FR2821889A1 - Procede et dispositif pour la determination de la temperature de sortie d'air du compresseur d'un turbocompresseur a gaz d'echappement d'un vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
La présente invention propose un procédé, ainsi qu'un dispositif correspondant, pour déterminer, de la manière la plus simple possible, la température de sortie d'air du compresseur (7) d'un turbocompresseur à gaz d'échappement d'un véhicule automobile. Conformément à la présente invention, il est plus particulièrement proposé de dériver la température de sortie d'air de la vitesse de rotation du compresseur (7) et de la température d'entrée d'air, un diagramme caractéristique du rendement du compresseur, fonction de sa vitesse de rotation, étant alors utilisé.
Description
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La présente invention concerne un procédé, ainsi qu'un dispositif correspondant, pour déterminer la température de sortie d'air du compresseur d'un turbocompresseur à gaz d'échappement d'un véhicule automobile, c'est-à-dire la température de l'air en aval du compresseur du turbocompresseur à gaz d'échappement.
On utilise des turbocompresseurs à gaz d'échappement sur des moteurs de voitures de tourisme, des moteurs de camions et des moteurs de grande taille, comme par exemple des moteurs de propulsion de navires et
des moteurs de traction de locomotives. Le turbocompresseur à gaz d'échappement se compose de deux turbomachines, à savoir une turbine et un compresseur, qui sont montés sur un arbre commun dénommé arbre de turbocompresseur. La turbine met à profit l'énergie contenue dans les gaz d'échappement pour entraîner le compresseur, lequel à son tour aspire de l'air frais et refoule de l'air pré-comprimé dans les cylindres ou les chambres de combustion du moteur à combustion interne considéré. En termes de dynamique des fluides, le turbocompresseur à gaz d'échappement n'est couplé au moteur à combustion interne que par le flux massique d'air et le flux massique de gaz d'échappement. La vitesse de rotation du turbocompresseur à gaz d'échappement ne dépend pas de la vitesse de rotation du moteur, mais de l'équilibre des puissances entre la turbine et le compresseur.
des moteurs de traction de locomotives. Le turbocompresseur à gaz d'échappement se compose de deux turbomachines, à savoir une turbine et un compresseur, qui sont montés sur un arbre commun dénommé arbre de turbocompresseur. La turbine met à profit l'énergie contenue dans les gaz d'échappement pour entraîner le compresseur, lequel à son tour aspire de l'air frais et refoule de l'air pré-comprimé dans les cylindres ou les chambres de combustion du moteur à combustion interne considéré. En termes de dynamique des fluides, le turbocompresseur à gaz d'échappement n'est couplé au moteur à combustion interne que par le flux massique d'air et le flux massique de gaz d'échappement. La vitesse de rotation du turbocompresseur à gaz d'échappement ne dépend pas de la vitesse de rotation du moteur, mais de l'équilibre des puissances entre la turbine et le compresseur.
Dans des systèmes connus de gestion de moteur, un capteur de température est simplement prévu en aval du refroidisseur d'air de suralimentation, lequel est disposé à la suite du compresseur dans la direction de circulation de l'air. C'est donc la température de l'air après le refroidissement de l'air de suralimentation qui est déterminée à l'aide de ce capteur de température. Une détermination directe de la température de sortie d'air du compresseur, c'est-à-dire de la température en aval du compresseur et en amont du refroidisseur d'air de suralimentation, n'est en revanche pas possible.
La détermination de la température de sortie d'air du compresseur est cependant avantageuse pour permettre de bénéficier d'informations
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additionnelles sur l'état de l'air ou l'état des gaz avant le mélange de l'air aspiré avec les gaz d'échappement réinjectés par l'intermédiaire du système de recyclage des gaz d'échappement, ce qui assure une meilleure gestion du moteur. Il existe bien, en principe, la possibilité de détecter la température de sortie d'air du compresseur à l'aide de capteurs de température supplémentaires. Toutefois, à cet effet, l'utilisation de capteurs de température extrêmement coûteux serait nécessaire, ce qui ferait croître l'investissement matériel et élèverait les coûts de réalisation.
La présente invention s'est dès lors fixé pour but de mettre à disposition un procédé, ainsi qu'un dispositif pour sa mise en oeuvre, grâce auxquels la température de sortie d'air du compresseur d'un turbocompresseur à gaz d'échappement d'un véhicule automobile puisse être déterminée de la manière la plus simple possible, sans que l'utilisation de capteurs de température séparés soit nécessaire.
Pour ce faire, la présente invention propose tout d'abord un procédé pour déterminer la température de sortie d'air du compresseur d'un turbocompresseur à gaz d'échappement d'un véhicule automobile, tel que
1 spécifié en introduction, qui se caractérise en ce que de l'air est introduit, à une température d'entrée d'air déterminée, dans le compresseur qui est couplé à un arbre de turbocompresseur et l'air est délivré, à une température de sortie d'air déterminée, par le compresseur, et en ce que la température de sortie d'air du compresseur est dérivée de la vitesse de rotation de l'arbre de turbocompresseur et de la température d'entrée d'air du compresseur.
1 spécifié en introduction, qui se caractérise en ce que de l'air est introduit, à une température d'entrée d'air déterminée, dans le compresseur qui est couplé à un arbre de turbocompresseur et l'air est délivré, à une température de sortie d'air déterminée, par le compresseur, et en ce que la température de sortie d'air du compresseur est dérivée de la vitesse de rotation de l'arbre de turbocompresseur et de la température d'entrée d'air du compresseur.
De préférence, un rendement de compresseur est dérivé de la vitesse de rotation de l'arbre de turbocompresseur ainsi que d'une variation d'enthalpie du compresseur, et la température de sortie d'air du compresseur est dérivée du rendement de compresseur ainsi que de la température d'entrée d'air du compresseur.
Selon une caractéristique avantageuse de la présente invention, le rendement de compresseur est déterminé, à l'aide d'un diagramme caractéristique de rendement de compresseur, en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre de turbocompresseur ainsi que d'un indice caractéristique
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de débit du compresseur, dérivé de sa variation d'enthalpie, un indice caractéristique de pression du compresseur pouvant, dans ce cas, être dérivé de la variation d'enthalpie et l'indice caractéristique de débit du compresseur étant alors avantageusement dérivé de cet indice caractéristique de pression.
Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, qui permet plus précisément de déterminer la température de sortie d'air du compresseur d'un turbocompresseur à gaz d'échappement d'un véhicule automobile dans lequel de l'air est introduit, à une température d'entrée d'air déterminée, dans le compresseur qui est couplé à un arbre de turbocompresseur et le compresseur délivre l'air à une température de sortie d'air déterminée, se
caractérise, quant à lui, en ce qu'il comprend un appareil de commande destiné à déterminer la température de sortie d'air du compresseur à partir de la vitesse de rotation de l'arbre de turbocompresseur et de la température d'entrée d'air du compresseur, cet appareil de commande étant d'une conception conforme au procédé précédemment décrit.
caractérise, quant à lui, en ce qu'il comprend un appareil de commande destiné à déterminer la température de sortie d'air du compresseur à partir de la vitesse de rotation de l'arbre de turbocompresseur et de la température d'entrée d'air du compresseur, cet appareil de commande étant d'une conception conforme au procédé précédemment décrit.
Pour déterminer la température de sortie d'air du compresseur d'un turbocompresseur à gaz d'échappement, on propose donc, conformément à la présente invention, d'exploiter des valeurs de mesure ou informations, qui sont de toute façon disponibles dans un système moderne de gestion de moteur et qui, en particulier, sont de toute façon détectées en relation avec le compresseur du turbocompresseur à gaz d'échappement et sont traitées dans l'appareil de commande du système considéré de gestion de moteur. C'est alors, en particulier, la vitesse de rotation du compresseur ou du turbocompresseur à gaz d'échappement ou celle de l'arbre de turbocompresseur et la température d'entrée d'air du compresseur, en général identique à la température de l'environnement du compresseur, qui sont exploitées pour qu'en soit dérivée la température de sortie d'air du compresseur, c'est-à-dire la température de l'air en aval du compresseur.
Avec la température de sortie d'air du compresseur, on dispose ainsi d'une information supplémentaire sur l'état de l'air ou l'état des gaz avant le mélange de l'air, aspiré par le compresseur, avec les gaz d'échappement recyclés par l'intermédiaire du système de recyclage des gaz d'échappement,
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de sorte que cette information supplémentaire sur la température de sortie d'air du compresseur peut être utilisée avantageusement pour la gestion du moteur.
Pour la détermination de la température de sortie d'air du compresseur, on peut, de préférence, choisir d'utiliser un diagramme caractéristique de rendement de compresseur, dans lequel, pour des valeurs différentes de la vitesse de rotation et d'un indice caractéristique de débit du compresseur, des valeurs correspondantes du rendement du compresseur sont reportées. L'indice caractéristique de débit du compresseur peut, pour sa part, être calculé à partir de la vitesse de rotation ou d'une vitesse périphérique normalisée du compresseur, dérivée de cette dernière, ainsi que d'une variation d'enthalpie du compresseur.
Pour le calcul de la température de sortie d'air du compresseur, on
peut, en particulier, faire application de l'équation suivante :
(I) ±-1-1.
peut, en particulier, faire application de l'équation suivante :
(I) ±-1-1.
'"'z"
Dans cette équation, Tnv désigne la température de sortie d'air du compresseur, c'est-à-dire la température en aval du compresseur et en amont d'un refroidisseur d'air de suralimentation disposé en aval du compresseur, TL désigne la température d'entrée d'air du compresseur, c'est-à-dire la température de l'air en amont du compresseur, ïjv désigne le rendement du compresseur et ATV, IS désigne la variation isentropique de température, non normalisée, du compresseur, la variation de température pouvant alors être dérivée, en particulier, de la température d'entrée d'air du compresseur et du rapport de pressions des gaz entre la pression des gaz en amont et la pression des gaz en aval du compresseur, avec prise en considération de l'exposant isentropique considéré.
Dans cette équation, Tnv désigne la température de sortie d'air du compresseur, c'est-à-dire la température en aval du compresseur et en amont d'un refroidisseur d'air de suralimentation disposé en aval du compresseur, TL désigne la température d'entrée d'air du compresseur, c'est-à-dire la température de l'air en amont du compresseur, ïjv désigne le rendement du compresseur et ATV, IS désigne la variation isentropique de température, non normalisée, du compresseur, la variation de température pouvant alors être dérivée, en particulier, de la température d'entrée d'air du compresseur et du rapport de pressions des gaz entre la pression des gaz en amont et la pression des gaz en aval du compresseur, avec prise en considération de l'exposant isentropique considéré.
Le calcul du rendement du compresseur se fait, de préférence, pour diverses valeurs de la vitesse de rotation du compresseur ou du turbocompresseur à gaz d'échappement, à l'aide d'un polynôme déterminé,
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en fonction de l'indice caractéristique de débit. Les coefficients de ce polynôme sont, de préférence, représentés, au moins pour partie, par des polynômes du second degré, en fonction de la vitesse de rotation du compresseur.
La présente invention va maintenant être décrite plus en détail, mais uniquement sur la base d'un mode d'exécution préféré non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : la Figure 1 donne une représentation simplifiée d'un simulateur en temps réel permettant de simuler la circulation de l'air et des gaz dans un véhicule automobile, conformément à la présente invention, la Figure 2 est un schéma destiné à mettre en évidence le calcul de la température de sortie d'air d'un compresseur de turbocompresseur à gaz d'échappement, montré sur la Figure 1, par un appareil de commande, également montré sur la Figure 1, à l'aide d'un diagramme caractéristique de rendement de compresseur, et les Figures 3A et 3B montrent la loi de variation d'un indice caractéristique de pression du compresseur, respectivement du rendement de compresseur, en fonction d'un indice caractéristique de débit du compresseur.
Sur la Figure 1, on a représenté un moteur à combustion interne 1 comportant quatre chambres de combustion, c'est-à-dire quatre cylindres.
Le moteur à combustion interne 1 est couplé à un turbocompresseur à gaz d'échappement, qui comprend une turbine 2 et un compresseur à suralimentation 7, la turbine 2 et le compresseur 7 étant alors montés sur un arbre commun dénommé arbre de turbocompresseur 14. La turbine 2 met à profit l'énergie contenue dans les gaz d'échappement du moteur à combustion interne 1 pour entraîner le compresseur 7, lequel aspire de l'air frais au travers d'un filtre à air 6 et refoule de l'air pré-comprimé dans les différents cylindres du moteur à combustion interne 1. En termes de dynamique des fluides, le turbocompresseur à gaz d'échappement, formé par la turbine 2, le compresseur 7 et l'arbre de turbocompresseur 14, n'est
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couplé au moteur à combustion interne 1 que par l'intermédiaire du flux massique d'air et du flux massique de gaz d'échappement.
L'air, que le compresseur 7 aspire au travers du filtre à air 6 et précomprime, est envoyé à ce que l'on appelle un volume de substitution 9 au travers d'un refroidisseur d'air de suralimentation 8, qui réduit la charge thermique du moteur à combustion interne 1, la température des gaz d'échappement et par conséquent l'émission de NOx ainsi que la consommation de carburant. En amont des différentes chambres de combustion du moteur à combustion interne 1 est raccordé un collecteur d'admission 10. Les gaz d'échappement, produits dans les chambres de combustion du moteur à combustion interne 1, sont recueillis par un collecteur de gaz d'échappement 11 et envoyés sur la turbine 2. En aval de la turbine 2, dans la direction de circulation des gaz d'échappement, est raccordé le système d'échappement 12 du véhicule automobile, qui élimine les substances nocives des gaz d'échappement se formant lors du fonctionnement du moteur à combustion interne 1 et évacue les gaz d'échappement résiduels d'une façon aussi peu bruyante que possible. Une partie des gaz d'échappement produits dans les chambres de combustion du
moteur à combustion interne 1 est, depuis le collecteur de gaz d'échappement 11, renvoyée, par l'intermédiaire d'un système de recyclage de gaz d'échappement), au collecteur d'admission 10. Avec la référence numérique 13, sont désignées des vannes respectivement disposées dans des trajets correspondants d'air ou de gaz.
moteur à combustion interne 1 est, depuis le collecteur de gaz d'échappement 11, renvoyée, par l'intermédiaire d'un système de recyclage de gaz d'échappement), au collecteur d'admission 10. Avec la référence numérique 13, sont désignées des vannes respectivement disposées dans des trajets correspondants d'air ou de gaz.
Sur la Figure 1, est par ailleurs représenté un appareil de commande 4, qui est un élément constitutif d'un système de gestion correspondant du moteur du véhicule automobile. Des grandeurs ou des paramètres divers du système représenté, qui sont détectés à l'aide de capteurs appropriés et sont transmis par l'intermédiaire d'une interface 3 à l'appareil de commande 4, sont surveillés par ce dernier. Il peut s'agir, par exemple, du débit d'air frais
aspiré au travers du filtre à air 6 à l'aide du compresseur 7, de la température de l'air ou de la pression d'air correspondante, qui règne à l'intérieur du volume de substitution 9, ou encore de la température de
aspiré au travers du filtre à air 6 à l'aide du compresseur 7, de la température de l'air ou de la pression d'air correspondante, qui règne à l'intérieur du volume de substitution 9, ou encore de la température de
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l'environnement, qui correspond à la température d'entrée d'air du compresseur 7, ainsi que de la vitesse de rotation du compresseur ou de l'arbre de turbocompresseur. Les grandeurs de mesure, détectées de cette manière par l'appareil de commande 4, sont évaluées et traitées pour que soient produits, en fonction d'elles, différents signaux d'ajustement pour le système de gestion du moteur. Comme le montre la Figure 1, les signaux d'ajustement, qui sont délivrés par l'appareil de commande 4 au travers de l'interface 3, peuvent agir, par exemple, sur le taux de modulation de la vanne 13 placée dans le trajet de recyclage des gaz d'échappement, sur le réglage 15 des aubes directrices de la turbine 2 ou encore sur le point d'injection ainsi que sur le débit d'injection du mélange air-carburant injecté dans les différentes chambres de combustion du moteur à combustion interne 1, par l'intermédiaire d'un système d'injection 5.
Comme cela sera expliqué plus en détail ci-après, l'appareil de commande 4 est en mesure, en exploitant certaines grandeurs de mesure qui sont de toute façon disponibles dans des systèmes connus de gestion de moteur, de déterminer la température de sortie d'air du compresseur 7, c'est- à-dire la température en aval du compresseur 7 et en amont du refroidisseur d'air de suralimentation 8, laquelle température peut ainsi être exploitée comme information supplémentaire par le système de gestion du moteur.
A cette fin, la vitesse de rotation du compresseur, c'est-à-dire la
vitesse de rotation du turbocompresseur à gaz d'échappement ou de l'arbre de turbocompresseur 14, est tout d'abord normalisée comme suit :
, t) 293 (2) nv=nATL'TL i J
Une température de référence déterminée sert alors de base pour la normalisation, et l'on emploie plus particulièrement comme température de référence, une température mesurée du compresseur 7, dans le cas présent
293K. Dans l'équation (2), n désigne la vitesse de rotation normalisée, v HATL la vitesse de rotation du turbocompresseur à gaz d'échappement, à
vitesse de rotation du turbocompresseur à gaz d'échappement ou de l'arbre de turbocompresseur 14, est tout d'abord normalisée comme suit :
, t) 293 (2) nv=nATL'TL i J
Une température de référence déterminée sert alors de base pour la normalisation, et l'on emploie plus particulièrement comme température de référence, une température mesurée du compresseur 7, dans le cas présent
293K. Dans l'équation (2), n désigne la vitesse de rotation normalisée, v HATL la vitesse de rotation du turbocompresseur à gaz d'échappement, à
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savoir de l'arbre de turbocompresseur 14 ou du compresseur 7, et TL la température d'entrée d'air du compresseur 7, laquelle est approximativement identique à la température de l'air environnant To.
A partir de la vitesse de rotation normalisée du compresseur, une
vitesse angulaire normalisée 0) ; peut être calculée et, à partir de cette v dernière, la vitesse périphérique normalisée du compresseur 7 peut être calculée comme suit :
(3) uv=gQ'nv rvoy'rv u et coV désignent alors respectivement la vitesse périphérique réduite et la vitesse angulaire réduite du compresseur 7 et rv le rayon du compresseur 7. D'une façon générale, la vitesse périphérique (réduite et normalisée) du compresseur 7 peut être obtenue par multiplication du
produit ny y par une constante k (dans le cas présent, k = . rV par une c 30 Si la variation d'enthalpie Ml vis du compresseur 7 entre en jeu en vjs tant que grandeur intermédiaire, un indice caractéristique de pression f* peut être déterminé à partir d'elle. La variation d'enthalpie est alors définie comme suit :
(4) (ny'-ij o y
To désigne, dans ce cas, la température de l'environnement. De plus, cp désigne la capacité calorifique spécifique du compresseur 7, et K désigne l'exposant isentropique, qui pour l'air possède la valeur 1,37. #V désigne le rapport de pressions entre la pression en aval du compresseur 7 et la
pression en amont du compresseur 7, le rapport de pressions Dv étant, en d'autres termes, défini comme suit :
(5) 11" PvV
vitesse angulaire normalisée 0) ; peut être calculée et, à partir de cette v dernière, la vitesse périphérique normalisée du compresseur 7 peut être calculée comme suit :
(3) uv=gQ'nv rvoy'rv u et coV désignent alors respectivement la vitesse périphérique réduite et la vitesse angulaire réduite du compresseur 7 et rv le rayon du compresseur 7. D'une façon générale, la vitesse périphérique (réduite et normalisée) du compresseur 7 peut être obtenue par multiplication du
produit ny y par une constante k (dans le cas présent, k = . rV par une c 30 Si la variation d'enthalpie Ml vis du compresseur 7 entre en jeu en vjs tant que grandeur intermédiaire, un indice caractéristique de pression f* peut être déterminé à partir d'elle. La variation d'enthalpie est alors définie comme suit :
(4) (ny'-ij o y
To désigne, dans ce cas, la température de l'environnement. De plus, cp désigne la capacité calorifique spécifique du compresseur 7, et K désigne l'exposant isentropique, qui pour l'air possède la valeur 1,37. #V désigne le rapport de pressions entre la pression en aval du compresseur 7 et la
pression en amont du compresseur 7, le rapport de pressions Dv étant, en d'autres termes, défini comme suit :
(5) 11" PvV
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Avec pnv est désignée la pression d'air à l'intérieur du refroidisseur d'air de suralimentation 8, c'est-à-dire la pression d'air en aval du compresseur 7, tandis qu'avec Pvv est désignée la pression d'air en amont du compresseur 7, c'est-à-dire la pression d'air à l'intérieur du filtre à air 6.
A partir de la variation d'enthalpie indiquée ci-dessus et de la vitesse périphérique normalisée du compresseur 7, l'indice caractéristique de pression \je*, déjà mentionné, du compresseur 7 peut être calculé comme suit :
(6) IV'= 2AHv, ft 11 zu
En fonction de l'indice caractéristique de pression y* et de la vitesse de rotation normalisée nu, il peut alors être établi (à partir d'un diagramme caractéristique de débit du compresseur) un indice caractéristique de débit (p* du compresseur 7. On a ainsi : (7) =f () Le modèle mathématique du compresseur 7 est déterminé par, tout d'abord, le calcul, pour chaque vitesse de rotation dans le diagramme caractéristique du compresseur 7, de l'indice caractéristique de pression et de l'indice caractéristique de débit pour des rapports différents de pressions. L'indice caractéristique de débit (p* du compresseur 7 est alors approximé, en fonction de l'indice caractéristique de pression \je*, par l'opération suivante :
(8) c. = a--- --- "'" n,--con. 't
Dans ce cas, le paramètre a3 est préétabli par l'utilisateur ou le fabricant respectif. Dès lors, les trois paramètres al à a3 sont tous
(6) IV'= 2AHv, ft 11 zu
En fonction de l'indice caractéristique de pression y* et de la vitesse de rotation normalisée nu, il peut alors être établi (à partir d'un diagramme caractéristique de débit du compresseur) un indice caractéristique de débit (p* du compresseur 7. On a ainsi : (7) =f () Le modèle mathématique du compresseur 7 est déterminé par, tout d'abord, le calcul, pour chaque vitesse de rotation dans le diagramme caractéristique du compresseur 7, de l'indice caractéristique de pression et de l'indice caractéristique de débit pour des rapports différents de pressions. L'indice caractéristique de débit (p* du compresseur 7 est alors approximé, en fonction de l'indice caractéristique de pression \je*, par l'opération suivante :
(8) c. = a--- --- "'" n,--con. 't
Dans ce cas, le paramètre a3 est préétabli par l'utilisateur ou le fabricant respectif. Dès lors, les trois paramètres al à a3 sont tous
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représentés par des polynômes du second degré en fonction de la vitesse de . * rotation nV :
t I i \2 100000 100000
Il en résulte une description mathématique du diagramme caractéristique de débit du compresseur 7 en fonction de la vitesse de rotation normalisée n ; et de l'indice caractéristique de pression \je*.
Il s'est avéré que même dans des plages de vitesses de rotation basses, l'extrapolation à l'aide de l'opération décrite plus haut est suffisamment plausible.
Sur la Figure 3A, on a représenté la loi de variation de l'indice caractéristique de pression \ {/* en fonction de l'indice caractéristique de débit (p*, pour différentes vitesses de rotation.
Pour compléter le diagramme caractéristique de rendement, le rendement ilv du compresseur 7 est alors approximé, en fonction de l'indice caractéristique de débit (p* pour chaque vitesse de rotation, comme suit :
a ail (10) ,, ±* . ± (P') . ±---+) ' -p\ ;. . -. .
a ail (10) ,, ±* . ± (P') . ±---+) ' -p\ ;. . -. .
Dans ce cas, le coefficient as est constant, c'est-à-dire est indépendant de la vitesse de rotation, alors que les autres coefficients a4 à a7 et ag sont choisis dépendants de la vitesse de rotation, de préférence au moyen de polynômes du second degré (voir formule (9) ci-dessus).
Sur la Figure 3B, on a représenté la loi de variation du rendement llv du compresseur en fonction de l'indice caractéristique de débit p* pour des vitesses de rotation différentes.
Du diagramme caractéristique de rendement 71v= f ((p*, nv) établi v de cette manière, l'appareil de commande 4 peut déduire, pour chaque indice caractéristique de débit instantané (p* et chaque vitesse de rotation
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instantanée nt, le rendement correspondant du compresseur 7. A l'aide de v la variation isentropique de température ATys du compresseur 7, qui à partir de l'énergie apportée au compresseur 7 ou du rapport de pression Ilv et de la température d'entrée d'air TL du compresseur 7, peut être établie comme suit :
"-I (ll) A=2,- n/-i.
la température de sortie d'air Tnv du compresseur peut être déterminée :
l1TV' =--
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LISTES DES REFERENCES
1 Moteur à combustion interne 2 Turbine 3 Interface 4 Appareil de commande
5 Système d'injection 6 Filtre à air 7 Compresseur 8 Refroidisseur d'air de suralimentation 9 Volume de substitution 10 Collecteur d'admission 11 Collecteur de gaz d'échappement 12 Système d'échappement 13 Vanne 14 Arbre de turbocompresseur 15 Réglage des aubes directrices de la turbine P, V Pression de gaz en amont du compresseur PnV Pression de gaz en aval du compresseur
iiATL Vitesse de rotation de l'arbre de turbocompresseur ou du compresseur TL Température d'entrée d'air du compresseur Tnv Température de sortie d'air du compresseur ilv Rendement de compresseur
Y* Indice caractéristique de pression (p* Indice caractéristique de débit
Claims (15)
1. Procédé pour déterminer la température de sortie d'air du compresseur d'un turbocompresseur à gaz d'échappement d'un véhicule automobile, caractérisé en ce que de l'air est introduit, à une température d'entrée d'air déterminée (TL0, dans le compresseur (7) qui est couplé à un arbre de turbocompresseur (14) et l'air est délivré, à une température de sortie d'air déterminée (TnV), par le compresseur (7), et en ce que la température de sortie d'air (Tnv) du compresseur (7) est dérivée de la vitesse de rotation (nATL) de l'arbre de turbocompresseur (14) et de la température d'entrée d'air (TL) du compresseur (7).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un rendement de compresseur (r) v) est dérivé de la vitesse de rotation (nATL) de l'arbre de turbocompresseur (14) ainsi que d'une variation d'enthalpie du compresseur (7), et en ce que la température de sortie d'air (Tnv) du compresseur (7) est dérivée du rendement de compresseur (#v) ainsi que de la température d'entrée d'air (TL) du compresseur (7).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rendement de compresseur (r) v) est déterminé, à l'aide d'un diagramme caractéristique de rendement de compresseur, en fonction de la vitesse de rotation (nATL) de l'arbre de turbocompresseur (14) ainsi que d'un indice caractéristique de débit (#*) du compresseur (7), dérivé de sa variation d'enthalpie.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un indice caractéristique de pression (\je*) du compresseur (7) est dérivé de la variation d'enthalpie et l'indice caractéristique de débit (#*) du compresseur (7) est dérivé de l'indice caractéristique de pression (\je*).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'indice caractéristique de débit (p* du compresseur (7) est obtenu, en fonction de l'indice caractéristique de pression #*, par l'intermédiaire d'une équation du type suivant :
<Desc/Clms Page number 14>
al à a3 désignant des coefficients et nt désignant une grandeur v fonction de la vitesse de rotation de l'arbre de turbocompresseur (14).
a2 . =aj+. 1-aj or Mt
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le rendement de compresseur r) v est établi, en fonction de l'indice caractéristique de débit (p*, par l'intermédiaire d'une équation du
type suivant :
il Qg 4.- ± .. +' -. . ±-- :---+ ;- --. -.
a4 à ag désignant des coefficients et n ; désignant une grandeur v fonction de la vitesse de rotation de l'arbre de turbocompresseur (14).
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les coefficients ai sont formés, au moins pour partie, par des polynômes du second degré, en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre de turbocompresseur (14).
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le coefficient as est choisi constant.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 8,
caractérisé en ce que la variation d'enthalpie ATp du compresseur (7) est vjs établie comme suit :
=0- (ll) avec ;
Pvv désignant la pression d'air en amont du compresseur (7) et pnv désignant la pression d'air en aval du compresseur (7), et cp désignant la capacité calorifique spécifique du compresseur (7), K un exposant
<Desc/Clms Page number 15>
isentropique et To la température de l'air dans l'environnement du compresseur (7).
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que pour l'établissement de la température de sortie d'air (Tnv) du compresseur (7), la vitesse de rotation (nATL) de l'arbre de turbocompresseur (14) est normalisée en fonction de la température d'entrée d'air (T d du compresseur (7) et par rapport à une température de référence déterminée.
11. Procédé selon la revendication 10 dans son rattachement à l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'une vitesse périphérique normalisée u du compresseur (7) est dérivée de la vitesse de rotation normalisée de l'arbre de turbocompresseur (14) comme suit : * < * uv='nv'rv' n désignant la vitesse de rotation normalisée de l'arbre de v turbocompresseur (14), rv le rayon du compresseur (7) et k une constante, et en ce que l'indice caractéristique de pression * du compresseur (7) est établi, à partir de la vitesse périphérique normalisée et de la variation d'enthalpie A7. du compresseur (7), comme suit : vjs
, (tut) tJ
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisé en ce que la température de sortie d'air Tnv du compresseur (7) est dérivée de la température d'entrée d'air TL du compresseur (7) et du rendement ilv du compresseur (7), de la manière suivante :
AT,.. r == ?-, 'fJV ,
<Desc/Clms Page number 16>
Ate, ins désignant une variation isentropique de température du compresseur (7).
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la variation isentropique de température ATv, est dérivée de la température d'entrée d'air TL du compresseur (7) et d'un exposant isentropique K de la
manière suivante :
(K-I) =2,-n,"-iL v
ny désignant le rapport de pressions entre la pression d'air (Pnv) en aval du compresseur (7) et la pression d'air (Pvv) en amont du compresseur (7).
14. Dispositif pour déterminer la température de sortie d'air du compresseur d'un turbocompresseur à gaz d'échappement d'un véhicule automobile, dans lequel de l'air est introduit, à une température d'entrée d'air déterminée (TL), dans le compresseur (7), qui est couplé à un arbre de turbocompresseur (14), et le compresseur (7) délivre l'air à une température de sortie d'air déterminée TTnV), caractérisé en ce que ledit dispositif comprend un appareil de commande (4) destiné à déterminer la température
de sortie d'air (Tnv) du compresseur (7) à partir de la vitesse de rotation (nATL) de l'arbre de turbocompresseur (14) et de la température d'entrée d'air (TL) du compresseur (7).
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'appareil de commande (4) destiné à déterminer la température de sortie d'air (Tnv) du compresseur (7) est d'une conception conforme au procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
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|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3539168A1 (de) * | 1984-11-08 | 1986-05-07 | Volkswagen AG, 3180 Wolfsburg | Verfahren und vorrichtung zum betrieb einer aufgeladenen brennkraftmaschine |
| DE4214648A1 (de) * | 1992-05-02 | 1993-11-04 | Bosch Gmbh Robert | System zur steuerung einer brennkraftmaschine |
| DE4302339A1 (de) * | 1993-01-28 | 1994-08-04 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Begrenzung der höchstzulässigen Kraftstoffmenge |
| US6192867B1 (en) * | 1997-07-17 | 2001-02-27 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for protecting a turbo-supercharger |
| WO2001029386A1 (fr) * | 1999-10-21 | 2001-04-26 | Robert Bosch Gmbh | Procede de determination de grandeurs de fonctionnement d'un moteur a combustion interne |
Family Cites Families (1)
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3539168A1 (de) * | 1984-11-08 | 1986-05-07 | Volkswagen AG, 3180 Wolfsburg | Verfahren und vorrichtung zum betrieb einer aufgeladenen brennkraftmaschine |
| DE4214648A1 (de) * | 1992-05-02 | 1993-11-04 | Bosch Gmbh Robert | System zur steuerung einer brennkraftmaschine |
| DE4302339A1 (de) * | 1993-01-28 | 1994-08-04 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Begrenzung der höchstzulässigen Kraftstoffmenge |
| US6192867B1 (en) * | 1997-07-17 | 2001-02-27 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for protecting a turbo-supercharger |
| WO2001029386A1 (fr) * | 1999-10-21 | 2001-04-26 | Robert Bosch Gmbh | Procede de determination de grandeurs de fonctionnement d'un moteur a combustion interne |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2868472A1 (fr) * | 2004-03-31 | 2005-10-07 | Bosch Gmbh Robert | Procede et dispositif de gestion d'un moteur a combustion interne |
| US7287377B2 (en) | 2004-03-31 | 2007-10-30 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for operating an internal combustion engine |
| GB2591776A (en) * | 2020-02-06 | 2021-08-11 | Caterpillar Inc | Improvements in turbocharger efficiency |
| GB2591776B (en) * | 2020-02-06 | 2023-02-01 | Caterpillar Inc | Improvements in turbocharger efficiency |
| US11959429B2 (en) | 2020-02-06 | 2024-04-16 | Caterpillar Inc. | Method for estimating the efficiency loss of a turbocharger for an engine |
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