FR2848606A1 - Procede d'asservissement de la richesse des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne lors d'une phase de purge d'un piege d'oxydes d'azote - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé destiné asservir, lors d'une phase de purge du piège d'oxydes d'azote d'un moteur (MOT), la richesse des gaz d'échappement de ce moteur, et comprenant une opération de régulation (F1) du débit de l'air frais (DA) admis dans le moteur, qui fait tendre une mesure (MDA) de débit d'air vers une consigne (KDA) de débit d'air, et une opération de régulation (F2) du débit (DC) de carburant admis dans le moteur, qui fait tendre une mesure (MRG) de la richesse des gaz d'échappement vers une consigne (KRG) de richesse de ces gaz.Ce procédé comprend une troisième opération de régulation (F3), qui corrige le débit de carburant admis dans le moteur en fonction de la différence (ΔDA) entre le signal (KDA) de consigne de débit d'air et le signal (MDA) de mesure du débit d'air.
Description
PROC D D'ASSERVISSEMENT DE LA RICHESSE DES GAZ
D' CHAPPEMENT D'UN MOTEUR COMBUSTION INTERNE LORS D'UNE PHASE DE PURGE D'UN PI GE D'OXYDES D'AZOTE.
L'invention concerne, à la fois, les techniques de commande des moteurs à combustion interne et celles relatives au respect de l'environnement.
Plus précisément, l'invention concerne un procédé 5 d'asservissement de la richesse des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne lors d'une phase de purge d'un piège d'oxydes d'azote dont ce moteur est équipé, ce procédé comprenant une première opération de régulation dans laquelle un débit d'air frais admis 10 dans le moteur est régulé suivant une première fonction d'une différence entre un signal de consigne de débit d'air et un signal de mesure de débit d'air frais admis, et comprenant une deuxième opération de régulation dans laquelle un débit de carburant admis en 15 post-combustion dans le moteur est au moins partiellement régulé suivant une deuxième fonction d'une différence entre un signal de consigne de richesse de gaz d'échappement et un signal de mesure de la richesse des gaz d'échappement.
L'augmentation de la densité de véhicules automobiles a conduit à développer des solutions permettant de réduire les émissions de différents polluants, et notamment de différents oxydes d'azote, génériquement appelés "NOx".
Une des solutions connues consiste à installer, sur la ligne d'échappement du moteur équipant chaque véhicule, un dispositif propre à piéger les oxydes d'azote avant qu'ils ne soient émis dans l'atmosphère.
Ces pièges à NOx doivent néanmoins être régulièrement purgés pour neutraliser les NOx piégés, 5 ce principe de purge requérant d'augmenter périodiquement la richesse des gaz d'échappement à une valeur supérieure à un.
Pour ce faire, la technique traditionnelle consiste d'une part à ajuster le débit d'air frais 10 admis dans le moteur par un volet d'air d'admission, et à injecter dans le moteur une quantité de carburant supplémentaire en fin de combustion, suivant un procédé connu de l'homme de métier sous la dénomination de "post-injection". Par la première opération de régulation, le débit d'air frais admis dans le moteur est régulé par un actionnement du volet d'admission en fonction de la différence entre un signal de consigne de débit d'air et un signal de mesure de débit d'air frais admis.
Par la deuxième opération de régulation, le débit de carburant admis en post-combustion dans le moteur est régulé par contrôle des injecteurs de carburant en fonction de la différence entre un signal de consigne de richesse de gaz d'échappement et un signal de mesure 25 de la richesse des gaz d'échappement, délivré par une sonde à oxygène installée sur la ligne d'échappement.
Dans les solutions antérieures, les deux boucles de régulation qui mettent respectivement en oeuvre les première et deuxième opérations de régulation sont 30 indépendantes l'une de l'autre.
L'invention repose sur la mise en évidence du fait que cette stratégie de régulation n'est pas optimale et, plus précisément, qu'elle souffre du défaut de ne pas tenir compte du fait que, pour atteindre une 5 richesse donnée de gaz d'échappement, le temps de correction d'une erreur sur le débit d'air est beaucoup plus long que le temps de correction d'une erreur sur le débit de carburant.
Dans ce contexte, l'invention a pour but de 10 proposer un procédé optimisé d'asservissement de la richesse des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne lors d'une phase de purge d'un piège d'oxydes d'azote, qui soit exempt du défaut précédemment évoqué.
A cette fin, le procédé de l'invention, par 15 ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend une troisième opération de régulation dans laquelle une fraction du débit de carburant admis en post-combustion dans le moteur est 20 régulée suivant une troisième fonction de la différence entre le signal de consigne de débit d'air et le signal de mesure du débit d'air frais admis, le débit total de carburant admis en post-combustion dans le moteur variant comme la somme algébrique des deuxième et 25 troisième fonctions.
Dans la mise en oeuvre préférée du procédé de l'invention, la fraction du débit de carburant à admettre en post-combustion selon la troisième fonction est calculée pour compenser l'effet, sur la richesse 30 des gaz d'échappement, de la différence entre le signal de consigne de débit d'air et le signal de mesure de débit d'air frais, en prenant le signal de consigne de richesse comme représentatif d'une richesse de référence. D'autres caractéristiques et avantages de 5 l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence à l'unique figure annexée, qui constitue une représentation schématique et opérationnelle de l'invention.
Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un procédé pour asservir, lors d'une phase de purge d'un piège d'oxydes d'azote équipant un moteur à combustion interne MOT, la richesse des gaz d'échappement émis par ce moteur.
Ce procédé comprend, de façon connue en soi, une première opération de régulation dans laquelle le débit d'air frais DA admis dans le moteur MOT est régulé suivant une fonction Fl de la différence ADA formée entre un signal KDA, représentatif d'une consigne de 20 débit d'air, et un signal MDA, représentatif d'une mesure du débit d'air frais réellement admis dans le moteur MOT.
Cette première opération de régulation conduit à l'élaboration d'un signal de commande SDA, qui est 25 utilisé pour contrôler la position du volet VOL d'admission d'air du moteur dont dépend le débit DA d'air frais admis.
Le bloc de régulation qui met en oeuvre la fonction Fl est par exemple du type PI, PID, ou de tout autre 30 type connu de l'homme de métier.
La fonction Fl prend de préférence en compte la constante de temps qui lie un déplacement effectif du volet VOL à la production du signal de commande SDA ayant causé ce mouvement, ainsi que le retard qui 5 sépare l'instant d'apparition d'une variation du signal de mesure de débit d'air frais MDA de l'instant d'apparition du déplacement du volet VOL qui est à l'origine de cette variation.
Ce procédé comprend par ailleurs, de façon 10 également connue, une deuxième opération de régulation dans laquelle une deuxième fonction F2 de la différence ARG formée entre un signal KRG, représentatif d'une consigne de richesse de gaz d'échappement, et un signal MRG, représentatif d'une mesure de la richesse des gaz 15 d'échappement émis par le moteur MOT, est utilisée pour réguler le débit DC de carburant admis en postcombustion dans le moteur MOT.
Cette deuxième opération de régulation participe, par l'émission d'un signal QlDC, à l'élaboration d'un 20 signal de commande SDc qui est utilisé pour actionner des injecteurs de carburant INJ contrôlant le débit DC post injecté de carburant dans le moteur MOT.
Le bloc de régulation qui met en oeuvre la fonction F2 est lui aussi par exemple du type PI, PID, ou de 25 tout autre type connu de l'homme de métier.
La fonction F2 prend de préférence en compte la constante de temps qui lie l'actionnement effectif de l'injecteur INJ à la production du deuxième signal de commande SDC, ainsi que le retard qui sépare l'instant 30 d'apparition d'une variation du signal de mesure MRG de la richesse des gaz d'échappement de l'instant d'apparition de l'actionnement de l'injecteur INJ ayant causé cette variation.
Le procédé de l'invention comprend une troisième 5 opération de régulation qui permet de réguler, avec une constante de temps très faible, une fraction Q2DC du débit total DC de carburant admis en post- combustion dans le moteur MOT.
Pour ce faire, cette fraction Q2DC du débit total 10 de carburant est régulée suivant une troisième fonction F3 de la différence ADA formée entre le signal KDA, qui est représentatif de la consigne de débit d'air, et le signal MDA, qui est représentatif de la mesure du débit d'air frais réellement admis dans le moteur MOT.
Le débit total DC de carburant admis en postcombustion dans le moteur MOT est par ailleurs ajusté pour varier comme la somme algébrique des deuxième et troisième fonctions F2 et F3.
Comme les deux autres blocs, le bloc de régulation 20 qui met en oeuvre la fonction F3 est par exemple du type PI, PID, ou de tout autre type connu de l'homme de métier. La fonction F3 est établie de façon telle que la fraction Q2DC du débit de carburant à admettre en post25 combustion par application de cette troisième fonction F3 est calculée pour compenser l'effet que produit, sur la richesse des gaz d'échappement supposée représentée par le signal KRG de consigne de richesse, la différence ADA qui existe entre le signal KDA de consigne de débit 30 d'air et le signal MDA de mesure de débit d'air frais.
Enfin, la fonction F3 prend de préférence en compte la constante de temps qui lie l'actionnement effectif de l'injecteur INJ à la production du signal de commande SDC qui l'a engendré, ainsi que le retard 5 qui sépare l'instant d'apparition d'une variation du signal de mesure de débit d'air frais MDA de l'instant d'apparition d'une variation du signal de mesure de richesse MRG.
Claims (5)
1. Procédé d'asservissement de la richesse des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne (MOT) lors d'une phase de purge d'un piège d'oxydes d'azote dont ce moteur est équipé, ce procédé 5 comprenant une première opération de régulation dans laquelle un débit d'air frais (DA) admis dans le moteur est régulé suivant une première fonction (Fl) d'une différence (ADA) entre un signal (KDA) de consigne de débit d'air et un signal (MDA) de mesure de débit d'air 10 frais admis, et comprenant une deuxième opération de régulation dans laquelle un débit (DC) de carburant admis en post-combustion dans le moteur est au moins partiellement (QlDC) régulé suivant une deuxième fonction (F2) d'une différence (ARG) entre un signal 15 (KRG) de consigne de richesse de gaz d'échappement et un signal (MRG) de mesure de la richesse des gaz d'échappement, caractérisé en ce qu'il comprend une troisième opération de régulation dans laquelle une fraction (Q2DC) du débit de carburant admis en post20 combustion dans le moteur est régulée suivant une troisième fonction (F3) de la différence (ADA) entre le signal (KDA) de consigne de débit d'air et le signal (MDA) de mesure du débit d'air frais admis, le débit total (DC) de carburant admis en post- combustion dans 25 le moteur variant comme la somme algébrique des deuxième et troisième fonctions (F2, F3).
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite fraction (Q2DC) du débit de carburant à admettre en post-combustion selon la troisième fonction (F3) est calculée pour compenser 5 l'effet, sur la richesse des gaz d'échappement, de la différence (ADA) entre le signal (KDA) de consigne de débit d'air et le signal (MDA) de mesure de débit d'air frais, en prenant le signal (KRG) de consigne de richesse comme représentatif d'une richesse de 10 référence.
3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première opération de régulation conduit à l'élaboration d'un premier signal 15 de commande (SDA) contrôlant la position d'un volet (VOL) d'admission d'air, et en ce que cette première fonction (Fi) de régulation prend en compte une constante de temps liant un déplacement effectif du volet (VOL) à la production du premier signal de 20 commande (SDA), et un retard séparant un instant d'apparition d'une variation du signal (MDA) de mesure de débit d'air frais d'un instant d'apparition du déplacement du volet (VOL) ayant causé cette variation.
4. Procédé suivant les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ladite fraction (Q2DC) du débit de carburant à admettre en post-combustion selon la troisième fonction (F3) est calculée en prenant en compte le retard séparant un instant d'apparition d'une 30 variation du signal (MDA) de mesure de débit d'air frais d'un instant d'apparition d'une variation du signal de mesure de richesse MRG.
5. Procédé suivant l'une quelconque des 5 revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxième et troisième opérations de régulation conduisent à l'élaboration d'un deuxième signal de commande (SDC) actionnant un injecteur de carburant (INJ) , en ce que ces deuxième et troisième fonctions 10 (F2, F3) de régulation prennent en compte une constante de temps liant l'actionnement effectif de l'injecteur (INJ) à la production du deuxième signal de commande (SDC), et en ce que la deuxième fonction (F2) de régulation prend en compte un retard séparant un 15 instant d'apparition d'une variation du signal (MRG) de mesure de la richesse des gaz d'échappement d'un instant d'apparition de l'actionnement de l'injecteur (INJ) ayant causé cette variation.
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