EP2812550A1 - Procédé et système de diagnostic de l'admission d'air dans un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile - Google Patents

Procédé et système de diagnostic de l'admission d'air dans un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile

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Publication number
EP2812550A1
EP2812550A1 EP13702419.6A EP13702419A EP2812550A1 EP 2812550 A1 EP2812550 A1 EP 2812550A1 EP 13702419 A EP13702419 A EP 13702419A EP 2812550 A1 EP2812550 A1 EP 2812550A1
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EP
European Patent Office
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exhaust
richness
internal combustion
combustion engine
exhaust gas
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13702419.6A
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German (de)
English (en)
Inventor
Remy BRUNEL
Laurent Fontvieille
Ludovic Martin
Olivier Grondin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP2812550A1 publication Critical patent/EP2812550A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1493—Details
    • F02D41/1495—Detection of abnormalities in the air/fuel ratio feedback system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
    • F02D41/0072—Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow
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    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the technical field of the invention is the control of the admission of gases into an engine, and more particularly the diagnosis of leaks of air admitted.
  • the amount of nitrogen oxides produced by a diesel engine is strongly related to the quantities of air, fuel and inert gases included in the reaction mixture admitted to the engine cylinders.
  • the amount of inert gases may be varied by controlling the opening of a partial exhaust gas recirculation (EGR) valve included in a circuit of the same name.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • the partial exhaust gas recirculation circuit connects the exhaust circuit and the intake circuit via a passage section whose size is regulated by the EGR valve.
  • a first configuration called a high pressure EGR circuit, consists of communicating the intake circuit downstream of the compressor with the exhaust circuit upstream of the turbine. This configuration is called high pressure because it is located in a high pressure zone due to the supercharging.
  • a second configuration involves communicating the intake circuit upstream of the compressor with the exhaust system downstream of the turbine. This configuration is called low pressure because it is located in an area of the engine in which the pressure is lower than the supercharging pressure.
  • a motor can be equipped with either one or both configurations, or both configurations simultaneously.
  • the amount of air admitted is generally determined by a flowmeter, it is also advantageous to diagnose the reliability.
  • a diagnosis of plausibility of the flowmeter is currently being made to determine whether there is a presence of leakage on admission.
  • the principle is based on a criterion defined by the ratio between the estimation of the air entering the engine and the measurement coming from the flow meter (rh air ).
  • the criterion is determined by the following equation:
  • This criterion makes it possible to define three cases according to its value and a diagnostic threshold which integrates the dispersions of the system. It is thus possible to determine a nominal operation of the flowmeter, an inlet leak downstream of the compressor or a flowmeter fault, an intake leak upstream of the compressor or a flowmeter fault.
  • the criterion ⁇ ⁇ does not take into account the flow rates of the exhaust gases recirculated by the low pressure EGR circuit and the high pressure EGR circuit.
  • this diagnosis has its coverage area reduced sharply. The detection of leaks on admission will become more and more difficult if not impossible if the EGR is still active.
  • An object of the invention is to reliably detect leaks on admission.
  • Another object of the invention is to detect leaks at the inlet when the partial recirculation of the exhaust gas is active.
  • a method for diagnosing the air intake in an internal combustion engine of a motor vehicle is provided, the internal combustion engine being provided with a turbocharger and at least one of a partial recirculation circuit of the combustion gases. low pressure exhaust and partial gas recirculation circuit high pressure exhaust. The method comprises the following steps:
  • the exhaust richness is measured by means of a richness probe disposed in an exhaust pipe of the internal combustion engine,
  • a diagnostic criterion is determined by realizing the relationship between the measurement of the exhaust richness and the estimate of the exhaust richness
  • a diagnostic signal is issued depending on the result of the comparison.
  • the magnitude set characterizing the operation of the internal combustion engine may include estimates of the intake flow rate, the high pressure EGR flow rate, the ratio of upstream and downstream pressures of the high pressure EGR valve and the inlet manifold pressure and low pressure EGR flow.
  • the pressure ratio upstream and downstream of the high-pressure EGR valve can be estimated as a function of the differential pressure measurements on either side of said valve.
  • the exhaust richness can be estimated by performing a mass balance of representative volumes of the partial recirculation circuit of the high pressure exhaust gas and the partial recirculation circuit of the low pressure exhaust gas.
  • the representative volume of the high pressure partial exhaust gas recirculation circuit may include the volume of the intake manifold.
  • the representative volume of the low pressure partial exhaust gas recirculation circuit may include the volume of the intake manifolds, the low pressure EGR output and the compressor.
  • a system for diagnosing the air intake of the internal combustion engine of a motor vehicle the internal combustion engine being equipped with a turbocharger, and at least one of a partial recirculation circuit of low pressure exhaust gas and a partial recirculation circuit of the high pressure exhaust gas.
  • the system comprises a means for estimating the richness at the exhaust, a means for determining the diagnostic criterion, a comparator and at least one memory, the means for determining the diagnostic criterion being able to determine a diagnostic criterion in function of the signal received from the means for estimating the richness at the exhaust and as a function of the signal received from the richness probe disposed in an exhaust pipe of the internal combustion engine, the comparator being able to compare the signal received from the means for determining the diagnostic criterion for the signal received from at least one memory comprising at least one diagnostic threshold integrating the dispersions of the internal combustion engine, the comparator outputting a signal depending on the result of the comparison.
  • the method and the system have the advantage of using the exhaust richness probe in addition to an estimator to ensure leak diagnosis and plausibility of the flow meter measurement in the presence of EGR.
  • FIG. 1 illustrates an internal combustion engine equipped with a low pressure EGR and a high pressure EGR
  • FIG. 2 illustrates the diagnostic method
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 connected to a turbocharger 2 and provided with a low pressure EGR circuit 3 and a high pressure EGR circuit 4.
  • turbocharger 2 comprises a compressor 2a connected to a turbine 2b.
  • the turbine 2b can be of variable geometry.
  • a fresh air intake pipe 5 is connected to the inlet of the compressor 2a.
  • the output of the compressor 2a is connected to the intake manifold 1a of the internal combustion engine via a heat exchanger 6.
  • the exhaust manifold 1b of the internal combustion engine is connected to the inlet of the turbine 2b.
  • the outlet of the turbine 2b is connected to the exhaust pipe 7 which is provided with a catalytic oxidation device 8 and a particulate filter 9.
  • the low-pressure EGR circuit 3 comprises an exhaust flap 10 disposed in the exhaust duct 7 downstream of the catalytic oxidation device 8 and the particulate filter 9 and a low pressure EGR duct 11 firstly upstream of the exhaust flap 10 and secondly upstream of the compressor 2a.
  • the low-pressure EGR line 11 is provided with a low-pressure heat exchanger 12 arranged upstream of the exhaust flap and a low-pressure EGR valve 13 disposed downstream of the low-temperature heat exchanger.
  • pressure 12 the gases flowing from the exchanger to the low pressure EGR valve.
  • the exhaust gas flow rate of the low-pressure EGR circuit is controlled by the low-pressure EGR valve 13. However, given the low pressure ratio across this valve, the flap of the low-pressure EGR valve 13 is also used.
  • Exhaust 10 which increases the pressure ratio across the valve EGR low pressure when it is fully open and the desired flow is not achieved.
  • the exhaust gas passing through the low pressure EGR circuit 3 is cooled before being reintroduced upstream of the compressor 2a.
  • the high-pressure EGR circuit 4 comprises a high-pressure EGR line 14 stitched on the one hand between the outlet of the compressor 2a and the intake manifold 1a and on the other hand between the exhaust manifold and the inlet of the turbine 2b.
  • the high-pressure EGR line 14 is provided with a high-pressure EGR valve 15.
  • the exhaust gas flow rate of the EGR circuit at high Pressure is controlled by the high-pressure EGR valve 15.
  • Exhaust gases passing through the high-pressure EGR circuit 4 are not cooled. Their flow is determined by means of a differential pressure sensor at the terminals of the high-pressure EGR valve 15 and the Barré Saint Venant equation.
  • the response time of the low pressure EGR circuit 3 is lower than that of the high pressure EGR circuit 4 because its length is greater.
  • T am b the ambient temperature
  • Patm the atmospheric pressure
  • the temperature in the intake manifold Ti is estimated from the temperature Tu of the gases at the outlet of the heat exchanger
  • This diagnostic criterion is general, which makes it possible to use it both in sequential operation (high pressure or low pressure EGR) and in mixed operation (high pressure and low pressure EGR simultaneously) of the partial recirculation circuits of the exhaust gases. .
  • the estimate F 2 , e st of the richness at the exhaust can be obtained by the following equation:
  • Fi, est estimation of the composition of gases at admission rh f : fuel flow
  • Stoichiometry richness is a constant that depends on the fuel used.
  • the fuel flow is assumed to be equal to the set point in the case of an ideal injector.
  • the suction flow is estimated by a model described below.
  • the estimation of the composition of the gases at the intake can be obtained by integrating the differential equation which governs the evolution of the composition of the gases on admission. This amounts to making a mass balance on the equivalent volume of the EGR circuit concerned.
  • the balance of the high-pressure EGR involves a volume corresponding to the intake manifold. In order to carry out the assessment mass, it is posited that the inputs of this volume are the flow of the compressor and the flow of the EGR at high pressure while the output is the flow sucked by the engine.
  • the low pressure EGR balance implies a volume corresponding to a volume located upstream of the intake manifold. This volume includes that of the intake lines, the output of the low-pressure EGR circuit and the compressor. The inputs of this volume are the air flow and the low pressure EGR flow, while the output is the compressor flow.
  • This equation is integrated to obtain the estimate of exhaust richness.
  • the flow of high pressure EGR is calculated via the Baré Saint Venant equation:
  • T avt the temperature upstream of the turbine
  • the pressure upstream of the turbine is not measured. It is obtained by summing the measurement of the inlet pressure and the differential pressure measured at the high-pressure EGR valve.
  • the low pressure EGR flow rate is calculated as follows:
  • the diagnostic criterion SF 2 can be rewritten as follows:
  • Figure 2 illustrates the method of diagnosing the air intake which comprises the following steps:
  • a set of quantities involved in the estimation of the exhaust richness is determined.
  • This first step can be decomposed into sub-steps, during which we estimate the flow sucked by applying equation 8, the flow of EGR at high pressure by applying equation 9, the ratio of pressures upstream and downstream of the high pressure EGR valve as a function of the differential pressure measurements at the terminals of said high pressure EGR valve and the pressure in the intake manifold by applying equation 10 and the EGR flow rate at low pressure by applying equation 11.
  • the exhaust richness is estimated by applying Equations 4, 6 and 7.
  • the exhaust richness is measured by means of a wealth probe.
  • the diagnostic criterion is determined by applying equation 3.
  • the diagnostic criterion is compared with at least one diagnostic threshold integrating the dispersions of the system.
  • a diagnostic signal is issued depending on the result of the comparison made during the fifth step.
  • Figure 3 illustrates the diagnostic system of the air intake 30 which is connected at the input to a wealth sensor 31 disposed in the exhaust pipe 7 downstream of the turbine.
  • the air intake diagnostic system 30 comprises an exhaust richness estimation means 32, a diagnostic criterion determining means 33, a comparator 34 and at least one memory 35.
  • the means for determining the diagnostic criterion 32 is connected at input to the richness probe 31 and to the estimation means of the richness at the exhaust 32, and at the output at an input of the comparator 34.
  • the means for estimating the exhaust richness 32 applies equation 4.
  • the signal emitted by the exhaust richness estimation means 32 is used by the means for determining the diagnostic criterion 33 applying the equation 3 to determine the diagnostic criterion.
  • the comparator 34 is able to compare the signal received from the means for determining the diagnostic criterion 33 with the signal received from at least one memory 35 comprising at least one diagnostic threshold integrating the dispersions of the powertrain.
  • the comparator 35 outputs a signal dependent on the comparison.
  • the method and system for determining a diagnostic criterion makes it possible to detect an intake leakage even when the partial recirculation of the exhaust gas is in operation.

Landscapes

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Abstract

Procédé de diagnostic de l'admission d'air du moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, le moteur étant muni d'un turbocompresseur et d'un circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression (3) et/ou un circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement à haute pression (4). Le procédé comprend les étapes suivantes : on détermine des grandeurs caractérisant le fonctionnement du moteur, on estime la richesse à l'échappement, on mesure la richesse à l'échappement par l'intermédiaire d'une sonde de richesse (31) disposée dans une conduite d'échappement (7) du moteur à combustion interne, on détermine un critère de diagnostic en réalisant le rapport entre la mesure de la richesse à l'échappement et l'estimation de la richesse à l'échappement, on compare le critère de diagnostic à au moins un seuil de diagnostic intégrant les dispersions du système, et on émet un signal de diagnostic dépendant du résultant de la comparaison.

Description

Procédé et système de diagnostic de l' admission d' air dans un moteur à combustion interne d' un véhicule automobile.
L ' invention a pour domaine technique le contrôle de l' admission des gaz dans un moteur, et plus particulièrement le diagnostic des fuites d' air admis.
La quantité d 'oxydes d ' azote produite par un moteur diesel est fortement liée aux quantités d ' air, de carburant et de gaz inertes comprises dans le mélange réactif admis dans les cylindres du moteur. La quantité de gaz inertes peut être modifiée en commandant l'ouverture d'une vanne de recirculation partielle des gaz d' échappement (EGR) comprise dans un circuit éponyme . Le circuit de recirculation partielle des gaz d' échappement relie le circuit d' échappement et le circuit d ' admission par l' intermédiaire d 'une section de passage dont la dimension est réglée par la vanne EGR.
Lorsqu'un moteur est équipé d 'un turbocompresseur, on peut définir deux configurations différentes de circuits EGR.
Une première configuration, nommée circuit d'EGR à haute pression, consiste à faire communiquer le circuit d ' admission en aval du compresseur avec le circuit d ' échappement en amont de la turbine . Cette configuration est dite à haute pression car elle est située dans une zone de pression élevée due à la suralimentation.
Une deuxième configuration, nommée circuit d 'EGR à basse pression, consiste à faire communiquer le circuit d ' admission en amont du compresseur avec le circuit d ' échappement en aval de la turbine . Cette configuration est dite à basse pression car elle est située dans une zone du moteur dans laquelle la pression est inféri eure à la pression de suralimentation.
Un moteur peut être équipé de l'une ou l' autre des deux configurations, ou des deux configurations simultanément.
Afin de contrôler la stœchiométrie du mélange de gaz et de carburant admis dans le moteur, il est nécessaire de disposer d 'une information fiable quant à la quantité d' air admis. La quantité d ' air admis étant généralement déterminée par un débitmètre, il est également avantageux d' en diagnostiquer la fiabilité.
Pour cela, on emp loie actuellement un diagnostic de plausibilité du débitmètre consistant à déterminer s ' il y a une présence de fuite à l' admission. Le principe repose sur un critère défini par le ratio entre l' estimation de l' air entrant dans le moteur et la mesure provenant du débitmètre ( rhair ) . Le critère est déterminé par l' équation suivante :
Ce critère permet de définir trois cas en fonction de sa valeur et d'un seuil de diagnostic qui intègre les dispersions du système. On peut ainsi déterminer un fonctionnement nominal du débitmètre, une fuite à l' admission en aval du compresseur ou un défaut du débitmètre, une fuite à l' admission en amont du compresseur ou un défaut du débitmètre.
Toutefois, le critère εΓ ne tient pas compte des débits des gaz d' échappement recirculés par le circuit d 'EGR à basse pression et le circuit d 'EGR à haute pression. Or avec l' extension de la zone de l' EGR pour répondre à la future réglementation, ce diagnostic voit sa zone de couverture se réduire fortement. La détection des fuites à l' admission deviendra donc de plus en plus difficile voire impossib le si l ' EGR est toujours actif.
Un but de l' invention est de détecter les fuites à l' admission de façon fiable.
Un autre but de l' invention est de détecter les fuites à l ' admission lorsque la recirculation p artielle des gaz d ' échappement est active.
On propose un procédé de diagnostic de l ' admission d ' air dans moteur à combustion interne d 'un véhicule automobile, le moteur à combustion interne étant muni d'un turbocompresseur et d' au moins un parmi un circuit de recirculation partielle des gaz d' échappement à basse pression et un circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement à haute pression. Le procédé comprend les étapes suivantes :
on détermine un ensemble de grandeurs caractérisant le fonctionnement du moteur à combustion interne,
on estime la richesse à l'échappement,
on mesure la richesse à l'échappement par l'intermédiaire d'une sonde de richesse disposée dans une conduite d'échappement du moteur à combustion interne,
on détermine un critère de diagnostic en réalisant le rapport entre la mesure de la richesse à l'échappement et l'estimation de la richesse à l'échappement,
on compare le critère de diagnostic à au moins un seuil de diagnostic intégrant les dispersions du système, et
on émet un signal de diagnostic dépendant du résultant de la comparaison.
L'ensemble de grandeur caractérisant le fonctionnement du moteur à combustion interne peut comprendre les estimations du débit aspiré, du débit d'EGR à haute pression, du rapport des pressions en amont et en aval de la vanne d'EGR à haute pression et de la pression dans le collecteur d'admission et du débit d'EGR à basse pression.
On peut estimer le rapport des pressions en amont et en aval de la vanne d'EGR à haute pression en fonction des mesures de la pression différentielle de part et d'autre de ladite vanne.
On peut estimer la richesse à l'échappement en réalisant un bilan massique de volumes représentatifs du circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement à haute pression et du circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression.
Le volume représentatif du circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement à haute pression peut comprendre le volume du collecteur d'admission.
Le volume représentatif du circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression peut comprendre le volume du inclut des conduites d'admission, de la sortie du circuit d'EGR à basse pression et du compresseur. On propose également un système de diagnostic de l' admission d' air du moteur à combustion interne d 'un véhicule automobile, le moteur à combustion interne étant muni d'un turbocompresseur, et d' au moins un parmi un circuit de recirculation partielle des gaz d' échappement à basse pression et un circuit de recirculation partielle des gaz d ' échappement à haute pression. Le système comprend un moyen d ' estimation de la richesse à l' échappement, un moyen de détermination du critère de diagnostic, un comparateur et au moins une mémoire, le moyen de détermination du critère de diagnostic étant apte à déterminer un critère de diagnostic en fonction du signal reçu du moyen d ' estimation de la richesse à l' échappement et en fonction du signal reçu de la sonde de richesse disposée dans une conduite d' échappement du moteur à combustion interne, le comparateur étant apte à comparer le signal reçu du moyen de détermination du critère de diagnostic au signal reçu d ' au moins une mémoire comprenant au moins un seuil de diagnostic intégrant les dispersions du moteur à combustion interne, le comparateur émettant en sortie un signal dépendant du résultat de la comparaison.
Le procédé et le système présentent l' avantage d 'utiliser la sonde de richesse d' échappement en complément d'un estimateur pour assurer le diagnostic de fuite et de plausibilité de la mesure du débitmètre en présence d' EGR.
D ' autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée uniquement en tant qu' exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 illustre un moteur à combustion interne muni d 'un EGR basse pression et d'une EGR haute pression, et
- la figure 2 illustre le procédé de diagnostic, et
- la figure 3 illustre le système de diagnostic.
Sur la figure 1 , on peut voir un moteur à combustion interne 1 relié à un turbocompresseur 2 et muni d'un circuit d 'EGR à basse pression 3 et d 'un circuit d 'EGR à haute pression 4. Le turbocompresseur 2 comprend un compresseur 2a relié à une turbine 2b. La turbine 2b peut être à géométrie variable.
Une conduite d'admission de l'air frais 5 est reliée à l'entrée du compresseur 2a. La sortie du compresseur 2a est reliée au collecteur d'admission la du moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur 6. Le collecteur d'échappement lb du moteur à combustion interne est relié à l'entrée de la turbine 2b. La sortie de la turbine 2b est reliée à la conduite d'échappement 7 qui est munie d'un dispositif d'oxydation catalytique 8 et d'un filtre à particules 9.
Le circuit d'EGR à basse pression 3 comprend un volet d'échappement 10 disposé dans la conduite d'échappement 7 en aval du dispositif d'oxydation catalytique 8 et du filtre à particules 9 et une conduite d'EGR à basse pression 11 piquée d'une part en amont du volet d'échappement 10 et d'autre part en amont du compresseur 2a.
La conduite d'EGR à basse pression 11 est munie d'un échangeur thermique à basse pression 12 disposé en amont du volet d'échappement et d'une vanne d'EGR à basse pression 13 disposée en aval de l'échangeur thermique à basse pression 12, les gaz circulant de l'échangeur vers la vanne d'EGR à basse pression. Le débit des gaz d'échappement du circuit d'EGR à basse pression est commandé par la vanne d'EGR à basse pression 13. Cependant, compte tenu du faible rapport de pression aux bornes de cette vanne, on utilise également le volet d'échappement 10, qui permet d'augmenter le rapport de pression aux bornes de la vanne d'EGR à basse pression lorsque celle-ci est complètement ouverte et que le débit souhaité n'est pas atteint. Les gaz d'échappement transitant par le circuit d'EGR à basse pression 3 sont refroidis avant d'être réintroduits en amont du compresseur 2a.
Le circuit d'EGR à haute pression 4 comprend une conduite d'EGR à haute pression 14 piquée d'une part entre la sortie du compresseur 2a et le collecteur d'admission la et d'autre part entre le collecteur d'échappement et l'entrée de la turbine 2b. La conduite d'EGR à haute pression 14 est munie d'une vanne EGR à haute pression 15. Le débit des gaz d'échappement du circuit d'EGR à haute pression est commandé par la vanne d'EGR à haute pression 15. Les gaz d'échappement transitant par le circuit d'EGR à haute pression 4 ne sont pas refroidis. Leur débit est déterminé par l'intermédiaire d'un capteur de la pression différentielle aux bornes de la vanne d'EGR à haute pression 15 et de l'équation de Barré Saint Venant.
Le temps de réponse du circuit d'EGR à basse pression 3 est plus faible que celui du circuit d'EGR à haute pression 4 car sa longueur est plus importante.
Différents capteurs non représentés permettent d'obtenir les mesures suivantes :
Pi : la pression des gaz dans le collecteur d'admission
Tu : la température en aval du refroidisseur d'air de suralimentation (RAS)
Tamb : la température ambiante
Patm : la pression atmosphérique
F2 : la richesse des gaz à l'échappement
AP p : la pression différentielle aux bornes de la vanne d'EGR à haute pression
mair : le débit d'air
De plus, les hypothèses suivantes sont faites.
Compte tenu du faible niveau de pression et de température dans le volume situé en amont du compresseur, on suppose que la pression et la température des gaz situés entre la jonction entre la conduite d'EGR à basse pression et la conduite d'admission d'air frais et l'entrée du compresseur 2a sont égales à la pression atmosphérique patm et la température atmosphérique Tatm.
La température dans le collecteur d'admission Ti est estimée à partir de la température Tu des gaz en sortie de l'échangeur de chaleur
6 et de la température Tegr,hp en sortie de la vanne d'EGR à haute pression 16 en appliquant l'équation suivante :
T, -m +T -m En partant de cette description du moteur à combustion interne, on définit un critère de diagnostic issu du rapport entre la mesure de la richesse à l'échappement F2 et une estimation F2,est. e¾= ^2,^est (Eq- 3)
Ce critère de diagnostic est général, ce qui permet de l'utiliser tant en fonctionnement séquentiel (EGR haute pression ou basse pression) qu'en fonctionnement mixte (EGR haute pression et basse pression simultanément) des circuits de recirculation partielle des gaz d'échappement.
L'estimation F2,est de la richesse à l'échappement peut être obtenue par l'équation suivante :
(PCO + l)-mf + m,„ -F t
F¾est = . f . m ' (Eq- 4)
mf +min
Avec :
PCO : richesse à la stœchiométrie
Fi, est : estimation de la composition des gaz à l'admission rhf : débit de carburant
rhin : débit aspiré
La richesse à la stœchiométrie est une constante qui dépend du carburant utilisé.
Le débit de carburant est supposé égal à la consigne dans le cas d'un injecteur idéal.
Le débit aspiré est estimé par un modèle décrit plus loin.
L'estimation de la composition des gaz à l'admission peut être obtenue en intégrant l'équation différentielle qui régit l'évolution de la composition des gaz à l'admission. Cela revient à faire un bilan massique sur le volume équivalent du circuit d'EGR concerné.
Dans le cas de l'utilisation simultanée de l'EGR à haute pression et de l'EGR à basse pression, on doit tenir compte des bilans des deux circuits.
Le bilan de l'EGR à haute pression implique un volume correspondant au collecteur d'admission. Afin de réaliser le bilan massique, on pose que les entrées de ce volume sont le débit du compresseur et le débit de l'EGR à haute pression tandis que la sortie est le débit aspiré par le moteur.
Le bilan de l'EGR à basse pression implique un volume correspondant à un volume situé en amont du collecteur d'admission. Ce volume inclut celui des conduites d'admission, de la sortie du circuit d'EGR à basse pression et du compresseur. Les entrées de ce volume sont le débit d'air et le débit d'EGR à basse pression, tandis que la sortie est le débit du compresseur.
En ajoutant un volume supplémentaire, on introduit une variable d'état supplémentaire correspondant à la composition des gaz dans ce volume F3. La variation de la masse de gaz brûlés dans le volume à basse pression est donnée par la relation suivante :
^^ = F2m^bp +0xmair-F3mc (Eq.5)
Si on remplace la masse totale dans ce volume en utilisant la loi des gaz parfait, P3V3=m3RT3, alors on peut écrire l'équation différentielle qui régit la variation de la composition dans le volume à basse pression.
eeggrr,,bbpp F3,estm a (Eq.6)
Cette équation est intégrée afin d'obtenir l'estimation de richesse d'échappement.
On estime la richesse d'échappement en appliquant les équations 4 et 6 en combinaison avec l'équation suivante : Fl,est = )] (E - 7)
De plus, le débit aspiré est estimé par l'équation suivante : ώπ, (Eq.8)
Avec : une cartographie du rendement volumique fonction du régime moteur et de la densité des gaz dans le collecteur d'admission.
Le débit d'EGR à haute pression est calculé via l'équation de Barré Saint Venant :
Avec
Pavt : la pression en amont de la turbine,
Tavt : la température en amont de la turbine,
S(uegrhp) : Section de la vanne d'EGR à haute pression fonction de la position,
π h : Rapport de pression aux bornes de la vanne d'EGR à haute pression.
Le rapport des pressions en amont et en aval de la vanne d'EGR à haute pression se déduit des mesures de la pression différentielle et de la pression dans le collecteur d'admission :
π^=^ = Υ^Γ <Ε<ι· 10>
La pression en amont de la turbine n'est pas mesurée. Elle est obtenue en sommant la mesure de la pression d'admission et la pression différentielle mesurée au niveau de la vanne d'EGR à haute pression.
Le débit d'EGR à basse pression est calculé de la manière suivante :
me^bp = min " mair " m^,hp (E Q · 1 1 )
En fonction des équations détaillées ci-avant, le critère de diagnostic SF2 peut être réécrit de la façon suivante :
SF2 = ½2 *2' ' '^vol 'mair 'mf 'megr,hp 'megr,bp ) (Eq. 12)
Il apparaît ainsi que le critère de diagnostic dépend de huit variables. Il permet de détecter une fuite à l'admission lorsque l'EGR est en fonction. La figure 2 illustre le procédé de diagnostic de l'admission d'air qui comprend les étapes suivantes :
Au cours d'une première étape 20, on détermine un ensemble de grandeurs intervenant dans l'estimation de la richesse à l'échappement. Cette première étape peut être décomposée en sous- étapes, au cours desquelles on estime le débit aspiré en appliquant l'équation 8, le débit d'EGR à haute pression en appliquant l'équation 9, le rapport des pressions en amont et en aval de la vanne d'EGR à haute pression en fonction des mesures de la pression différentielle aux bornes de ladite vanne d'EGR à haute pression et de la pression dans le collecteur d'admission en appliquant l'équation 10 et le débit d'EGR à basse pression en appliquant l'équation 11.
Au cours d'une deuxième étape 21, on estime la richesse à l'échappement en appliquant les équations 4, 6 et 7.
Au cours d'une troisième étape 22, on mesure la richesse à l'échappement par l'intermédiaire d'une sonde de richesse.
Au cours d'une quatrième étape 23, on détermine le critère de diagnostic en appliquant l'équation 3.
Au cours d'une cinquième étape 24, on compare le critère de diagnostic à au moins un seuil de diagnostic intégrant les dispersions du système.
Au cours d'une sixième étape 25, on émet un signal de diagnostic dépendant du résultant de la comparaison réalisée au cours de la cinquième étape.
La figure 3 illustre le système de diagnostic de l'admission d'air 30 qui est connecté en entrée à une sonde de richesse 31 disposée dans la conduite d'échappement 7 en aval de la turbine.
Le système de diagnostic de l'admission d'air 30 comprend un moyen d'estimation de la richesse à l'échappement 32, un moyen de détermination du critère de diagnostic 33, un comparateur 34 et au moins une mémoire 35.
Le moyen de détermination du critère de diagnostic 32 est connecté en entrée à la sonde de richesse 31 et au moyen d'estimation de la richesse à l'échappement 32, et en sortie à une entrée du comparateur 34.
Le moyen d'estimation de la richesse à l'échappement 32 applique l'équation 4. Le signal émis par le moyen d'estimation de la richesse à l'échappement 32 est utilisé par le moyen de détermination du critère de diagnostic 33 appliquant l'équation 3 afin de déterminer le critère de diagnostic.
Le comparateur 34 est apte à comparer le signal reçu du moyen de détermination du critère de diagnostic 33 au signal reçu d'au moins une mémoire 35 comprenant au moins un seuil de diagnostic intégrant les dispersions du groupe motopropulseur. Le comparateur 35 émet en sortie un signal dépendant de la comparaison.
En conclusion, le procédé et le système de détermination d'un critère de diagnostic permettent de détecter une fuite à l'admission même lorsque la recirculation partielle des gaz d'échappement est en fonction.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de diagnostic de l' admission d ' air dans un moteur à combustion interne d 'un véhicule automobile, le moteur à combustion interne étant muni d 'un turbocompresseur et d' au moins un parmi un circuit de recirculation partielle des gaz d ' échappement à basse pression (3) et un circuit de recirculation partielle des gaz d' échappement à haute pression (4), caractérisé par le fait qu ' il comprend les étapes suivantes :
on détermine un ensemble de grandeurs caractérisant le fonctionnement du moteur à combustion interne,
on estime la richesse à l ' échappement,
on mesure la richesse à l' échappement par l' intermédiaire d'une sonde de richesse (3 1 ) disposée dans une conduite d' échappement (7) du moteur à combustion interne,
on détermine un critère de diagnostic en réalisant le rapport entre la mesure de la richesse à l' échappement et l' estimation de la richesse à l ' échappement,
on compare le critère de diagnostic à au moins un seuil de diagnostic intégrant les dispersions du système, et
on émet un signal de diagno stic dép endant du résultant de la comparaison.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel l' ensemble de grandeur caractérisant le fonctionnement du moteur à combustion interne comprend les estimations du débit aspiré, du débit d 'EGR à haute pression, du rapport des pressions en amont et en aval de la vanne d 'EGR à haute pression et de la pression dans le co llecteur d' admission (2a) et du débit d' EGR à basse pression.
3. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel on estime le rapport des pressions en amont et en aval de la vanne d 'EGR à haute pression en fonction des mesures de la pression différentielle de part et d' autre de ladite vanne.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on estime la richesse à l' échappement en réalisant un bilan massique de vo lumes représentatifs du circuit de recirculation partielle des gaz d ' échappement à haute pression et du circuit de recirculation partielle des gaz d ' échappement à basse pression.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le vo lume représentatif du circuit de recirculation partielle des gaz d ' échappement à haute pression comprend le vo lume du co llecteur d' admission (2a) .
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le vo lume représentatif du circuit de recirculation partielle des gaz d ' échappement à basse pression comprend le vo lume du inclut des conduites d' admission, de la sortie du circuit d'EGR à basse pression et du compresseur (2a) .
7. Système de diagnostic de l' admission d ' air du moteur à combustion interne d 'un véhicule automobile, le moteur à combustion interne étant muni d'un turbocompresseur (2), et d' au moins un parmi un circuit de recirculation partielle des gaz d' échappement à basse pression (3) et un circuit de recirculation partielle des gaz d' échappement à haute pression (4), caractérisé par le fait qu ' il comprend un moyen d ' estimation de la richesse à l' échappement (32), un moyen de détermination du critère de diagnostic (33), un comparateur (34) et au moins une mémoire (35), le moyen de détermination du critère de diagnostic (33) étant apte à déterminer un critère de diagnostic en fonction du signal reçu du moyen d ' estimation de la richesse à l' échappement (32) et en fonction du signal reçu de la sonde de richesse (3 1 ) disposée dans une conduite d ' échappement (7) du moteur à combustion interne, le comparateur (34) étant apte à comparer le signal reçu du moyen de détermination du critère de diagnostic (33) au signal reçu d ' au moins une mémoire (35 ) comprenant au moins un seuil de diagnostic intégrant les dispersions du moteur à combustion interne, le comparateur (35) émettant en sortie un signal dépendant du résultat de la comparaison.
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