FR2868472A1 - Procede et dispositif de gestion d'un moteur a combustion interne - Google Patents

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Abstract

Procédé et dispositif de gestion d'un moteur à combustion interne (1) permettant d'éviter des états de fonctionnement créant une tendance au cliquetis ou engendrant des températures élevées de gaz d'échappement. Le moteur à combustion interne (1) comprend un compresseur (5) installé dans le canal d'admission d'air (10) pour comprimer cet air. La pression de charge de consigne appliquée au compresseur (5) est limitée en fonction de la température en sortie du compresseur (5) à une pression de charge de consigne maximale autorisée.

Description

Domaine de l'invention
La présente invention concerne un procédé de gestion d'un moteur à combustion interne comprenant un compresseur installé dans le canal d'alimentation en air du moteur à combustion interne pour compri- mer l'air alimentant ce moteur.
L'invention concerne également un dispositif de gestion d'un moteur à combustion interne équipé d'un compresseur installé dans le canal d'admission d'air du moteur pour comprimer l'air alimentant le moteur.
Etat de la technique Dans un moteur à combustion interne équipé d'un compresseur installé dans le canal d'admission d'air du moteur, pour comprimer l'air qu'il alimente, en aval du compresseur, dans le canal d'admission d'air d'alimentation, la pression ainsi que la température de l'air sont plus élevées qu'en amont du compresseur. C'est pourquoi on utilise un radiateur d'air d'alimentation en aval du compresseur. Ce radiateur réduit une partie de l'augmentation de la température. Mais dans la chambre de combustion on aura toujours une température plus élevée et par suite une tendance plus importante au cliquetis. La régulation de cliquetis élimine cet effet en retardant l'allumage. Mais cela diminue le rendement et fait en même temps augmenter la température des gaz d'échappement. Des contre-mesures sont prévues pour réduire la tendance au cliquetis en enrichissant le mélange air/carburant et en diminuant la charge pour abaisser la température des gaz d'échappement à des valeurs admissibles.
Exposé et avantages de l'invention Ainsi, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que la pression de charge de consigne générée par le compresseur est limitée en fonction d'une température en sortie de compresseur à une pression de charge de consigne maximale autorisée.
Selon l'invention, le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé par des moyens de limitation qui limitent la pression de charge de consigne fournie par le compresseur en fonction de la température en sortie du compresseur à une pression de charge de consigne maximale autorisée.
Le procédé et le dispositif selon l'invention de gestion d'un moteur à combustion interne avec les caractéristiques des revendications indépendantes ont l'avantage de limiter la pression de charge de consigne que doit fournir le compresseur en fonction de la température à la sortie du compresseur à une pression de charge de consigne maximale autorisée. De cette manière, on évite d'emblée des états de fonctionnement du moteur à combustion interne conduisant à une température trop élevée, non souhaitable, en sortie du compresseur. On réduit ainsi d'emblée la tendance au cliquetis sans que cela ne soit au prix d'une température plus élevée des gaz d'échappement. Dans ces conditions il est inutile de prévoir des contre-mesures compliquées telles que l'enrichissement du mélange air/carburant ou encore la réduction de la charge.
Il est particulièrement simple et beaucoup moins compliqué de déterminer la relation entre la pression de charge de consigne maxi-male autorisée et la température en sortie du compresseur en la commandant par des courbes caractéristiques ou des champs de caractéristiques.
Il est en outre avantageux de prédéfinir comme température en sortie du compresseur, une température maximale autorisée de l'air à la sortie du canal d'admission d'air du compresseur et de déterminer la pression de charge de consigne, maximale autorisée en fonction de cette température maximale autorisée. Cela permet d'utiliser la relation physique entre le rapport de pressions et le rapport de températures dans le compresseur pour déterminer la pression de charge de consigne maximale autorisée, cette relation correspondant à une formulation mathématique relativement simple.
Cette formulation mathématique permet de déduire un pro-cédé simple pour déterminer la pression de charge de consigne maximale autorisée. En fonction de la température maximale autorisée de l'air à la sortie du canal d'alimentation en ait du compresseur on prédéfinit un rapport de pressions de compresseur maximum autorisé et à partir de ce rapport on détermine la pression de charge de consigne maximale autorisée. La pression de charge de consigne fournie par le compresseur est alors limitée à la pression de charge de consigne maximale autorisée.
D'une manière particulièrement simple on détermine le rapport de pressions de compresseur maximum autorisé, pour respecter la température maximale autorisée de l'air à la sortie du canal d'alimentation en air du compresseur comme fonction de la température de l'air à l'entrée du canal d'admission d'air du compresseur en utilisant une courbe caractéristique.
Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par blocs d'un moteur à combustion interne, - la figure 2 est un diagramme fonctionnel servant à décrire le procédé de l'invention et le dispositif de l'invention.
Description d'un mode de réalisation
Selon la figure 1, la référence 1 désigne un moteur à com- bustion interne entraînant par exemple un véhicule. Le moteur à combus- tion interne 1 peut être un moteur à essence ou un moteur diesel. Le moteur comporte un ou plusieurs cylindres dont un seul est représenté à titre d'exemple à la figure 1 sous la référence 35. Le cylindre 35 reçoit de l'air frais par un canal d'alimentation en air 10. La direction d'écoulement de l'air frais dans le canal d'alimentation en air 10 est représentée à la fi- gure 1 par une flèche. Un compresseur 5 équipe le canal d'alimentation en air 10 pour comprimer l'air fourni au cylindre 35 par le canal d'alimenta- tion en air 10. Le compresseur 5 peut faire partie d'un turbocompresseur de gaz d'échappement comme représenté à la figure 1 pour être entraîné par la turbine 40 installée dans la conduite des gaz d'échappement 50 du moteur à combustion interne 1 par l'intermédiaire d'un arbre 70. Le com- presseur 5 peut également être entraîné par le vilebrequin du moteur à combustion interne 1 ou encore il peut s'agir d'un compresseur à moteur électrique. En amont du compresseur 5 il y a un canal d'entrée d'air d'alimentation 65 et en aval un canal de sortie d'air d'alimentation 60.
Dans le sens de l'écoulement de l'air frais, en amont du compresseur 5, le canal d'alimentation en air 10 selon l'exemple de la figure 1 comporte un capteur de température 75 et un capteur de pression 80. Le capteur de température 75 mesure la température Tvv en amont du compresseur et transmet la valeur de mesure à la commande de moteur 15. Le capteur de pression 80 mesure la pression pvv en amont du compresseur 5 et trans- met la valeur de mesure à la commande de moteur 15. En variante, on peut également modéliser d'une manière connue la température Tvv en amont du compresseur 5 et/ou la pression pvv en amont du compresseur par la commande de moteur 15 à partir d'autres paramètres de fonc- tionnement du moteur à combustion interne 1. Le compresseur 5 com- prime l'air fourni par le canal d'alimentation en air 65 pour que la pression et la température de l'air dans le canal de sortie d'air d'alimentation 60 soient supérieures aux valeurs dans le canal d'entrée d'air 65. Le rapport des pressions et le rapport des températures de part et d'autre du compresseur 5 sont liés par la relation suivante: 7 Tnv Y Y- 1 pnv -1 * _ Tvv n +1 (1) pvv Dans l'équation (1) : pnv est la pression de l'air dans le canal de sortie d'air d'alimentation 60, Tnv est la température de l'air dans le canal de sortie d'air d'alimentation 60, r est le rendement de la compression et y est l'exposant isentropique.
Selon le sens de circulation de l'air frais, en aval du com- presseur 5, le canal d'alimentation en air 10 comporte un radiateur d'air de charge 30 qui refroidit partiellement de nouveau la température de l'air qui a été augmentée lors de la compression par le compresseur 5. En aval du radiateur d'air de charge 30, dans le sens de circulation de l'air frais, on a le cylindre 35. D'autres composants servant au fonctionnement du moteur à combustion interne 1 tels que par exemple l'injecteur et la bougie d'allumage (cette dernière seulement dans le cas des moteurs à essence) ne sont pas représentés à la figure 1 dans un but de simplification.
Pour régler une pression de charge de consigne prédéfinie dans le canal de sortie d'air d'alimentation 60 il est prévu un organe de réglage 45 au niveau de la turbine 40. L'organe d'actionnement 45 est par exemple une soupape de dérivation équipant une conduite de dérivation contournant la turbine 40 et qui, suivant son degré d'ouverture, permet à une fraction correspondante du débit massique de gaz d'échappement de contourner la turbine 40. En variante, l'organe d'actionnement 45 peut également influencer la géométrie variable de la turbine 40 et agir de cette manière sur la pression de charge dans le canal de sortie d'air d'alimentation 60. Pour régler une pression de charge de consigne prédé- finie plconsres, on commande l'organe d'actionnement 45 à partir de la commande de moteur 15. La commande de moteur 15 peut prédéfinir la pression de charge de consigne par exemple en fonction d'une demande du conducteur de façon connue en exploitant par la commande de moteur 15, la position de la pédale d'accélérateur non représentée à la figure 1. La pression de charge qui s'établit effectivement dans le canal de sortie d'air d'alimentation 60 correspond à la pression pnv de l'air dans le canal de sortie d'air d'alimentation 60 selon l'équation 1.
Selon l'invention, en fonction de la température en sortie du compresseur 5, on limite la pression de charge de consigne fournie par le compresseur 5 à une pression de charge de consigne maximale autorisée en sortie du compresseur 5. La température en sortie du compresseur 5 peut étre par exemple la température des gaz d'échappement ou la température dans la chambre de combustion du cylindre 35. Enfin, le procédé et le dispositif selon l'invention doivent limiter la température des gaz d'échappement à une valeur acceptable et en limitant la température dans la chambre de combustion, réduire la tendance au cliquetis. La relation entre la pression de charge de consigne maximale autorisée et la température en sortie de compresseur 5 peut se déterminer par exemple en utilisant une commande par des courbes caractéristiques ou des champs de caractéristiques. On détermine un tel champ de caractéristiques par des essais sur un banc d'essai pour différents points de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 et différentes températures maximales autorisées pour les gaz d'échappement ou différentes températures maximales autorisées pour la chambre de combustion pour obtenir la pression de charge de consigne maximale autorisée, associée respectivement à ces points de fonctionnement.
Ainsi, par le fonctionnement du moteur à combustion in-terne 1 et en prédéfinissant une température maximale autorisée pour les gaz d'échappement ou une température maximale autorisée pour la chambre de combustion, suivant le point de fonctionnement instantané du moteur à combustion interne 1, on détermine la pression de charge de consigne maximale autorisée, correspondante, dans le champ de caractéristiques. La pression de charge de consigne prédéfinie par la commande de moteur 15, par exemple en fonction de la demande du conducteur, est alors limitée à cette pression de charge de consigne maximale autorisée.
Selon un développement particulièrement avantageux de l'invention on utilise la relation physique entre le rapport des pressions et le rapport des températures de part et d'autre du compresseur 5 selon l'équation (1). Pour cela, on prédéfinit comme température en sortie de compresseur 5 une température maximale autorisée pour l'air dans le canal de sortie d'air d'alimentation du compresseur 5 et en fonction de cette température maximale autorisée on détermine la pression de charge de consigne maximale autorisée par laquelle on limite la pression de charge de consigne prédéfinie par la commande de moteur 15. Partant de l'équation 5 on obtient ainsi la relation suivante: pnv max Tnv max * r r-' + 1 (2) pvv Tvv Dans l'équation (2) : Tnvmax est la température maximale autorisée de l'air dans le canal de sortie d'alimentation d'air du compresseur 5 et pnvmax est la pression de charge de consigne maximale correspondante lo dans le canal de sortie d'alimentation d'air du compresseur 5. Pour une température maximale autorisée prédéfinie Tnvmas de l'air dans le canal de sortie d'alimentation d'air du compresseur 5 et pour le rendement de compresseur connu par la commande de moteur 15 ainsi que par l'exposant isentropique y également connu par la commande de moteur 15, en application de l'équation (2) on a une fonction donnant le rapport des pressions, maximum autorisé pnvmax/pvv de part et d'autre du compresseur 5 pour respecter la température maximale autorisée prédéfinie Tnvmax de l'air dans le canal de sortie d'air d'alimentation du compresseur 5 en fonction de la température Tvv de l'air dans le canal d'entrée d'air d'alimentation du compresseur 5. Cette fonction peut également se déterminer par exemple par des essais effectués sur un banc d'essai dans le cadre d'une application et être enregistrée dans une courbe caractéristique 25 de la commande de moteur 15. Le rapport de pression de compression maximum autorisé pnvmax/pvv est multiplié par la pression pvv en amont du compresseur 5 ce qui donne la pression de charge de consigne maximale autorisée pnvmax introduite dans la régulation de pression de charge pour limiter vers le haut les pressions de charge de consigne pré-définies dans cette régulation.
La figure 2 montre un diagramme fonctionnel explicitant le déroulement du procédé de l'invention et qui peut être implémenté sous la forme d'un programme et/ou sous la forme d'un circuit dans la com- mande de moteur 15. Selon cette figure, on applique la température Tvv de l'air dans le canal d'entrée d'alimentation en air 65 au compresseur 5 comme grandeur d'entrée de la courbe caractéristique 25. La courbe ca- ractéristique 25 associe à la température Tvv de l'air dans le canal d'entrée d'alimentation en air 65 du compresseur 5, un rapport de pression de compresseur maximum autorisé pnvmax/pvv comme grandeur de sortie.
Ce rapport de pression de compresseur maximum autorisé pvnmax/pvv est alors multiplié dans un multiplicateur 55 avec la pression pvv en amont du compresseur 5, c'est-à-dire la pression de l'air dans le canal d'entrée d'air d'alimentation 65 du compresseur 5. La grandeur de sortie du multiplicateur 55 est ainsi la pression de charge de consigne maximale autorisée pnvmax. Cette pression est appliquée en même temps que la pression de charge de consigne prédéfinie plcons dépendant de la de-mande du compresseur par la commande de moteur 15 à un sélecteur de minimum 20; celui-ci choisit la plus petite des deux grandeurs d'entrée plcons, pnvmax comme pression de charge de consigne résultante plconsres à convertir, pour l'actionneur 45. Le sélecteur de minimum 20 constitue ainsi un moyen de limitation ou une unité de limitation qui limite la pression de charge de consigne prédéfinie plcons à la pression de charge de consigne maximale autorisée pnvmax.

Claims (6)

REVENDICATIONS
1 ) Procédé de gestion d'un moteur à combustion interne (1) comprenant un compresseur (5) installé dans le canal d'alimentation en air (10) du moteur à combustion interne (1) pour comprimer l'air alimentant ce moteur (1), caractérisé en ce que la pression de charge de consigne générée par le compresseur (5) est limitée en fonction d'une température en sortie de compresseur (5) à une pression de charge de consigne maximale autorisée.
2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la relation entre la pression de charge de consigne maximale autorisée et la température en sortie du compresseur (5) par une com-15 mande par une courbe caractéristique ou un champ de caractéristiques.
3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on prédéfinit comme température en sortie du compresseur (5) une tempé- rature maximale autorisée de l'air dans le canal de sortie d'air d'alimentation (60) du compresseur (5) et en fonction de cette température maximale autorisée on détermine la pression de charge de consigne maximale autorisée.
4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' en fonction de la température maximale autorisée de l'air dans le canal de sortie d'air d'alimentation (60) du compresseur (5) on prédéfinit un rapport de pression de compression maximum autorisé et, à partir de ce rapport de pressions de compresseur maximum autorisé, on détermine la pression de charge de consigne maximale autorisée et on limite la pression de charge de consigne que doit générer le compresseur (5) à cette pression de charge de consigne maximale autorisée.
5 ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' on détermine le rapport des pressions de compresseur maximum autorisé pour respecter la température maximale autorisée de l'air dans le canal de sortie d'alimentation en air (60) du compresseur (5) en fonction de la température de l'air dans le canal d'entrée d'alimentation en air (65) du compresseur (5) à l'aide d'une courbe caractéristique (25).
6 ) Dispositif (15) de gestion d'un moteur à combustion interne (1) équipé d'un compresseur (5) installé dans le canal d'admission d'air (10) du moteur (1) pour comprimer l'air alimentant le moteur (1), caractérisé par des moyens de limitation (20) qui limitent la pression de charge de consigne fournie par le compresseur (5) en fonction de la température en sortie du compresseur (5) à une pression de charge de consigne maximale auto-risée.
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