FR2842869A1 - Procede permettant d'adapter un modele de distance de reglage pour un organe de reglage de turbocompresseur a gaz d'echappement - Google Patents
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Abstract
Procédé permettant d'adapter un modèle de distance de réglage pour un organe de réglage de turbocompresseur à gaz d'échappementLe procédé permet d'adapter des paramètres d'un modèle de distance de réglage pour un organe de réglage de turbocompresseur à gaz d'échappement. Pour ce faire, un premier organe de réglage (32) situé dans le bloc pour gaz d'échappement (24) est activé lorsque le moteur à combustion interne (10) est en régime stationnaire ou quasi-stationnaire. Les paramètres du modèle de distance de réglage sont adaptés sur la base d'une comparaison effectuée entre la valeur réelle et la valeur de consigne pour une variable d'état modifiée, déterminée au niveau de la turbine. Le changement provoqué par l'activation du premier organe de réglage (32) est compensé par l'activation d'un deuxième organe de réglage (20) situé dans le bloc d'air frais.
Description
I La présente invention concerne un procédé permettant d'adapter un modèle
de distance de réglage pour un turbocompresseur à gaz d'échappement dans un
moteur à combustion interne.
Les organes de réglage permettant de commander le comportement de la turbine d'un turbocompresseur à gaz d'échappement montrent, dans la pratique, une certaine dispersion quant à leur effet de réglage et à leurs signaux d'activation. Ceci est d essentiellement aux tolérances utilisées lors du processus de fabrication des composants ainsi qu'à leurs conditions d'utilisation très rudes. La dispersion conduit à un retard de l'organe de réglage et à des erreurs d'activation lors de la modélisation de l'organe de réglage dans le modèle de distance de réglage en tant qu'élément du dispositif de réglage de la pression d'admission. On ne connaît pas de moyens
d'adaptation spécifiques des paramètres du modèle.
Le problème qui est à la base de l'invention est de fournir un procédé permettant d'adapter un modèle de distance de réglage, lequel adapte de manière fiable, avec des moyens simples et à un cot aussi bas que possible des paramètres
d'un organe de réglage.
Le problème est résolu selon l'invention par un procédé permettant d'adapter un modèle de distance de réglage pour un organe de réglage de turbocompresseur à gaz d'échappement dans un moteur à combustion interne, ledit procédé comprenant les étapes suivantes: - la reconnaissance d'un régime stationnaire ou quasi-stationnaire du moteur à combustion interne, - l'activation d'un premier organe de réglage pour turbocompresseur à gaz d'échappement situé dans le bloc pour gaz d'échappement ainsi que d'un deuxième organe de réglage situé dans le bloc d'aspiration de telle sorte que le moteur à combustion interne reste au même régime, - la détermination d'une valeur de consigne pour une variable d'état au niveau de la turbine et la comparaison ultérieure de la valeur de consigne avec la valeur réelle mesurée de la variable d'état au niveau de la turbine, une valeur de correction pour le modèle de distance de réglage et l'activation du premier organe de réglage étant déterminée à partir de l'écart entre la valeur réelle
et la valeur de consigne de la variable d'état au niveau de la turbine.
Le procédé selon l'invention peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques avantageuses suivantes: - le moteur à combustion interne, avec ou sans points de fonctionnement constants pour la combustion, reste au même régime; - il est prévu, comme premier organe de réglage situé dans le bloc pour gaz d'échappement, une ou plusieurs unités de réglage pour une position de soupape de décharge, un angle d'incidence de pales de turbine, une position d'un manchon coulissant situé sur le turbocompresseur à gaz d'échappement et/ou des organes de réglage électrique avec et sans information de retour de position et/ou des boîtes à membrane commandées par surpression ou dépression; - il est prévu, comme deuxième organe de réglage situé dans le bloc d'aspiration, une ou plusieurs unités de réglage pour un papillon des gaz, pour un clapet ou une soupape anti-refoulement; - le régime statique ou quasi- statique est reconnu sur la base des valeurs concernant la vitesse du moteur, le remplissage, la composition du remplissage lors du recyclage interne des gaz d'échappement, la quantité injectée, l'angle d'allumage, le couple moteur et la commande de soupapes; - l'activation du premier organe de réglage s'effectue par pas, la largeur d'un pas et l'écart entre les pas étant choisis de telle sorte que le changement des variables d'état au niveau de la turbine ou du compresseur du turbocompresseur à gaz d'échappement puisse être détecté à chaque pas; - le deuxième organe de réglage est activé après un temps de retard donné; - la reconnaissance des régimes stationnaire ou quasi-stationnaire a lieu de préférence en fonctionnement non suralimenté; - l'activation du premier organe de réglage a lieu de préférence dans un régime o un changement de la contre-pression de gaz d'échappement ne provoque qu'un faible changement du régime du moteur à combustion interne; - la détermination des variables d'état au niveau de la turbine ou du compresseur du turbocompresseur à gaz d'échappement est effectuée sur la base d'une mesure; - la détermination des variables d'état au niveau de la turbine ou du compresseur est effectuée à partir de valeurs de mesure et de valeurs de modèle concernant le bloc pour gaz d'échappement respectivement le bloc d'aspiration; - le rendement de la turbine respectivement le rendement du compresseur est prévu comme variable d'état au niveau de la turbine respectivement du compresseur; - au point de fonctionnement du moteur à combustion interne, l'activation du premier et du deuxième organe de réglage est effectuée de telle sorte que le couple
effectif et le nombre de tours soient constants.
Dans le procédé selon l'invention se déroule, lors d'une première étape, la reconnaissance d'un régime stationnaire ou quasi-stationnaire du moteur à combustion interne. Lorsqu'un régime stationnaire ou quasi- stationnaire a été reconnu, un premier organe de réglage situé dans le bloc pour gaz d'échappement et destiné au turbocompresseur à gaz d'échappement est activé. Un deuxième organe de réglage situé dans le bloc d'aspiration est également activé de telle sorte que le moteur à combustion interne reste au même régime. L'activation du deuxième organe de réglage compense l'effet provoqué par l'activation du premier organe de réglage. Lors d'une étape suivante a lieu la détermination, au niveau de la turbine, d'une variable d'état, puis une comparaison entre le changement attendu et le changement mesuré de la variable d'état au niveau de la turbine. A partir de l'écart existant entre la valeur réelle et la valeur de consigne de la variable d'état au niveau de la turbine est déterminée une valeur de correction pour le signal d'activation du premier organe de réglage. Le procédé selon l'invention vise à déterminer, sans changement du régime du moteur à combustion interne, un signal de correction pour l'activation du premier organe de réglage. Si l'activation du premier organe de réglage est réalisée au moyen d'un modèle de distance de réglage, il est possible d'utiliser les valeurs de correction déterminées pour modifier ledit modèle de distance de réglage, ce qui a pour effet de
modifier le signal d'activation du premier organe de réglage.
Dans le cadre du procédé selon l'invention, il existe deux approches possibles pour maintenir les régimes constants. Selon une première approche, les points de fonctionnement caractéristiques de la combustion, tels que l'angle d'allumage, sont maintenus constants. Selon une deuxième approche, on travaille sans points de fonctionnement constants pour la combustion, ce qui peut cependant entraîner un comportement de combustion non optimal pendant la phase d'adaptation. Cependant, dans les deux cas d'approche, le couple effectif et le nombre de tours au moins sont constants, de sorte que le processus d'adaptation n'est pas ressenti par le
conducteur.
Dans un mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention, il est prévu, en tant que premier organe de réglage situé dans le bloc pour gaz d'échappement, une ou plusieurs unités de réglage pour une position de soupape de décharge, un angle d'incidence de pales de turbine, une position d'un manchon coulissant situé sur le turbocompresseur à gaz d'échappement et/ou des organes de réglage électriques avec ou sans information de retour de position ainsi que des boîtes à membrane commandées par surpression ou par dépression. Ces premières unités de réglage sont activées lorsque le moteur à combustion interne se trouve en régime stationnaire. Dans une autre forme de réalisation du procédé selon l'invention, il est prévu, comme deuxième organe de réglage situé dans le bloc d'aspiration, une ou plusieurs
unités de réglage pour un papillon des gaz, un clapet ou une soupape antirefoulement.
Dans une forme de réalisation préférée, le régime stationnaire ou quasistationnaire est reconnu sur la base des valeurs concernant la vitesse du moteur, le remplissage, la composition du remplissage lors du recyclage interne des gaz d'échappement, la quantité injectée, l'angle d'allumage, le couple moteur et la commande de soupapes. Ces grandeurs sont mises à la disposition de la commande du moteur pour un fonctionnement sans défaut du moteur à combustion interne, de sorte qu'il n'est pas nécessaire qu'elles soient détectées séparément pour la
reconnaissance du régime stationnaire ou quasi-stationnaire.
L'activation du premier organe de réglage s'est avérée être particulièrement fiable lorsque celui-ci était activé par pas. Pour ce faire, la largeur d'un pas et l'écart entre les pas sont choisis de préférence de telle sorte que le changement des variables d'état puisse être détecté à chaque pas. La hauteur du signal d'activation ainsi que l'écart entre les signaux d'activation sont donc choisis, en fonction du
régime, de telle sorte que l'effet provoqué par l'activation puisse être bien détecté.
L'effet d au premier organe de réglage devant s'établir avec le temps, il s'est avéré judicieux d'activer le deuxième organe de réglage après une temps de retard donné. Ce temps de retard peut être choisi par exemple en fonction du modèle de
distance de réglage.
Dans le cas du procédé selon l'invention, il s'avère être particulièrement avantageux de procéder à la reconnaissance du régime stationnaire ou quasistationnaire lorsque le moteur ne se trouve pas en fonctionnement suralimenté. Afin que l'effet provoqué par l'activation du premier organe de réglage soit maintenu aussi faible que possible, il s'est avéré judicieux d'activer le premier organe de réglage dans des régimes o un changement de la contre-pression de gaz d'échappement n'exerce qu'une faible influence sur le régime du moteur à combustion interne. Il est également possible de déterminer une valeur qui représente une valeur minimale nécessaire pour provoquer une réaction de la distance de réglage à un signal d'activation destiné au premier organe de réglage. Pour ce faire, il est déterminé si un changement saisissable d au signal d'activation apparaît dans la distance de réglage (approche noir-blanc). Dans un mode de réalisation possible, la détermination de la variable d'état au niveau de la turbine est réalisée sur la base de mesures. Dans un mode de réalisation alternatif, la détermination de la variable d'état au niveau de la turbine est réalisée à la fois à partir de valeurs de mesure et à partir de valeurs de modèle ou bien exclusivement sur la base de valeurs de modèle du bloc pour gaz d'échappement. Il s'est avéré être particulièrement avantageux de sélectionner comme variable d'état
au niveau de la turbine le rendement de la turbine.
Afin que l'adaptation des paramètres de distance ne soit pas ressentie par l'utilisateur, le couple et le nombre de tours sont maintenus constants au moyen de l'activation du premier et du deuxième organe de réglage. Le procédé selon l'invention sera illustré ci-après plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation et par référence aux dessins dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne, - la figure 2 est un organigramme d'une première forme de réalisation du procédé selon l'invention, - la figure 3 est un organigramme d'une deuxième forme de réalisation du
procédé selon l'invention.
La figure 1 montre une vue schématique d'un moteur à combustion interne 10.
De l'air frais est amené au moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'un bloc d'aspiration 12. L'air frais amené passe à travers un filtre à air 14 et un refroidisseur 16 d'air de suralimentation. En amont du refroidisseur 16 d'air de suralimentation est prévu un compresseur 18 d'un turbocompresseur à gaz d'échappement. En aval du refroidisseur 16 d'air de suralimentation est prévu un papillon des gaz 20. L'air frais comprimé pénètre dans l'un des cylindres 22, quatre cylindres seulement étant indiqués dans la figure pour des raisons de clarté. En aval du moteur à combustion interne 10 se trouve le bloc pour gaz d'échappement 24 avec un catalyseur 26. En amont du catalyseur 26 est disposée une turbine 28 du turbocompresseur à gaz d'échappement. Il va de soi que la turbine 28 est raccordée au compresseur 18 afin que le compresseur 18 soit entraîné par ladite turbine 28 lorsque celle-ci est en
fonctionnement.
Dans la zone de la turbine 28 est disposé en parallèle avec le bloc pour gaz d'échappement 24 une déviation 30 (ou " by-pass " en anglais) comprenant une soupape de décharge (en anglais " wastegate ") 32. Dans la figure 1 il est montré que la soupape de décharge 32 et le papillon des gaz 20 sont activés par une commande de moteur 34. Des valeurs de variables d'état concernant le régime du moteur à combustion interne 10 sont mises à la disposition de la commande de
moteur 34 en tant que données 36.
Lors du procédé d'adaptation selon l'invention, la soupape de décharge 32 est activée par pas. La fermeture de la soupape de décharge 32 provoque une augmentation de la contre-pression de gaz d'échappement. Afin que la vitesse et le couple du moteur à combustion interne soient maintenus constants, ceci est compensé au moyen du papillon des gaz 20. Dans le cas des moteurs à allumage commandé (moteurs Otto), il s'est avéré être particulièrement avantageux d'augmenter le remplissage d'air frais et d'utiliser, de manière neutre par rapport au couple, un allumage retardé tout en augmentant la masse des gaz d'échappement et
la température.
Une variante du procédé selon l'invention sera commentée plus en détail à l'aide de la figure 2. Lors d'une première étape 38 est effectuée une reconnaissance du fonctionnement stationnaire du moteur à combustion interne. Celle-ci est effectuée de préférence en fonctionnement non suralimenté. Des grandeurs d'entrée destinées à la reconnaissance de fonctionnement stationnaire 38 sont constituées par les valeurs concernant la vitesse du moteur, le remplissage, la composition du remplissage (gaz d'échappement réaspirés), la quantité injectée, l'angle d'allumage, le couple moteur et la commande de soupapes, lesdites valeurs étant regroupées
dans le bloc 40.
En cas de reconnaissance d'un régime stationnaire ou quasi-stationnaire, une amplification par pas du signal d'activation de l'organe de réglage situé dans le bloc pour gaz d'échappement est effectuée lors d'une étape 42. L'activation de l'organe de réglage provoque des changements des états existant au niveau de la turbine. Lors de l'étape 44, ceux-ci sont détectés et retransmis au dispositif de reconnaissance de fonctionnement stationnaire 38. Il est ainsi possible de reconnaître de manière rapide
et sre des changements apparaissant lors du fonctionnement stationnaire.
Lors d'une étape 46 du procédé, la valeur de consigne pour le rendement de la turbine est déterminée sur la base du signal d'activation pour le premier organe de réglage. Lors d'une étape 48 du procédé est déterminée la valeur réelle du rendement de la turbine. Dans les étapes 44 à 48 du procédé, les valeurs 50 concernant le flux massique de gaz d'échappement, les températures en amont et en aval de la turbine, la contre-pression de gaz d'échappement et la pression en aval de la turbine sont disponibles via la commande du moteur. Les grandeurs 50 peuvent être des valeurs
de mesure directes ou des valeurs de modèle issues de la commande de moteur.
La valeur réelle du rendement de la turbine est convertie, lors de l'étape 52, en une valeur réelle du rendement du compresseur. A partir de la valeur réelle du rendement du compresseur, est effectué, lors de l'étape 54, un changement par pas des organes de réglage situés dans le bloc d'air frais afin de compenser l'effet du premier organe de réglage. Le but de la compensation est de maintenir constants la pression dans le tuyau d'aspiration et le remplissage en air frais des cylindres. Au35 dessous de valeurs de seuil minimum prédéfinies pour l'intervention du deuxième organe de réglage, il est possible, pour simplifier le procédé, d'omettre toute action de compensation. Une première étape d'initialisation du procédé, lors de laquelle la valeur réelle du rendement du compresseur est déterminée, puis mise en mémoire en vue d'une
comparaison ultérieure, n'a pas été représentée.
L'écart entre les valeurs de consigne et les valeurs réelles du rendement de la turbine est déterminé lors de l'étape 58, puis transmis à un dispositif d'évaluation et/ou de filtrage. A partir de l'évaluation et/ou du filtrage, il est possible de procéder à
un diagnostic 62 du comportement de réglage.
Lors de l'étape 60 sont essentiellement déterminées des valeurs de correction
destinées à un modèle de distance de réglage et les valeurs de consigne d'activation.
Lors de l'étape d'adaptation 64, les signaux d'activation entrent également en jeu. Le modèle de distance adapté 64 représente le point de départ pour la détermination de la valeur de consigne du rendement de la turbine effectuée lors de l'étape 46 du procédé. La figure 3 montre une autre réalisation du procédé selon l'invention. Pour des raisons de clarté, des étapes identiques du procédé ont été pourvues des mêmes références. Ci-après seront commentés uniquement les écarts existant par rapport au
procédé décrit ci-dessus.
Dans le procédé représenté à la figure 3 - à la différence du procédé décrit cidessus -, le point de fonctionnement du moteur à combustion interne est modifié, lors de l'étape 66, en influençant la combustion, le nombre de tours et le couple effectif restant constants. Lors de l'étape 68, le changement attendu au niveau de la turbine, c'est-à-dire le changement attendu au niveau de la turbine en cas de non-activation du premier organe de réglage, est calculé dans le bloc pour gaz d'échappement. Lors de l'étape 68 est donc déterminée la valeur de consigne du rendement de la turbine en cas d'une modification du point de fonctionnement, et ce sans tenir compte d'un changement du premier organe de réglage situé dans le bloc pour gaz d'échappement. Lors de l'étape 68 du procédé est calculée la valeur de consigne pour le rendement de la turbine en fonction des paramètres 50, ceux-ci tenant également compte des changements du point de fonctionnement du moteur à
combustion interne.
Lors de l'étape 70 sont déterminés les états au niveau de la turbine. Lors de l'étape 72 du procédé est déterminé sur la base des données 50 l'état réel au niveau de la turbine. Les données 50 sont soit des valeurs de mesure directes de grandeurs au niveau de la turbine, telles que la contre-pression de gaz d'échappement, soit des données déterminées par utilisation de valeurs de modèle concernant le bloc pour gaz d'échappement et le bloc d'air frais. La valeur réelle du rendement de la turbine est convertie à l'étape 52 en valeur réelle du rendement du compresseur, dont la valeur sert de base pour l'action compensatoire de l'organe de réglage situé du côté de l'air frais afin que le moteur à combustion interne reste en régime stationnaire ou quasi-stationnaire. Le procédé décrit par référence à la figure 3 convient notamment au fonctionnement quasi-stationnaire, lors duquel le couple effectif et la vitesse sont constants. Le procédé décrit ci-dessus met à profit le fait que tant le turbocompresseur à gaz d'échappement que le moteur à combustion interne peuvent fonctionner de manière stationnaire en différents points de fonctionnement sans que le conducteur s'en aperçoive. L'organe de réglage situé du côté des gaz d'échappement est exposé à des conditions de fonctionnement très rudes par rapport à celui situé du côté d'admission d'air. Le procédé selon l'invention offre la possibilité d'une adaptation des paramètres de modèle pour la distance de réglage. L'intervention effectuée par le
premier organe de réglage est compensée du côté d'admission d'air.
Claims (13)
1. Procédé permettant d'adapter un modèle de distance de réglage pour un organe de réglage de turbocompresseur à gaz d'échappement dans un moteur à combustion interne, ledit procédé comprenant les étapes suivantes: - la reconnaissance (38) d'un régime stationnaire ou quasi-stationnaire du moteur à combustion interne, - l'activation (42) d'un premier organe de réglage pour turbocompresseur à gaz d'échappement situé dans le bloc pour gaz d'échappement ainsi que d'un deuxième organe de réglage situé dans le bloc d'aspiration de telle sorte que le moteur à combustion interne reste au même régime, - la détermination (46) d'une valeur de consigne pour une variable d'état au niveau de la turbine et la comparaison ultérieure de la valeur de consigne avec la valeur réelle mesurée de la variable d'état au niveau de la turbine, - une valeur de correction pour le modèle de distance de réglage et l'activation du premier organe de réglage étant déterminée à partir de l'écart entre la valeur réelle
et la valeur de consigne de la variable d'état au niveau de la turbine.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne, avec ou sans points de fonctionnement constants pour la
combustion, reste au même régime.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu, comme premier organe de réglage situé dans le bloc pour gaz d'échappement, une ou plusieurs unités de réglage pour une position de soupape de décharge, un angle d'incidence de pales de turbine, une position d'un manchon coulissant situé sur le turbocompresseur à gaz d'échappement et/ou des organes de réglage électrique avec et sans information de retour de position et/ou des boîtes à membrane
commandées par surpression ou dépression.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il
est prévu, comme deuxième organe de réglage situé dans le bloc d'aspiration, une ou plusieurs unités de réglage pour un papillon des gaz, pour un clapet ou une soupape anti-refoulement.
5. Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le
régime statique ou quasi-statique est reconnu sur la base des valeurs concernant la vitesse du moteur, le remplissage, la composition du remplissage lors du recyclage interne des gaz d'échappement, la quantité injectée, l'angle d'allumage, le couple
moteur et la commande de soupapes.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que
l'activation du premier organe de réglage s'effectue par pas, la largeur d'un pas et l'écart entre les pas étant choisis de telle sorte que le changement des variables d'état au niveau de la turbine ou du compresseur du turbocompresseur à gaz d'échappement puisse être détecté à chaque pas.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le
deuxième organe de réglage est activé après un temps de retard donné.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la
reconnaissance des régimes stationnaire ou quasi-stationnaire a lieu de préférence
en fonctionnement non suralimenté.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que
l'activation du premier organe de réglage a lieu de préférence dans un régime o un changement de la contre-pression de gaz d'échappement ne provoque qu'un faible
changement du régime du moteur à combustion interne.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la
détermination des variables d'état au niveau de la turbine ou du compresseur du
turbocompresseur à gaz d'échappement est effectuée sur la base d'une mesure.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la
détermination des variables d'état au niveau de la turbine ou du compresseur est effectuée à partir de valeurs de mesure et de valeurs de modèle concernant le bloc
pour gaz d'échappement respectivement le bloc d'aspiration.
12. Procédé selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que le rendement de la turbine respectivement le rendement du compresseur est prévu
comme variable d'état au niveau de la turbine respectivement du compresseur.
13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'au
point de fonctionnement du moteur à combustion interne, l'activation du premier et du deuxième organe de réglage est effectuée de telle sorte que le couple effectif et le
nombre de tours soient constants.
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