EP2464848A1 - Estimation du debit d'air d'un moteur de vehicule automobile - Google Patents

Estimation du debit d'air d'un moteur de vehicule automobile

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EP2464848A1
EP2464848A1 EP10742203A EP10742203A EP2464848A1 EP 2464848 A1 EP2464848 A1 EP 2464848A1 EP 10742203 A EP10742203 A EP 10742203A EP 10742203 A EP10742203 A EP 10742203A EP 2464848 A1 EP2464848 A1 EP 2464848A1
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EP
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engine
entering
qtotal
delay
estimation method
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10742203A
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German (de)
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Inventor
Vincent Talon
Laurent Fontvieille
Guillaume Martin
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Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Definitions

  • FIG. 1 illustrates a conventional geometry of a powertrain, which comprises a motor 1 supplied with air by an intake path 16 comprising an air filter 2 in the vicinity of the air inlet, a compressor 3, a heat exchanger 4 said charge air radiator, an intake flap 5 to reach an intake manifold 6.
  • a first solution not shown known under the name Anglo-Saxon EGR (Exhaust Gas Recirculation) high pressure, consists of a recirculation of the exhaust gas from the engine outlet to the admission of the engine 6.
  • a second solution known as low pressure EGR denomination, consists of a recirculation 10 of a portion of the exhaust gas recovered to the vehicle outlet, after passing through the turbine 8, connected to the compressor 3 to drive it in rotation, and different dispositi fs of treatment 9 as an oxidation catalyst and / or a particulate filter, for their readmission to the inlet of the compressor 3.
  • the non-recirculated exhaust gas portion is discharged into the atmosphere 11.
  • An EGR valve 12 allows the amount of low pressure gas to be recirculated.
  • One or more cooler (s) charge air 13 are arranged on the low pressure recirculation lane 10, downstream of the supercharger compressor 3.
  • the operation of these high and low pressure EGR solutions reduces the pollution released into the atmosphere by decreasing more precisely the amount of nitrogen oxides (NOx) released.
  • the low pressure EGR has the advantage of not reducing the flow rate through the compressor, unlike the high pressure EGR.
  • this low-pressure recirculation solution the flow of exhaust gas following the recirculation is very long, which induces a limited reactivity of the low-pressure EGR flow control.
  • the object of the invention is a solution for estimating the amount of fresh air entering the engine of a powertrain obviating the drawbacks mentioned above.
  • the invention is based on a method for estimating the quantity of fresh air (Qmot) or the quantity of recirculated low pressure exhaust gas (Qegr_bp_mot) entering the engine of a powertrain for a vehicle. automobile, characterized in that it comprises a step of estimating the delay of these gases between their entry into an intake lane and their arrival in the engine of the powertrain.
  • the estimation of the delay may comprise the implementation of the calculation by a transfer function (H2):
  • Td is a delay coefficient
  • the transfer function (H2) can be approximated by a fraction of two polynomials:
  • the transfer function (H2) can be approximated by the multiplication of several polynomial fractions.
  • H2 H1 is a first-order filter that is written:
  • Tp is a first-order time constant.
  • the delay coefficient (Td) and / or the first-order time constant (Tp) can be calculated as a function of the total flow (Qtotal) entering the engine according to a learning obtained by low-pressure EGR valve slots made for several loads (Nmot) of the engine.
  • the delay coefficient (Td) and / or the first-order time constant (Tp) can be estimated by one of the following functions:
  • the estimation method may include a measurement of the air flow (Qdeb) entering the intake path by a flow meter, and then an estimate of the air flow entering the engine (Qmot) based on the estimate. the delay of the air to reach the engine.
  • the estimation method may include an estimate of the recirculated low pressure exhaust gas flow rate through the recirculation route and then an estimate of the recirculated exhaust gas flow entering the engine (Qegr_bp_mot) based on the estimate of the delay of these recirculated exhaust gases to reach the engine.
  • the estimation of the flow of recirculated low pressure gas through the recirculation channel can be obtained by applying a Saint Venant equation, from the measurement of the differential pressure (diffPegr_bp) across the EGR valve by a differential sensor and the measurement of temperature by a temperature sensor (Tegr_bp).
  • the invention also relates to a powertrain comprising an intake path for conveying fresh air to an engine after passing through a compressor, an exhaust path comprising a turbine linked to the compressor, and a recirculation path for the gases. exhaust between an area of the exhaust path downstream of the turbine and a zone of the intake path upstream of the compressor, characterized in that it comprises a central unit (UCE) which implements the method estimating the amount of fresh air (Qmot) or the amount of recirculated low pressure exhaust gas (Qegr_bp_mot) entering the engine (1) as described above.
  • UCE central unit
  • the invention also relates to a computer medium comprising a computer program implementing the method for estimating the quantity of fresh air (Qmot) or the quantity of recirculated low pressure exhaust gas (Qegr_bp_mot) entering the engine. as previously described.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a powertrain as described above.
  • Figure 1 schematically shows a powertrain of a motor vehicle.
  • FIG. 2 diagrammatically represents a method for estimating the air flow entering the engine block of a powertrain according to one embodiment of the invention.
  • FIGS. 3a and 3b illustrate an example of evolution of flow rates obtained for respectively the opening and closing of the low pressure EGR valve of a powertrain whose engine operates at a speed of 1500 rpm and a pressure in the engine. 1.32 bar collector according to the embodiment of the invention.
  • FIGS. 4a and 4b represent the values of the parameters Td, Tp of the functional device for estimating the air flow entering the power unit of a powertrain as a function of the engine flow in a closing and opening phase of the EGR valve.
  • FIG. 5 represents a diagram of the process implemented by the different blocks of the functional device for estimating the air flow entering the power unit of a powertrain according to the embodiment of the invention.
  • FIG. 6 represents a diagram of the method implemented by the different blocks of the functional device according to a variant of the embodiment of the invention.
  • the embodiment of the invention is based on a powertrain comprising the elements shown in Figure 1, and managed by a control unit not shown, which can present a hardware architecture and / or software (hardware and / or software) to implement the method of estimating the air flow entering the cylinders, and control the powertrain, including fuel injection, based on this estimate.
  • This method can be implemented totally or partially using a computer program placed on a computer medium used by the central unit.
  • FIG. 2 represents a functional illustration of the method implemented according to the invention for estimating the Qmot air flow entering the cylinders of the engine. It comprises a first block 21 estimating the total flow Qtotal entering the cylinders of the engine from the measurement of the pressure measured or estimated at the intake manifold Pcol and engine speed Nmot.
  • a second block 22 receives as input the calculations of the second and third blocks 22, 23, and finally calculates the estimate of the air flow Qmot entering the engine.
  • Qegr_bp_mot represents the flow of recirculated gas through the low pressure EGR path entering the engine.
  • the first block 21 estimates the total flow rate Qtotal entering the cylinders, including the Qmot airflow and recirculated EGR flow Qegr_bp_mot. It is determined from the pressure measurements in the intake manifold Pcol and the engine speed Nmot, using a polynomial model according to the following equation:
  • the different coefficients Ai are determined empirically, from powertrain tests on a stabilized test bench, according to a training for example by the least squares method, performed on a full field of engine speed and load.
  • the other three blocks 22, 23, 24 together form a delay estimator.
  • the last two blocks 23, 24 form a filter between the flow rate measured by the flowmeter Qdeb and the air flow entering the engine Qmot, obtained by the combination of a first-order filter, implemented in the third block. 23 and a pad function, implemented in the fourth block 24.
  • the set of these two blocks 23, 24 therefore implements a filter H which can be written in the following form:
  • K is the gain of the filter
  • Td a delay coefficient, in second
  • Tp a time constant of the first order.
  • a method chosen for these tests is based on the following conditions:
  • the gases recirculated by the low-pressure EGR consist only of flue gases
  • FIGS. 3a and 3b illustrate an example of results obtained for respectively opening and closing of the EGR valve for an engine operating at a speed of 1500 rpm and a pressure in the manifold of 1.32 bar.
  • the curves 31, 32 and 31 ', 32' respectively represent the flow rate values at the level of the flow meter 15 and then at the motor as a function of time, in each of these transition phases, before a convergence after a certain period of time. time to the same value in steady state.
  • the curves 33, 34 and 33 ', 34' of FIGS. 4a and 4b respectively represent the values of these parameters Td, Tp as a function of the motor flow Qtotal in a closing and opening phase of the EGR valve 12.
  • H2 represents the approximation of the delay, implemented in the fourth block 24.
  • the coefficients a 1 and b 1 of the polynomials P k and Q 1 are calculated offline, with a chosen time step.
  • the values are stored in a memory of the central unit, and mapped according to the value of Td, which depends on the total flow.
  • the Padé polynomial described above can be decomposed into several lower order polynomials, to reduce the discontinuities on strong transient regimes.
  • the function H2 could finally be written in the following form:
  • H2 (s) (aO + ai s + ... a6 s 6 ) / (bO + b1 s 1 + ... b6 s 6 )
  • the set of coefficients Nij and Dij are then deduced from the values of the coefficients ai and bj.
  • FIG. 5 represents a diagram of the process finally implemented by the different blocks 21, 22, 23, 24 for estimating the air flow rate entering the engine cylinders and taking up the steps and calculation methods explained above.
  • the delay estimator 23 ', 24' retains the same form as before and is expressed by the following formula:
  • the concept of the invention is applicable to any type of powertrain of the diesel or gasoline type.

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Abstract

Procédé d'estimation de la quantité d'air frais (Qmot) ou de la quantité de gaz d'échappement basse pression recirculés (Qegr_bp_mot) entrant dans le moteur (1) d'un groupe motopropulseur pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à estimer le retard de ces gaz entre leur entrée dans une voie d'admission (16) et leur arrivée dans le moteur (1) du groupe motopropulseur.

Description

Estimation du débit d'air d'un moteur de véhicule automobile
L'invention concerne un procédé d'estimation de la quantité d'air frais entrant dans le moteur d'un groupe motopropulseur pour véhicule automobile. Elle concerne aussi un groupe motopropulseur et un véhicule automobile en tant que tels mettant en œuvre un tel procédé, ainsi qu'un support informatique comprenant un programme d'ordinateur mettant en œuvre tout ou partie de ce procédé. II existe dans l'état de la technique des solutions pour lutter contre la pollution provoquée par les gaz d'échappement des véhicules automobiles. La figure 1 illustre une géométrie classique d'un groupe motopropulseur, qui comprend un moteur 1 alimenté en air par une voie d'admission 16 comprenant un filtre à air 2 au voisinage de l'entrée d'air, un compresseur 3, un échangeur 4 dit radiateur d'air de suralimentation, un volet d'admission 5 pour atteindre un collecteur d'admission 6. Pour diminuer l'émission en Nox des gaz d'échappement sortant sur l'échappement 7 du véhicule, une première solution non représentée, connue sous la dénomination anglo-saxonne d'EGR (Exhaust Gaz Recirculation) haute pression, consiste en une recirculation des gaz d'échappement depuis la sortie du moteur jusqu'à l'admission du moteur 6. Une seconde solution, connue sous sa dénomination d'EGR basse pression, consiste en une recirculation 10 d'une partie des gaz d'échappement récupérés vers la sortie du véhicule, après leur passage par la turbine 8, liée au compresseur 3 afin de l'entraîner en rotation, et différents dispositifs de traitements 9 comme un catalyseur d'oxydation et/ou un filtre à particules, pour leur réadmission à l'entrée du compresseur 3. La partie de gaz d'échappement non recirculée est évacuée dans l'atmosphère 11. Une vanne EGR 12 permet de régler la quantité de gaz basse pression à recirculer. Un ou plusieurs refroidisseur(s) d'air de suralimentation 13 sont disposés sur la voie de recirculation basse pression 10, en aval du compresseur 3 de suralimentation. Le fonctionnement de ces solutions EGR haute et basse pression permet de réduire la pollution rejetée dans l'atmosphère en diminuant plus précisément la quantité d'oxydes d'azote (NOx) rejetés. L'EGR basse pression présente l'avantage de ne pas réduire le débit traversant le compresseur, au contraire de l'EGR haute pression. Toutefois, avec cette solution de recirculation basse pression, le parcourt des gaz d'échappement suivant la recirculation est très long, ce qui induit une réactivité restreinte de la commande du débit EGR basse pression. De plus, dans les phases transitoires pour lesquelles le débit EGR basse pression est changeant, il devient difficile d'estimer la quantité d'air frais atteignant les cylindres du moteur 1. La mesure donnée par un débitmètre 15 positionné en amont du compresseur est insuffisante car éloignée du moteur. L'air frais mesuré au niveau du débitmètre atteint le moteur avec un retard important, de l'ordre de plusieurs centaines de millisecondes, du fait de la longueur de la voie d'admission 16 et de la perturbation engendrée par l'arrivée proche de l'entrée d'air des gaz d'échappement recirculés, dont le débit est lui-même changeant et non estimé. Cette mauvaise connaissance du débit d'air frais entrant dans les cylindres du moteur pendant les régimes transitoires entraîne des périodes d'injection trop riche de carburant, de l'ordre de 2, puisque le groupe motopropulseur prend en compte une valeur erronée égale à celle mesurée par le débitmètre. Il en résulte une mauvaise optimisation du groupe motopropulseur, ainsi qu'une augmentation de la pollution générée. Le but de l'invention est une solution d'estimation de la quantité d'air frais entrant dans le moteur d'un groupe motopropulseur obviant aux inconvénients cités précédemment. A cet effet, l'invention repose sur un procédé d'estimation de la quantité d'air frais (Qmot) ou de la quantité de gaz d'échappement basse pression recirculés (Qegr_bp_mot) entrant dans le moteur d'un groupe motopropulseur pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à estimer le retard de ces gaz entre leur entrée dans une voie d'admission et leur arrivée dans le moteur du groupe motopropulseur.
L'estimation du retard peut comprendre la mise en œuvre du calcul par une fonction de transfert (H2) :
H2 (s) = exp(-Td.s)
Où Td est un coefficient de retard.
La fonction de transfert (H2) peut être approximée par une fraction de deux polynômes :
H2k,l (s) = Pk (s) / Ql (s) = (aO + ai s+...ak sk) / (bO + b1 s1+...bl s')
Où les coefficients (ai et bj) de respectivement les deux polynômes (Pk et
Ql) sont calculés offline.
L'ordre des deux polynômes peut être choisi en respectant la relation k=l
>= 4.
La fonction de transfert (H2) peut être approximée par la multiplication de plusieurs fractions de polynômes.
L'estimation du retard peut comprendre la mise en œuvre du calcul par une fonction de transfert (H) : H = H1. H2 où H1 est un filtre du premier ordre qui s'écrit :
H1 (s) = 1 / (1 + Tp.s)
Où Tp est une constante de temps du premier ordre. Le coefficient de retard (Td) et/ou la constante de temps du premier ordre (Tp) peuvent être calculés en fonction du débit total (Qtotal) entrant dans le moteur selon un apprentissage obtenu par des créneaux de vanne EGR basse pression réalisés pour plusieurs charges (Nmot) du moteur. Le coefficient de retard (Td) et/ou la constante de temps du premier ordre (Tp) peuvent être estimés par l'une des fonctions suivantes :
Td = Do + D1 / Qtotal ou Td = Eo exp(-E1 Qtotal) ou
Tp = Bo + B1 / Qtotal ou Tp = Co exp(-C1 Qtotal) Le débit total (Qtotal) entrant dans le moteur peut être estimé à partir des mesures de pression dans le collecteur d'admission (Pcol) et du régime moteur (Nmot), à l'aide d'un modèle polynomial selon l'équation suivante : Qtotal = (A1 + A2 Nmot + A3 Nmot2) + (A4 + A5 Nmot + A6 Nmot2) Pcol où les différents coefficients (Ai) sont déterminés empiriquement, ou le débit total (Qtotal) entrant dans le moteur peut être estimé à partir des mesures de pression dans le collecteur d'admission (Pcol) et de la température (Tcol) dans le collecteur d'admission, à l'aide d'un modèle polynomial selon l'équation suivante :
Qtotal = (A1 +A2Nmot+A3Nmot2) + (A4+A5Nmot+A6Nmot2) Pcol/(r.Tcol) où r est la constante des gaz parfaits, égale à 287 J/kg/K.
Le procédé d'estimation peut comprendre une mesure du débit d'air (Qdeb) entrant dans la voie d'admission par un débitmètre, puis une estimation du débit d'air entrant dans le moteur (Qmot) sur la base de l'estimation du retard de l'air pour atteindre le moteur. Le procédé d'estimation peut comprendre une estimation du débit de gaz d'échappement recirculés basse pression par la voie de recirculation puis une estimation du débit de gaz d'échappement recirculés entrant dans le moteur (Qegr_bp_mot) sur la base de l'estimation du retard de ces gaz d'échappement recirculés pour atteindre le moteur.
L'estimation du débit de gaz recirculés basse pression par la voie de recirculation peut être obtenue par l'application d'une équation de type Saint Venant, à partir de la mesure de la pression différentielle (diffPegr_bp) aux bornes de la vanne EGR par un capteur différentiel et de la mesure de la température par un capteur de température (Tegr_bp).
L'invention porte aussi sur un groupe motopropulseur comprenant une voie d'admission pour conduire de l'air frais vers un moteur après passage dans un compresseur, une voie d'échappement comprenant une turbine liée au compresseur, et une voie de recirculation des gaz d'échappement entre une zone de la voie d'échappement en aval de la turbine et une zone de la voie d'admission en amont du compresseur, caractérisé en ce qu'il comprend une unité centrale (UCE) qui met en œuvre le procédé d'estimation de la quantité d'air frais (Qmot) ou de la quantité de gaz d'échappement basse pression recirculés (Qegr_bp_mot) entrant dans le moteur (1 ) tel que décrit précédemment. L'invention porte aussi sur un support informatique comprenant un programme informatique mettant en œuvre le procédé d'estimation de la quantité d'air frais (Qmot) ou de la quantité de gaz d'échappement basse pression recirculés (Qegr_bp_mot) entrant dans le moteur tel que décrit précédemment. L'invention porte aussi sur un véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur tel que décrit précédemment.
Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d'un mode d'exécution particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
La figure 1 représente schématiquement un groupe motopropulseur de véhicule automobile.
La figure 2 représente schématiquement un procédé d'estimation du débit d'air entrant dans le bloc moteur d'un groupe motopropulseur selon un mode d'exécution de l'invention.
Les figures 3a et 3b illustrent un exemple d'évolution de débits obtenus pour respectivement l'ouverture et la fermeture de la vanne EGR basse pression d'un groupe motopropulseur dont le moteur fonctionne à un régime de 1500 tr/min et une pression dans le collecteur de 1.32 bar selon le mode d'exécution de l'invention.
Les figures 4a et 4b représentent les valeurs des paramètres Td, Tp du dispositif fonctionnel d'estimation du débit d'air entrant dans le bloc moteur d'un groupe motopropulseur en fonction du débit moteur dans une phase de fermeture et d'ouverture de la vanne EGR.
La figure 5 représente un diagramme du procédé mis en œuvre par les différents blocs du dispositif fonctionnel d'estimation du débit d'air entrant dans le bloc moteur d'un groupe motopropulseur selon le mode d'exécution de l'invention. La figure 6 représente un diagramme du procédé mis en œuvre par les différents blocs du dispositif fonctionnel selon une variante du mode d'exécution de l'invention.
Le mode d'exécution de l'invention repose sur un groupe motopropulseur comprenant les éléments représentés sur la figure 1 , et géré par une unité de contrôle non représentée, qui peut présenter une architecture matérielle et/ou logicielle (hardware et/ou software) pour mettre en œuvre le procédé d'estimation du débit d'air entrant dans les cylindres, et commander le groupe motopropulseur, notamment l'injection de carburant, sur la base de cette estimation. Ce procédé peut être mis en œuvre totalement ou partiellement à l'aide d'un programme d'ordinateur placé sur un support informatique utilisé par l'unité centrale.
Le concept de l'invention consiste à estimer le phénomène de retard explicité auparavant dans les phases transitoires, entre la mesure du débit d'air frais entrant dans la voie d'admission et son entrée réelle dans le moteur, du fait notamment du mélange réalisé en amont du compresseur avec des gaz d'échappement basse pression recirculés et de la longueur de la voie d'admission. L'unité centrale estime ce retard et en tient compte dans sa gestion du groupe motopropulseur, pour atteindre une performance grandement améliorée. La figure 2 représente une illustration fonctionnelle du procédé mis en œuvre selon l'invention pour estimer le débit d'air Qmot entrant dans les cylindres du moteur. Il comprend un premier bloc 21 d'estimation du débit total Qtotal entrant dans les cylindres du moteur à partir de la mesure de la pression mesurée ou estimée au niveau du collecteur d'admission Pcol et du régime du moteur Nmot. Il comprend ensuite un second bloc 22 de calcul d'un paramètre de retard afin d'estimer le retard dû à la voie d'admission 16 en fonction du débit total obtenu précédemment. En parallèle, un troisième bloc 23 modifie la valeur du débit d'air frais Qdeb mesuré par le débitmètre 15 afin de tenir compte d'une perte de charge et de l'effet du mélange. Enfin, un quatrième bloc 24 est un modélisateur de retard : il reçoit en entrée les calculs des second et troisième blocs 22, 23, et calcule finalement l'estimation du débit d'air Qmot entrant dans le moteur. L'ensemble tient de plus compte de la relation suivante entre les différents débits : Qtotal = Qmot + Qegr_bp_mot
Où Qegr_bp_mot représente le débit de gaz recirculés par la voie EGR basse pression entrant dans le moteur.
Un mode d'exécution détaillé du procédé mis en œuvre au niveau de chacun de ces quatre blocs fonctionnels va maintenant être décrit.
Le premier bloc 21 estime le débit total Qtotal entrant dans les cylindres, incluant le débit d'air Qmot et le débit EGR recirculé Qegr_bp_mot. Il est déterminé à partir des mesures de pression dans le collecteur d'admission Pcol et du régime moteur Nmot, à l'aide d'un modèle polynomial selon l'équation suivante :
Qtotal = (A1 + A2 Nmot + A3 Nmot2) + (A4 + A5 Nmot + A6 Nmot2) Pcol
Les différents coefficients Ai sont déterminés empiriquement, à partir d'essais du groupe motopropulseur sur un banc d'essai stabilisé, selon un apprentissage par exemple par la méthode des moindres carrés, réalisé sur un champ complet de régime et de charge du moteur.
En variante, il est possible de doter le groupe motopropulseur d'un capteur de température du collecteur pour obtenir une mesure de cette température Tcol, et de modifier légèrement le calcul de ce premier bloc 21 afin de le baser sur cette température, selon la formule suivante :
Qtotal = (A1 +A2Nmot+A3Nmot2) + (A4+A5Nmot+A6Nmot2) Pcol/(r.Tcol) Où r est la constante des gaz parfaits, égale à 287 J/kg/K.
Les trois autres blocs 22, 23, 24 forment ensemble un estimateur du retard.
Les deux derniers blocs 23, 24 forment un filtre entre le débit mesuré par le débitmètre Qdeb et le débit d'air entrant dans le moteur Qmot, obtenu par l'association d'un filtre du premier ordre, mis en œuvre dans le troisième bloc 23 et d'une fonction de padé, mise en œuvre dans le quatrième bloc 24. L'ensemble de ces deux blocs 23, 24 met donc en œuvre un filtre H qui peut s'écrire de la forme suivante :
H(s) = Qmot/Qdeb = K. exp(-Td.s) / (1 + Tp.s)
Où K est le gain du filtre, Td un coefficient de retard, en seconde, et Tp une constante de temps du premier ordre. Les différents paramètres précédents caractérisant le filtre H sont obtenus par un apprentissage lors d'essais réalisés en simulation.
Une méthode choisie pour ces essais est basée sur les conditions suivantes :
- les gaz recirculés par l'EGR basse pression ne sont composés que de gaz brûlés ;
- tous les réglages du moteur sont fixes, comme le motif d'injection, la position des vannes et volets... ;
- des créneaux de vanne EGR basse pression sont réalisés pour plusieurs charges du moteur. Cette méthode permet d'obtenir différentes valeurs de débit total Qtotal en réponse à différents cycles d'ouverture et de fermeture de la vanne EGR 12. Pour chaque essai, les valeurs du débit total Qtotal, du débit traversant le débitmètre 15 Qdeb et le débit de gaz frais Qmot entrant dans le moteur sont mémorisés. Les figures 3a et 3b illustrent un exemple de résultats obtenus pour respectivement l'ouverture et la fermeture de la vanne EGR pour un moteur fonctionnant à un régime de 1500 tr/min et une pression dans le collecteur de 1.32 bar. Les courbes 31 , 32, et 31 ', 32' représentent respectivement les valeurs de débit au niveau du débitmètre 15 puis au niveau du moteur en fonction du temps, dans chacune de ces phases de transition, avant une convergence au bout d'un certain temps vers la même valeur en régime stabilisé. Suite à la méthode d'apprentissage mise en œuvre, les paramètres Td et Tp sont déterminés en fonction du débit total moteur Qtotal, alors que K=1. Les courbes 33, 34 et 33', 34' des figures 4a et 4b représentent respectivement les valeurs de ces paramètres Td, Tp en fonction du débit moteur Qtotal dans une phase de fermeture et d'ouverture de la vanne EGR 12.
Finalement, le filtre H peut aussi s'écrire de la forme suivante :
H(s) = Qmot/Qdeb = [1 / (1 + Tp.s)] exp(-Td.s) = H1 (s) H2(s) H1 représente le filtre du premier ordre, mis en œuvre dans le troisième bloc 23, qu'on peut aussi écrire ainsi, puisque Tp est une fonction du débit total entrant dans le moteur :
H1 (s) = 1 / (1 + Tp(Qtotal).s) On choisira d'approximer Tp(Qtotal) selon l'une des formules suivantes : Tp = Bo + B1 / Qtotal ou Tp = Co exp(-C1 Qtotal)
De plus, H2 représente l'approximation du retard, mise en œuvre dans le quatrième bloc 24.
On choisira d'approximer Td (Qtotal) selon l'une des formules suivantes : Td = Do + D1 / Qtotal ou Td = Eo exp(-E1 Qtotal)
La formulation mathématique exp(-Td.s) de la fonction H2 est approximée par la méthode de Padé, selon une fraction de deux polynômes selon la formule suivante :
H2k,l (s) = Pk (s) / Ql (s) = (aO + ai s+...ak sk) / (bO + b1 s1+...bl s')
II est avantageux de choisir k=l >= 4, par exemple k = I = 6, puisque les temps de transfert sont inférieurs à la seconde.
Les coefficients ai et bj de respectivement les polynômes Pk et Ql sont calculés offline, avec un pas temporel choisi. Les valeurs sont stockées dans une mémoire de l'unité centrale, et cartographiées en fonction de la valeur de Td, qui dépend du débit total.
Selon une réalisation avantageuse, le polynôme de Padé décrit précédemment peut être décomposé en plusieurs polynômes d'ordre inférieur, pour réduire les discontinuités sur des forts régimes transitoires. Ainsi, dans le cas où on choisit k = I = 6, la fonction H2 pourrait finalement s'écrire sous la forme suivante :
H2(s) = (aO + ai s+...a6 s6) / (bO + b1 s1+...b6 s6)
= [(N01 + N11 s + N21 s2) / (D01 + D1 1 s + D21 s2)]
X [(N02 + N12 s + N22 s2) / (D02 + D12 s + D22 s2)] X [(N03 + N13 s + N23 s2) / (D03 + D13 s + D23 s2)]
L'ensemble des coefficients Nij et Dij sont alors déduits des valeurs des coefficients ai et bj.
La figure 5 représente un diagramme du procédé finalement mis en œuvre par les différents blocs 21 , 22, 23, 24 pour estimer le débit d'air entrant dans les cylindres du moteur et reprenant les étapes et méthodes de calcul explicitées précédemment.
Une variante du calcul précédent consiste non plus à estimer le débit d'air Qmot entrant dans le moteur mais à estimer le débit Qegr_bp_mot de gaz recirculés par la voie EGR basse pression entrant dans le moteur. Cette variante de calcul est équivalente puisque les différents débits sont liés par la relation suivante :
Qtotal = Qmot + Qegr_bp_mot
Pour mettre en œuvre cette variante, il est possible dans un premier temps d'évaluer le débit EGR Qmegr_bp au niveau de la vanne EGR 12 par une équation de type Saint Venant, à partir de la mesure de la pression différentielle diffPegr_bp aux bornes de la vanne 12 par un capteur différentiel et de la mesure de la température par un capteur de température Tegr_bp. Cette estimation est mise en œuvre dans un cinquième bloc 25' du procédé, les quatre autres blocs 21 ', 22', 23', 24' restant similaires (figure 6).
Nous obtenons les différentes équations résumées dans le tableau suivant :
Où les différents paramètres sont définis dans le tableau suivant
La pression différententielle aux bornes de la vanne est définie par 5 l'équation : diffPegr_bp = Pav - Pap
Dans cette variante de réalisation, l'estimateur de retard 23', 24' conserve la même forme que précédemment et s'exprime par la formule suivante :
10 H(S) = ^egr-bp-mot = K " exPv Td • s)
*--egr_bp l + Tp - s La même méthode que précédemment est appliquée pour finaliser le calcul par cette variante, dont la méthode globale est résumée dans le diagramme de la figure 6. L'invention précédente a été explicitée dans le cadre d'un groupe motopropulseur équipé d'une recirculation basse pression uniquement. Toutefois, le principe reste applicable à un groupe motopropulseur présentant d'autres géométries, et comprenant par exemple une seconde boucle de recirculation haute pression, et/ou d'autres dispositifs de post- traitements des gaz d'échappement, d'autres échangeurs ou by-pass...
De plus, le concept de l'invention est applicable sur tout type de groupes motopropulseurs de type diesel ou essence.

Claims

Revendications
1. Procédé d'estimation de la quantité d'air frais (Qmot) ou de la quantité de gaz d'échappement basse pression recirculés (Qegr_bp_mot) entrant dans le moteur (1 ) d'un groupe motopropulseur pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à estimer le retard de ces gaz entre leur entrée dans une voie d'admission (16) et leur arrivée dans le moteur (1 ) du groupe motopropulseur.
2. Procédé d'estimation selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'estimation du retard comprend la mise en œuvre du calcul par une fonction de transfert (H2) :
H2 (s) = exp(-Td.s)
Où Td est un coefficient de retard.
3. Procédé d'estimation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la fonction de transfert (H2) est approximée par une fraction de deux polynômes :
H2k,l (s) = Pk (s) / Ql (s) = (aO + ai s+...ak sk) / (bO + b1 s1+...bl s') Où les coefficients (ai et bj) de respectivement les deux polynômes (Pk et Ql) sont calculés offline.
4. Procédé d'estimation selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend le choix de l'ordre des deux polynômes selon la relation k=l >= 4.
5. Procédé d'estimation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fonction la fonction de transfert (H2) est approximée par la multiplication de plusieurs fractions de polynômes.
6. Procédé d'estimation selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'estimation du retard comprend la mise en œuvre du calcul par une fonction de transfert (H) : H = H1. H2
où H1 est un filtre du premier ordre qui s'écrit :
H1 (s) = 1 / (1 + Tp.s)
Où Tp est une constante de temps du premier ordre.
7. Procédé d'estimation selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le coefficient de retard (Td) et/ou la constante de temps du premier ordre (Tp) sont calculés en fonction du débit total (Qtotal) entrant dans le moteur (1 ) selon un apprentissage obtenu par des créneaux de vanne EGR (12) basse pression réalisés pour plusieurs charges (Nmot) du moteur.
8. Procédé d'estimation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le coefficient de retard (Td) et/ou la constante de temps du premier ordre (Tp) sont estimés par l'une des fonctions suivantes :
Td = Do + D1 / Qtotal ou Td = Eo exp(-E1 Qtotal) ou
Tp = Bo + B1 / Qtotal ou Tp = Co exp(-C1 Qtotal)
9. Procédé d'estimation selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le débit total (Qtotal) entrant dans le moteur (1 ) est estimé à partir des mesures de pression dans le collecteur d'admission (Pcol) et du régime moteur (Nmot), à l'aide d'un modèle polynomial selon l'équation suivante : Qtotal = (A1 + A2 Nmot + A3 Nmot2) + (A4 + A5 Nmot + A6 Nmot2) Pcol Où les différents coefficients (Ai) sont déterminés empiriquement,
Ou en ce que le débit total (Qtotal) entrant dans le moteur (1 ) est estimé à partir des mesures de pression dans le collecteur d'admission (Pcol) et de la température (Tcol) dans le collecteur d'admission, à l'aide d'un modèle polynomial selon l'équation suivante : Qtotal = (A1 +A2Nmot+A3Nmot2) + (A4+A5Nmot+A6Nmot2) Pcol/(r.Tcol) Où r est la constante des gaz parfaits, égale à 287 J/kg/K.
10. Procédé d'estimation selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une mesure du débit d'air (Qdeb) entrant dans la voie d'admission (16) par un débitmètre (15), puis une estimation du débit d'air entrant dans le moteur (Qmot) sur la base de l'estimation du retard de l'air pour atteindre le moteur.
11. Procédé d'estimation selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une estimation du débit de gaz d'échappement recirculés basse pression par la voie de recirculation (10) puis une estimation du débit de gaz d'échappement recirculés entrant dans le moteur (Qegr_bp_mot) sur la base de l'estimation du retard de ces gaz d'échappement recirculés pour atteindre le moteur.
12. Procédé d'estimation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'estimation du débit de gaz recirculés basse pression par la voie de recirculation (10) est obtenue par l'application d'une équation de type Saint Venant, à partir de la mesure de la pression différentielle (diffPegr_bp) aux bornes de la vanne EGR (12) par un capteur différentiel et de la mesure de la température par un capteur de température (Tegr_bp).
13. Groupe motopropulseur comprenant une voie d'admission (16) pour conduire de l'air frais vers un moteur (1 ) après passage dans un compresseur (3), une voie d'échappement comprenant une turbine (8) liée au compresseur (3), et une voie de recirculation (10) des gaz d'échappement entre une zone de la voie d'échappement en aval de la turbine (8) et une zone de la voie d'admission (16) en amont du compresseur (3), caractérisé en ce qu'il comprend une unité centrale (UCE) qui met en œuvre le procédé d'estimation de la quantité d'air frais (Qmot) ou de la quantité de gaz d'échappement basse pression recirculés (Qegr_bp_mot) entrant dans le moteur (1 ) selon l'une des revendications précédentes.
14. Support informatique comprenant un programme informatique mettant en œuvre le procédé d'estimation de la quantité d'air frais (Qmot) ou de la quantité de gaz d'échappement basse pression recirculés (Qegr_bp_mot) entrant dans le moteur (1 ) selon l'une des revendications 1 à 12.
15. Véhicule automobile comprenant un groupe motopropulseur selon la revendication 13.
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