_BP valve. Heat exchangers ET1 and ET2 are provided for cooling respectively the flow of compressed air leaving the turbocharger TC_GV and the flow of exhaust gas leaving the EGR_BP valve.

Le filtre à air FA assure le filtrage d’un flux d’air frais entrant AIR. Le débitmètre d’air DEB fournit la mesure du débit du flux d’air frais entrant AIR dont la température susmentionnée TAA est mesurée par le capteur CT au plus près de l’entrée d’air du turbocompresseur TC_GV. Le turbocompresseur TC_GV assure une montée en pression réglable du flux d’air frais entrant AIR pour la suralimentation en air. Le réglage de la géométrie variable de la turbine d’air du turbocompresseur TC_GV est piloté par la commande de position PT susmentionnée. Le refroidissement du flux d’air compressé par l’échangeur thermique ET1 autorise un meilleur remplissage en air des cylindres du moteur thermique MT. Le boitier de papillon des gaz PD reçoit la commande de position PP susmentionnée pour doser la quantité d’air frais admis dans les cylindres du moteur thermique MT.The FA air filter ensures the filtering of a flow of fresh air entering AIR. The DEB air flow meter provides the measurement of the flow rate of the incoming fresh air flow AIR whose aforementioned temperature TAA is measured by the CT sensor as close as possible to the air inlet of the TC_GV turbocharger. The TC_GV turbocharger ensures an adjustable pressure rise in the fresh air flow entering AIR for air supercharging. The adjustment of the variable geometry of the air turbine of the TC_GV turbocharger is controlled by the aforementioned PT position control. Cooling the compressed air flow by the ET1 heat exchanger allows better air filling of the cylinders of the MT thermal engine. The PD throttle valve body receives the aforementioned PP position control to meter the quantity of fresh air admitted into the cylinders of the MT thermal engine.

En référence plus particulièrement à la , il est maintenant décrit plus en détail l’architecture et le fonctionnement du sous-module d’estimation ME_PSN chargé d’établir la pression de suralimentation naturelle estimée PSNe.With particular reference to the , the architecture and operation of the estimation submodule ME_PSN responsible for establishing the estimated natural boost pressure PSNe is now described in more detail.

De manière générale, conformément au procédé de l’invention, il est considéré en premier lieu le mode de fonctionnement courant du moteur thermique qui impose un réglage adéquat du calage de la distribution pour une demande de régime moteur et de charge donnée. Cela permet de prendre compte indirectement, de manière comportementale, les conditions aux bornes de la turbine à géométrie variable du turbocompresseur. De plus, le procédé de l’invention considère également la température d’air à l’admission pour améliorer la prise compte des conditions extérieures de température et des effets thermiques concomitants en entrée du turbocompresseur.Generally speaking, in accordance with the method of the invention, the current operating mode of the heat engine is firstly considered, which requires adequate adjustment of the timing of the distribution for a given engine speed and load request. This makes it possible to take into account indirectly, in a behavioral manner, the conditions at the terminals of the variable geometry turbine of the turbocharger. In addition, the method of the invention also considers the air temperature at the intake to improve the taking into account of external temperature conditions and the concomitant thermal effects at the inlet of the turbocharger.

Comme visible à la , le sous-module d’estimation ME_PSN est organisé en N blocs fonctionnels BL0 à BLN correspondant respectivement aux N modes de fonctionnement MF0 à MFN susmentionnés du moteur thermique MT. L’information de mode de fonctionnement MF sélectionne le bloc fonctionnel chargé de l’estimation, ici le bloc BLn à titre illustratif. Le bloc BLn comprend une fonction d’estimation CATn, une fonction de correction altimétrique FC et un multiplicateur Mx.As visible at , the estimation submodule ME_PSN is organized into N functional blocks BL0 to BLN corresponding respectively to the aforementioned N operating modes MF0 to MFN of the thermal engine MT. The operating mode information MF selects the functional block responsible for the estimation, here the block BLn for illustration purposes. The BLn block includes a CATn estimation function, an FC altimeter correction function and a Mx multiplier.

La fonction CATn est une section dédiée au bloc BLn d’une cartographie d’estimation pour une altitude de référence déterminée. La fonction CATn délivre une pression de suralimentation naturelle estimée PSNrn, pour l’altitude de référence susmentionnée, qui correspond aux informations entrantes RPM et TAA. La fonction de correction altimétrique FC reçoit les informations entrantes RPM et PAt et délivre en sortie un coefficient de correction altimétrique CR. Le coefficient de correction altimétrique CR est appliqué à la pression de suralimentation naturelle estimée PSNrn afin d’obtenir la pression de suralimentation naturelle estimée courante PSNe = CR x PSNrn qui correspond aux informations entrantes MF, RPM, TAA et PAt.The CATn function is a section dedicated to the BLn block of an estimation map for a determined reference altitude. The CATn function outputs an estimated natural boost pressure PSNrn, for the aforementioned reference altitude, which corresponds to the incoming RPM and TAA information. The altimeter correction function FC receives the incoming RPM and PAt information and outputs an altimeter correction coefficient CR. The altimeter correction coefficient CR is applied to the estimated natural boost pressure PSNrn in order to obtain the current estimated natural boost pressure PSNe = CR x PSNrn which corresponds to the incoming information MF, RPM, TAA and PAt.

Dans la présente invention, la cartographie du modèle d’estimation de la pression de suralimentation naturelle est réalisée à l’aide d’une gamme d’essais type dans les différentes conditions de régime moteur, de mode de fonctionnement et de température extérieure pour une altitude de référence.In the present invention, the mapping of the natural boost pressure estimation model is carried out using a range of typical tests under the different conditions of engine speed, operating mode and external temperature for a reference altitude.

La illustre la détermination de la pression de suralimentation naturelle PSN lors de ces essais pour un mode de fonctionnement MF donné, à un régime moteur RPM et des conditions extérieures de température TAA et de pression atmosphérique PAt imposées. La pression de suralimentation naturelle PSN est obtenue dans le répartiteur d’admission d’air lorsque le papillon des gaz est pleinement ouvert et que la turbine à géométrie variable l’est aussi (turbocompresseur inactif). A la , la pression de suralimentation naturelle PSN correspond au premier point P_PSN pour lequel la pression d’admission PAA et la pression d’air PPA en amont du papillon des gaz sont égales, en ayant alors PSN = PAA=PPA.There illustrates the determination of the natural boost pressure PSN during these tests for a given MF operating mode, at an engine speed RPM and imposed external conditions of temperature TAA and atmospheric pressure PAt. The natural boost pressure PSN is obtained in the air intake distributor when the throttle valve is fully open and the variable geometry turbine is also open (turbocharger inactive). To the , the natural boost pressure PSN corresponds to the first point P_PSN for which the inlet pressure PAA and the air pressure PPA upstream of the throttle valve are equal, then having PSN = PAA=PPA.

A titre comparatif et afin de faire apparaître clairement l’amélioration en termes de précision apportée par le procédé d’estimation selon l’invention, les relevés de roulage A de la relatifs à la technique antérieure ont été repris à la en y superposant la courbe obtenue avec le procédé de l’invention de la pression de suralimentation naturelle estimée PSNe dans les mêmes conditions de roulage, à savoir une température extérieure de -16°C, et le même véhicule équipé d’un moteur thermique essence avec un turbocompresseur de type à géométrie variable. Comme visible à la , dans la zone ZG, l’erreur d’estimation EE2 entre la pression PSNe de suralimentation naturelle estimée conformément l’invention et la pression de suralimentation naturelle réelle (représentée par PPA) est de l’ordre de 100 mb au point considéré, alors que celle EE1 entre la pression PSNc de suralimentation naturelle estimée conformément à la technique antérieure et la pression de suralimentation naturelle réelle (représentée par PPA) est de l’ordre de 500 mb.For comparison and in order to clearly show the improvement in terms of precision provided by the estimation method according to the invention, the rolling readings A of the relating to the prior art have been taken up in the by superimposing the curve obtained with the method of the invention of the estimated natural boost pressure PSNe under the same driving conditions, namely an exterior temperature of -16°C, and the same vehicle equipped with a gasoline engine with a variable geometry type turbocharger. As visible at , in the ZG zone, the estimation error EE2 between the natural boost pressure PSNe estimated in accordance with the invention and the real natural boost pressure (represented by PPA) is of the order of 100 mb at the point considered, then that that EE1 between the natural boost pressure PSNc estimated in accordance with the prior art and the actual natural boost pressure (represented by PPA) is of the order of 500 mb.

Le procédé selon l’invention permet d’obtenir une pression de suralimentation naturelle estimée beaucoup plus proche de la pression réelle, quel que soit le point de fonctionnement du moteur thermique et les conditions extérieures de pression atmosphérique et de température. Le procédé selon l’invention prend avantageusement en compte la température extérieure via la température d’air à l’admission. Il permet également une meilleure prise en compte du point de fonctionnement du moteur en termes de calage de distribution en s’adaptant au mode de fonctionnement courant du moteur thermique. Le calage de la distribution, à l’admission et à l’échappement, en fonction de la demande du conducteur en termes de régime moteur et de couple, est avantageusement pris en compte via le mode de fonctionnement courant du moteur thermique.The method according to the invention makes it possible to obtain an estimated natural boost pressure much closer to the actual pressure, whatever the operating point of the heat engine and the external conditions of atmospheric pressure and temperature. The method according to the invention advantageously takes into account the outside temperature via the inlet air temperature. It also allows better consideration of the engine's operating point in terms of timing by adapting to the current operating mode of the heat engine. The timing of the distribution, inlet and exhaust, depending on the driver's request in terms of engine speed and torque, is advantageously taken into account via the current operating mode of the thermal engine.

Le procédé selon l’invention permet une meilleure performance de la stratégie d’estimation de la pression de suralimentation naturelle. Il en résulte un meilleur pilotage du remplissage en air du moteur thermique et donc une meilleure prestation de conduite pour le conducteur.The method according to the invention allows better performance of the strategy for estimating the natural boost pressure. This results in better control of the air filling of the thermal engine and therefore better driving performance for the driver.

Par ailleurs, le procédé selon l’invention offre un autre avantage appréciable qui est que le modèle d’estimation est plus simple à calibrer que celui de la technique antérieure, ce qui procure un gain de temps et d’efficacité pour la mise au point.Furthermore, the method according to the invention offers another appreciable advantage which is that the estimation model is simpler to calibrate than that of the prior technique, which provides a saving of time and efficiency for the development. .

Bien que le procédé selon l’invention soit conçu pour les applications avec turbocompresseur à turbine à géométrie variable, il peut être utilisé également sans inconvénient pour les applications avec turbocompresseur à turbine à géométrie fixe, ce qui facilite la standardisation.Although the method according to the invention is designed for applications with a variable geometry turbine turbocharger, it can also be used without disadvantage for applications with a fixed geometry turbine turbocharger, which facilitates standardization.

Le procédé selon l’invention est bien adapté pour répondre aux besoins du pilotage du moteur thermique essence de nouvelle génération adoptant le cycle de combustion de Miller couplé à un turbocompresseur avec turbine à géométrie variable. Cette solution de motorisation thermique essence se généralise dans le but de réduire les émissions polluantes dans le cadre des réglementations dite « Euro7 » pour l’Europe, « Sulev30 » pour les Etats-Unis d’Amérique et « China7 » pour la Chine.The method according to the invention is well suited to meet the needs of controlling the new generation gasoline thermal engine adopting the Miller combustion cycle coupled to a turbocharger with variable geometry turbine. This gasoline thermal engine solution is becoming widespread with the aim of reducing polluting emissions within the framework of regulations known as “Euro7” for Europe, “Sulev30” for the United States of America and “China7” for China.

L’invention ne se limite pas à la forme de réalisation particulière qui a été décrite ici à titre d’exemple. L’homme du métier, selon les applications de l’invention, pourra apporter différentes modifications et variantes entrant dans le champ de protection de l’invention.The invention is not limited to the particular embodiment which has been described here by way of example. A person skilled in the art, depending on the applications of the invention, may make different modifications and variants falling within the scope of protection of the invention.

Claims (8)

Procédé mis en œuvre par ordinateur pour estimer la pression de suralimentation naturelle (PSNe) d’un moteur thermique essence équipé d’un turbocompresseur à turbine à géométrie variable (MT, TC_GV), ledit procédé étant du type dans lequel ladite pression de suralimentation naturelle est estimée au moyen d’un modèle d’estimation (ME_PSN) alimenté par des informations représentatives d’une situation de vie courante dudit moteur thermique comprenant une information de régime moteur (RPM) et une information de pression atmosphérique (PAt), caractérisé en ce que lesdites informations comprennent également une information de mode de fonctionnement (MF) dudit moteur thermique (MT) et une information de température d’air à l’admission (TAA), ladite information de mode de fonctionnement (MF) sélectionnant un bloc fonctionnel (BLn) dudit modèle d’estimation (ME_PSN) correspondant à ladite situation de vie courante à laquelle est associé un calage de distribution déterminé dudit moteur thermique (MT).Computer-implemented method for estimating the natural boost pressure (PSNe) of a gasoline engine equipped with a variable geometry turbine turbocharger (MT, TC_GV), said method being of the type in which said natural boost pressure is estimated by means of an estimation model (ME_PSN) supplied by information representative of a daily life situation of said heat engine comprising engine speed information (RPM) and atmospheric pressure information (PAt), characterized in that said information also includes operating mode information (MF) of said heat engine (MT) and inlet air temperature information (TAA), said operating mode information (MF) selecting a functional block (BLn) of said estimation model (ME_PSN) corresponding to said everyday life situation with which is associated a determined distribution timing of said heat engine (MT). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite information de température d’air à l’admission (TAA) représente la température de l’air à une entrée d’air de ladite turbine à géométrie variable (TC_GV).Method according to claim 1, characterized in that said inlet air temperature information (TAA) represents the temperature of the air at an air inlet of said variable geometry turbine (TC_GV). Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite information de température d’air à l’admission (TAA) est délivrée par un capteur de température (CT) placé à ladite entrée d’air de ladite turbine à géométrie variable (TC_GV).Method according to claim 2, characterized in that said inlet air temperature information (TAA) is delivered by a temperature sensor (CT) placed at said air inlet of said variable geometry turbine (TC_GV) . Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit bloc fonctionnel sélectionné (BLn) dudit modèle d’estimation (ME_PSN) comprend une évaluation (CATn, PSNrn) de ladite pression de suralimentation naturelle à une altitude de référence en fonction de ladite information de régime moteur (RPM) et de ladite information de température d’air à l’admission (TAA) et une correction altimétrique ultérieure (FC) de ladite évaluation en fonction de ladite information de régime moteur (RPM) et de ladite information de pression atmosphérique (PAt).Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said selected functional block (BLn) of said estimation model (ME_PSN) comprises an evaluation (CATn, PSNrn) of said natural boost pressure at a reference altitude as a function of said engine speed information (RPM) and said intake air temperature information (TAA) and a subsequent altimeter correction (FC) of said evaluation as a function of said engine speed information (RPM) and of said atmospheric pressure information (PAt). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit modèle d’évaluation (ME_PSN) est basé sur une cartographie, ladite cartographie comprenant une pluralité de sections (CATn) correspondant à une pluralité de dits blocs fonctionnels (BLn) dudit modèle d’estimation (ME_PSN) associés à différentes dites situations de vie dudit moteur thermique (MT).Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said evaluation model (ME_PSN) is based on a mapping, said mapping comprising a plurality of sections (CATn) corresponding to a plurality of said functional blocks (BLn ) of said estimation model (ME_PSN) associated with different said life situations of said thermal engine (MT). Calculateur (CCM) comportant une mémoire (MEM) stockant des instructions de programme (MOD_SAA, ME_PSN) pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5.Computer (CCM) comprising a memory (MEM) storing program instructions (MOD_SAA, ME_PSN) for implementing the method according to any one of claims 1 to 5. Calculateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit calculateur est un calculateur de contrôle moteur (CCM) d'un véhicule.Computer according to claim 6, characterized in that said computer is an engine control computer (CCM) of a vehicle. Véhicule comprenant un calculateur (CCM) selon la revendication 6 ou 7.Vehicle comprising a computer (CCM) according to claim 6 or 7.
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