FR2874968A1 - Procede de commande d'une pression de suralimentation dans un moteur de vehicule - Google Patents
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Abstract
Dans le procédé de commande d'une pression de suralimentation dans un moteur (2) de véhicule comprenant un turbocompresseur (6), on détermine une valeur de consigne de pression en amont d'une turbine (8) du turbocompresseur.
Description
L'invention concerne le contrôle moteur des véhicules automobiles.
Le contrôle moteur est la technique de gestion d'un moteur à combustion interne avec l'ensemble de ses capteurs et actionneurs. L'ensemble des lois de contrôle commande (stratégies logicielles) et des paramètres de caractérisation (calibrations) d'un moteur est contenu dans un calculateur appelé UCE (unité de contrôle électronique). Dans la suite de la description, nous allons considérer un moteur diesel suralimenté par turbocompresseur mais l'invention est également applicable aux moteurs à essence.
En référence à la figure 1, on sait que le turbocompresseur 6 est composé d'une turbine 8 et d'un compresseur 10 dans le but d'augmenter la quantité d'air admise dans les cylindres 16. La turbine est placée à la sortie du collecteur d'échappement et est entraînée par les gaz d'échappement. La puissance fournie par les gaz d'échappement à la turbine peut être modulée en installant une soupape de décharge (wastegate) ou des ailettes (turbo à géométrie variable : TGV). Le compresseur 10 est monté sur le même axe que la turbine. Il comprime l'air qui entre dans le collecteur d'admission 14. Un échangeur 12 peut être placé entre le compresseur et le collecteur d'admission pour refroidir l'air à la sortie du compresseur.
Un actionneur est utilisé pour piloter l'ouverture et la fermeture de la soupape ou des ailettes. Le signal de commande de l'actionneur est fourni par l'UCE et permet d'asservir la pression dans le collecteur d'admission, dénommée pression de suralimentation . La consigne de pression collecteur est calculée par l'UCE. La pression collecteur est mesurée via un capteur de pression placé sur le collecteur d'admission.
Avec l'augmentation des performances des moteurs diesel suralimentés, les niveaux de pression de suralimentation augmentent aussi et les turbocompresseurs sont de plus en plus sollicités. Il est donc important de piloter le plus finement possible les turbocompresseurs pour éviter la détérioration du turbocompresseur et pour améliorer le comportement du véhicule lors des accélérations.
Lorsque le conducteur souhaite la puissance maximale du moteur sur une accélération, la position pied à fond de la pédale est traduite par l'UCE en une consigne de débit carburant. Cette consigne de débit conducteur est limitée en régime transitoire par un seuil qui est fonction du débit d'air frais et du régime moteur. Le débit d'air frais est soit mesuré (débitmètre), soit calculé (estimateur de débit d'air). Ce dispositif permet de limiter les particules (fumées noires) présentes dans les gaz d'échappement du moteur lors des transitoires. Cette limitation est appelée "limitation de fumée". Lorsque le débit d'air entrant dans le moteur est suffisant, la consigne de débit carburant est limitée par une valeur qui est fonction du régime et éventuellement du rapport de boîte de vitesse. Cette limitation est appelée "limitation de couple".
Les normes de dépollution étant de plus en plus sévères, la quantité de particules rejetées par un moteur diesel doit être de plus en plus faible. Le filtre à particules est une solution qui permet de réduire la quantité de particules rejetées dans l'environnement. Il est composé d'un ensemble de microcanaux dans lesquels une grande partie des particules se trouve piégée. Une fois le filtre plein, il faut le vider en brûlant les particules. Cette phase est appelée : régénération . Le filtre à particules 20 est placé dans la ligne d'échappement après le turbo compresseur. L'introduction d'un tel dispositif produit une augmentation de la contre-pression à l'échappement. Et cette contre-pression est d'autant plus importante que le filtre est chargé en particules.Cette contre-pression échappement se traduit vis à vis du turbo compresseur par une réduction du taux de détente, donc aussi une réduction de la puissance fournie par les gaz d'échappement à la turbine et une diminution des performances du moteur. Pour obtenir le même niveau de performance, il faut maintenir le taux de détente en augmentant la pression avant turbine (en amont de la turbine). L'augmentation de la pression avant turbine est obtenue par la fermeture de la soupape de décharge ou des ailettes.
L'invention porte plus précisément sur la régulation de la pression de suralimentation.
On connaît des moteurs mettant en oeuvre une régulation de la pression de suralimentation qui consiste à asservir la pression de suralimentation sur une consigne. Un tel fonctionnement a été illustré à la figure 2. Cette consigne de pression de suralimentation est cartographiée en fonction du régime moteur et du débit carburant. Puis, un régulateur se charge de réguler la pression de suralimentation sur la consigne à partir de la soupape de décharge ou des ailettes du turbocompresseur. Le but de la régulation de pression, est de minimiser en permanence l'écart entre la
régulateur le plus couramment utilisé est de type PID (proportionnelle, intégrale, dérivée).
Pour améliorer le temps de réponse de la boucle de régulation, une valeur de pré-positionnement de la soupape ou des ailettes peut être ajoutée au régulateur. Cette valeur de pré-positionnement se présente sous la forme d'une cartographie en régime moteur et débit carburant telle que celle illustrée à la figure 3. Pour un point de la cartographie de pré-positionnement correspond une pression de suralimentation de consigne. Le metteur au point va renseigner le pré-positionnement en y inscrivant les valeurs du signal de commande de la soupape de décharge ou des ailettes qui permettent d'atteindre la pression de consigne P2cons.
Cependant, le pré-positionnement est calibré une fois et à partir d'essais faits sur un moteur nominal. En fonctionnement réel, les dérives et les dispersions vont donc rendre le pré-positionnement inadapté vis à vis de la consigne de suralimentation et c'est le régulateur qui va rattraper ces écarts de signal de commande. Le régulateur va annuler l'écart entre la consigne et la mesure de pression de suralimentation. Mais, quel que soit le type de régulateur utilisé, l'asservissement n'est pas instantané et son temps de réponse dépend des dispersions et des dérives. Par conséquent, cette stratégie de régulation de la pression de suralimentation n'est pas robuste en termes de temps de réponse vis-à-vis des dispersions et des dérives.
Ainsi, la figure 4 présente la réponse de la régulation de suralimentation avec un pré-positionnement optimal.
La figure 5 présente la réponse de la régulation de suralimentation avec un pré-positionnement trop fort, ce qui a pour effet de provoquer un dépassement de la consigne. Plus le dépassement est important et plus le régulateur met du temps à ramener la pression sur la consigne avec un risque d'oscillations. Les dépassements de pression peuvent détériorer le turbocompresseur et le circuit de suralimentation. Les oscillations négatives risquent de générer des variations du couple moteur, pouvant perturber la conduite du véhicule. La figure 6 présente la réponse de la régulation de suralimentation avec un pré-positionnement trop faible, ce qui a pour effet de dégrader le temps de réponse, donc les performances du véhicule. Le pré-positionnement n'est pas capable d'amener la pression sur sa consigne.C'est donc le régulateur qui annule l'erreur mais sur une durée beaucoup plus longue. Là aussi, les performances du véhicule sont dégradées.
Nous venons de voir que les dispersions et les dérives avaient des impacts non négligeables sur la régulation de la suralimentation. Le metteur au point de la régulation de suralimentation peut tenter de prendre en compte les dispersions et les dérives qui ne sont pas toujours clairement identifiées pour la calibration de la suralimentation. Mais cette prise en compte augmente la charge de travail du metteur au point de manière significative.
Par ailleurs sur les figures 5 et 6, lorsque la pression de suralimentation est inférieure à sa consigne, les performances du moteur sont limitées par la limitation de fumée. Cette limitation est calibrée pour satisfaire un niveau de fumée visible. S'il y a un filtre à particules, le niveau de fumée en sortie du moteur est fonction de la fréquence des régénérations. Lors d'une demande d'accélération, la réponse du circuit de suralimentation (filtre à air, compresseur, échangeur, répartiteur d'admission, collecteur d'échappement et turbine) n'est pas instantanée. La quantité d'air étant insuffisante, il faut limiter la consigne de débit carburant pour éviter la présence de fumée à l'échappement. Mais en limitant la consigne de débit carburant lors de la mise en action du circuit de suralimentation, l'accélération du véhicule est pénalisée.La limitation de fumée fait partie de la stratégie de limitation du débit carburant. Cette stratégie est illustrée à la figure 7.
Sur celle-ci, la consigne de débit carburant est cartographiée en fonction de la position de la pédale et du régime du moteur. La valeur obtenue est corrigée (choix de la valeur minimale) au moyen d'une valeur de limitation du couple moteur, elle-même cartographiée en fonction du régime du moteur et du rapport de boite de vitesse. La nouvelle valeur obtenue est corrigée (choix de la valeur minimale) au moyen d'une valeur de limitation de fumée, elle-même cartographiée en fonction du régime du moteur et du débit d'air frais.
Par ailleurs, dans le régulateur de suralimentation actuel précité, la régulation compense d'elle-même la diminution du taux de détente au niveau de la turbine en augmentant la pression avant turbine. En effet, sur un point de fonctionnement stable, la consigne de pression collecteur est constante et la contre-pression échappement augmente avec la charge de suies dans le filtre. La réduction du taux de détente entraîne une baisse de la pression collecteur et la régulation va fermer la soupape de décharge ou les ailettes pour rattraper la déchéance en pression. La régulation de pression collecteur remplit donc bien son rôle, mais il n'y a pas de contrôle de la pression avant turbine.
Or, la pression avant turbine est un paramètre sensible qui peut entraîner des détériorations du turbocompresseur et du moteur. Si la régulation de suralimentation rattrape en permanence le taux de détente en augmentant la pression avant turbine, l'étanchéité du turbo compresseur risque de ne plus être assurée. Car devant une forte pression avant turbine, les gaz d'échappement peuvent traverser les paliers de l'axe du turbocompresseur. De même pour le moteur, il y a un risque de réouverture des soupapes d'échappement et de sur-températures. Cette stratégie de régulation de la pression de suralimentation ne permet pas de limiter la pression avant turbine.
Des résultats d'essais ont été illustrés à la figure 8 avec et sans limitation de la pression avant turbine P3. Sur le graphique de gauche, la pression avant turbine n'est pas limitée et pendant le transitoire, elle atteint une valeur de 4900 hPa. Mais sur le graphique de droite, la pression avant turbine est limitée à 3500 hPa pour protéger le moteur et le turbocompresseur. On remarque ici que : - le temps de réponse de la suralimentation n'est pas dégradé malgré un niveau de P3 plus faible ; et - le contrôle de la P3 pendant le transitoire améliore la réponse de la suralimentation en supprimant pratiquement le dépassement (overshoot) de pression. Enfin, l'impact du filtre à particules doit être pris en compte. En effet, l'augmentation de la contre pression provoquée par le filtre à particules s'apparente à une dérive.Les variations de masse des suies dans le filtre vont rendre le pré-positionnement inadapté vis à vis de la consigne de suralimentation et c'est le régulateur qui va rattraper ces écarts de signal de commande. Le régulateur va annuler l'écart entre la consigne et la mesure de pression de suralimentation. Quel que soit le type de régulateur utilisé, l'asservissement n'est pas instantané et son temps de réponse dépend de la masse des suies. Dès lors, cette stratégie de régulation de la pression de suralimentation n'est pas robuste en termes de temps de réponse vis à vis de la masse des suies présente dans le filtre à particules.
Dans le document EP-1 365 132, on régule la pression de suralimentation dans un moteur à l'aide de différentes données.
Un but de l'invention est de fournir un procédé de régulation amélioré de la pression de suralimentation, notamment à la lumière des problèmes évoqués ci-dessus.
A cet effet, on prévoit selon l'invention un procédé de commande d'une pression de suralimentation dans un moteur de véhicule comprenant un turbocompresseur, dans lequel on détermine une valeur de consigne de pression en amont d'une turbine du turbocompresseur.
Le procédé selon l'invention pourra présenter en outre au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes :
- on détermine la valeur de consigne à l'aide d'une mesure de pression différentielle aux bornes d'un filtre à particules ; - on détermine la valeur de consigne à l'aide d'une mesure de pression en aval de la turbine ; - on détermine la valeur de consigne à l'aide d'une valeur de consigne de pression de suralimentation ; - on détermine la valeur de consigne de pression en amont de la turbine à l'aide d'une valeur mesurée de pression de suralimentation ; - on détermine la valeur de consigne de pression en amont de la turbine à l'aide d'une différence entre une valeur de consigne de pression de suralimentation et une valeur mesurée de pression de suralimentation ; - on détermine la valeur de consigne de pression en amont de la turbine à l'aide d'une valeur maximale de consigne de pression en amont de la turbine ;- on détermine la valeur de consigne de pression en amont de la turbine à l'aide d'au moins l'une des données suivantes : - un régime du moteur ; - un débit de carburant dans le moteur ; et - une température en amont de la turbine. - on détermine une mesure de pression en amont de la turbine ; - on détermine une différence entre la valeur de consigne de pression en amont de la turbine et une mesure de pression en amont de la turbine ; - on détermine une dérivée de la différence ; - on détermine une valeur de consigne de pression de suralimentation ; - on détermine une mesure de pression de suralimentation ; - on détermine une différence entre une valeur de consigne de pression de suralimentation et une mesure de pression de suralimentation ; - on détermine une dérivée de la différence concernant la pression de suralimentation ;- on détermine une valeur de prépositionnement de la pression de suralimentation ; - il met en oeuvre un traitement par logique floue ; - le traitement met en u̇vre une étape d'arbitrage non suivie par la mise en u̇vre d'une règle d'inférence ; et - le traitement met en u̇vre une étape d'arbitrage suivie par la mise en u̇vre d'au moins une règle d'inférence.
On prévoit également selon l'invention un moteur de véhicule comprenant un turbocompresseur et un dispositif de commande d'une pression de suralimentation, le dispositif étant agencé pour déterminer une valeur de consigne de pression en amont d'une turbine du turbocompresseur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante d'un mode préféré de réalisation et d'une variante donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés sur lesquels : - les figures 1 et 2 sont deux vues schématiques illustrant le fonctionnement d'un moteur de l'art antérieur ; - la figure 3 est un organigramme associé à ce fonctionnement illustrant un exemple de stratégie de régulation de la pression du collecteur ; - les figures 4, 5 et 6 montrent l'impact du prépositionnement sur la régulation de suralimentation dans ce moteur dans trois cas de figure ; - la figure 7 est un organigramme illustrant un exemple de stratégie de limitation du débit de carburant dans l'art antérieur ;- la figure 8 est constituée par deux courbes montrant des résultats d'essais avec et sans limitation de la pression avant turbine dans un moteur de l'art antérieur ; - la figure 9 est une vue schématique d'un moteur selon l'invention illustrant le fonctionnement de l'invention ; - la figure 10 est un organigramme illustrant le déroulement du traitement en logique floue dans le calculateur du moteur de la figure 9 ; - les figures 11 et 12 sont des organigrammes illustrant le déroulement de l'étape de fuzzification dans le moteur de la figure 9 ; - les figures 13 et 14 sont des diagrammes illustrant des exemples de fonctions d'appartenance résultantes et des exemples de calculs des centres de gravité des fonctions d'appartenance dans le traitement illustré à la figure 10;- les figures 15 et 16 présentent respectivement des courbes et un organigramme concernant l'étape d'arbitrage mise en u̇vre dans le traitement de la figure 10 ; - la figure 17 récapitule sous forme d'organigramme le fonctionnement du traitement en logique floue dans le moteur de la figure 9 ; - les figures 18, 19, 20 et 21 sont des organigrammes illustrant respectivement la stratégie de régulation de la pression de suralimentation, un exemple de calcul de la consigne de suralimentation, un exemple de calcul de la consigne de pression avant turbine, et enfin une synthèse de ces différentes stratégies dans le cadre du moteur de la figure 9 ; - les figures 22 à 27 illustrent des résultats de simulation et d'essais concernant le moteur de la figure 9 ;et - la figure 28 est un exemple de structure du traitement en logique floue avec l'arbitrage intégré aux règles d'inférence dans une variante de réalisation de l'invention.
Le mode préféré de réalisation de l'invention porte sur la régulation de la pression de suralimentation P2.
Les objectifs sont ici de : - rendre plus robuste la régulation de la pression de suralimentation P2mes vis à vis des dispersions et des dérives de la boucle ouverte liées aux composants qui participent à la régulation de la suralimentation (source de dépression, électrovanne, poumon pneumatique de commande du turbocompresseur, le turbocompresseur, etc.) ; - limiter le pression avant turbine P3mes ; et - prendre en compte l'impact du filtre à particules sur la régulation de la pression de suralimentation P2mes.
On effectue la régulation de la suralimentation en contrôlant aussi la pression avant turbine via un élément de logique floue. Le principe de cette mise u̇vre est illustré à la figure 9.
Sur cette figure, le moteur 2 selon l'invention est du type de celui qui a été décrit plus haut pour ses éléments essentiels. Il comprend un filtre à air 4 par lequel entre l'air frais et un turbocompresseur 6 comprenant une turbine 8 mise en mouvement par les gaz d'échappement et un compresseur 10. Ce dernier augmente la pression du mélange air-carburant qui traverse ensuite un échangeur 12 puis parvient au collecteur 14 dans lequel est mesurée la pression de suralimentation P2mes' Ce mélange arrive dans les chambres de combustion associées aux pistons du moteur et désignées dans leur ensemble par la référence 16. Les gaz d'échappement sont pour partie renvoyés dans le circuit d'admission grâce à un conduit d'EGR 18 pourvu d'une vanne réglable 19.L'autre fraction des gaz d'échappement fait tourner la turbine 8 et est évacuée en passant par le filtre à particules 20. Le moteur comprend un calculateur de commande 22 qui met en u̇vre le procédé qui va être décrit.
Dans la suite, nous utilisons les initiales RLF pour régulateur par logique floue suivies des termes P2-P3 pour pression de suralimentation et pression avant turbine .
Les raisons pour lesquelles il est avantageux de contrôler la pression avant turbine P3 sont les suivantes.
La pression avant turbine peut être exprimée par la formule suivante :
où Rech = Constance des gaz d'échappement gamma ech = Rapport des chaleurs des gaz d'échappement Vcol,eclr = Volume du collecteur d'échappement Q ėch = Débit du gaz sortant du moteur Tech = Température du gaz sortant du moteur Qturb = Débit du gaz traversant la turbine Tturb = Température du gaz traversant la turbine La pression avant turbine est donc égale à l'intégrale de la différence entre le débit entrant et le débit sortant du collecteur d'échappement. Le débit sortant (le débit traversant la turbine) est fonction de la position des ailettes du turbocompresseur. Donc une modification de la position des ailettes se répercute instantanément sur la pression avant turbine P3 (car en général le volume du collecteur d'échappement est négligeable) bien avant que la pression de suralimentation P2 ait commencé à varier.Contrôler la P3 permet d'anticiper les variations de la P2 pour améliorer son contrôle.
De plus, pour un point de fonctionnement moteur donné (c'est-à-dire à Qech et Tech, connus), la pression avant turbine P3 donne une information sur la position des ailettes du turbocompresseur. Par conséquent, le contrôle de la P3 permet de maîtriser la position des ailettes et ainsi de rendre plus robuste la régulation de la suralimentation vis à vis des dispersions du système de commande (électrovanne, poumon, etc.).
Le RLFP2-P3 ici présenté reprend l'architecture exposée dans le document EP-1 365 132 auquel on se référera pour de plus amples détails sur les aspects déjà connus de l'invention.
On rappelle qu'un RLF n'a pas de relation mathématique bien définie comme un régulateur PID, mais utilise des inférences. Ces inférences sont une série de règles linguistiques de la forme : SI..., ALORS.... . La structure du RLF ici mise en oeuvre est illustrée à la figure 10.
Le RLF assure trois fonctions successives : -la fuzzification ; -l'inférence ; et -la défuzzification.
La fuzzification a été illustrée à la figure 11 et permet le traitement de différentes grandeurs : - l'erreur de la pression de suralimentation p2 ; - l'erreur de la pression avant turbine P3 ; - la dérivée de l'erreur de la pression de suralimentation p2 ; et - la dérivée de l'erreur de la pression avant turbine p3.
L'erreur de P2 est égale à l'écart entre la consigne de pression de suralimentation et la pression de suralimentation mesurée :
P2 = Consigne de pression de suralimentation - Pression de suralimentation, p2 = P2 /unité de temps L'erreur de P3 est égale à l'écart entre la consigne de pression avant turbine et la pression avant turbine mesurée :
p3 = Consigne de pression avant turbine - Pression avant turbine, p3 = p3/unité de temps p2 , p3, p2, p3 seront notées respectivement xe1, xe2, xe3 et xe4 après mise à l'échelle.
La fuzzification fournit les variables floues xs1, xs2, xs3 et xs4, où xs1, xs2, xs3 et xs4 sont des vecteurs de dimensions trois.
On observe sur la figure 11 que les domaines des entrées xe1, xe2, xe3 et xe4 sont bornés entre -1 et 1. Il faut donc faire une mise à l'échelle des erreurs et des dérivées d'erreurs avant de les appliquer à l'entrée de la fuzzification. Cette opération est illustrée à la figure 12.
Lors de la fuzzification de xe1, xe2, xe3 et xe4, trois ensembles sont introduits par des fonctions d'appartenances NG, EZ, et PG où :
NG = Négatif Grand ; EZ = Environ Zéro ; et PG = Positif Grand.
Il est possible d'augmenter le nombre de fonctions d'appartenances pour améliorer la résolution et le comportement du RLF.
Les variables floues xs1, xs2, xs3 et xs4 sont liées par plusieurs règles qui doivent tenir compte du comportement statique et dynamique de la régulation de suralimentation. Les sorties de l'inférence sont les informations floues notées xr1 et xr2.
Le comportement de la régulation de la pression de suralimentation dépend essentiellement des règles d'inférences adoptées. Les règles d'inférences sont décrites de manière explicite sous forme linguistique. Une règle est composée d'une condition et d'une conclusion pouvant être formulées par les symboles : SI (.....) ALORS (.....).
Avec les quatre entrées xe1, xe2, xe3, xe4 et les trois niveaux d'appartenances NG, EZ et PG, nous avons les deux fois neuf règles d'inférences présentées ci-après. La formulation des 9 inférences dépend du comportement du circuit de suralimentation, ainsi que des objectifs du réglage envisagé.
Exemple d'inférences pour le RLF P2-P3
Le contrôle moteur est la technique de gestion d'un moteur à combustion interne avec l'ensemble de ses capteurs et actionneurs. L'ensemble des lois de contrôle commande (stratégies logicielles) et des paramètres de caractérisation (calibrations) d'un moteur est contenu dans un calculateur appelé UCE (unité de contrôle électronique). Dans la suite de la description, nous allons considérer un moteur diesel suralimenté par turbocompresseur mais l'invention est également applicable aux moteurs à essence.
En référence à la figure 1, on sait que le turbocompresseur 6 est composé d'une turbine 8 et d'un compresseur 10 dans le but d'augmenter la quantité d'air admise dans les cylindres 16. La turbine est placée à la sortie du collecteur d'échappement et est entraînée par les gaz d'échappement. La puissance fournie par les gaz d'échappement à la turbine peut être modulée en installant une soupape de décharge (wastegate) ou des ailettes (turbo à géométrie variable : TGV). Le compresseur 10 est monté sur le même axe que la turbine. Il comprime l'air qui entre dans le collecteur d'admission 14. Un échangeur 12 peut être placé entre le compresseur et le collecteur d'admission pour refroidir l'air à la sortie du compresseur.
Un actionneur est utilisé pour piloter l'ouverture et la fermeture de la soupape ou des ailettes. Le signal de commande de l'actionneur est fourni par l'UCE et permet d'asservir la pression dans le collecteur d'admission, dénommée pression de suralimentation . La consigne de pression collecteur est calculée par l'UCE. La pression collecteur est mesurée via un capteur de pression placé sur le collecteur d'admission.
Avec l'augmentation des performances des moteurs diesel suralimentés, les niveaux de pression de suralimentation augmentent aussi et les turbocompresseurs sont de plus en plus sollicités. Il est donc important de piloter le plus finement possible les turbocompresseurs pour éviter la détérioration du turbocompresseur et pour améliorer le comportement du véhicule lors des accélérations.
Lorsque le conducteur souhaite la puissance maximale du moteur sur une accélération, la position pied à fond de la pédale est traduite par l'UCE en une consigne de débit carburant. Cette consigne de débit conducteur est limitée en régime transitoire par un seuil qui est fonction du débit d'air frais et du régime moteur. Le débit d'air frais est soit mesuré (débitmètre), soit calculé (estimateur de débit d'air). Ce dispositif permet de limiter les particules (fumées noires) présentes dans les gaz d'échappement du moteur lors des transitoires. Cette limitation est appelée "limitation de fumée". Lorsque le débit d'air entrant dans le moteur est suffisant, la consigne de débit carburant est limitée par une valeur qui est fonction du régime et éventuellement du rapport de boîte de vitesse. Cette limitation est appelée "limitation de couple".
Les normes de dépollution étant de plus en plus sévères, la quantité de particules rejetées par un moteur diesel doit être de plus en plus faible. Le filtre à particules est une solution qui permet de réduire la quantité de particules rejetées dans l'environnement. Il est composé d'un ensemble de microcanaux dans lesquels une grande partie des particules se trouve piégée. Une fois le filtre plein, il faut le vider en brûlant les particules. Cette phase est appelée : régénération . Le filtre à particules 20 est placé dans la ligne d'échappement après le turbo compresseur. L'introduction d'un tel dispositif produit une augmentation de la contre-pression à l'échappement. Et cette contre-pression est d'autant plus importante que le filtre est chargé en particules.Cette contre-pression échappement se traduit vis à vis du turbo compresseur par une réduction du taux de détente, donc aussi une réduction de la puissance fournie par les gaz d'échappement à la turbine et une diminution des performances du moteur. Pour obtenir le même niveau de performance, il faut maintenir le taux de détente en augmentant la pression avant turbine (en amont de la turbine). L'augmentation de la pression avant turbine est obtenue par la fermeture de la soupape de décharge ou des ailettes.
L'invention porte plus précisément sur la régulation de la pression de suralimentation.
On connaît des moteurs mettant en oeuvre une régulation de la pression de suralimentation qui consiste à asservir la pression de suralimentation sur une consigne. Un tel fonctionnement a été illustré à la figure 2. Cette consigne de pression de suralimentation est cartographiée en fonction du régime moteur et du débit carburant. Puis, un régulateur se charge de réguler la pression de suralimentation sur la consigne à partir de la soupape de décharge ou des ailettes du turbocompresseur. Le but de la régulation de pression, est de minimiser en permanence l'écart entre la
régulateur le plus couramment utilisé est de type PID (proportionnelle, intégrale, dérivée).
Pour améliorer le temps de réponse de la boucle de régulation, une valeur de pré-positionnement de la soupape ou des ailettes peut être ajoutée au régulateur. Cette valeur de pré-positionnement se présente sous la forme d'une cartographie en régime moteur et débit carburant telle que celle illustrée à la figure 3. Pour un point de la cartographie de pré-positionnement correspond une pression de suralimentation de consigne. Le metteur au point va renseigner le pré-positionnement en y inscrivant les valeurs du signal de commande de la soupape de décharge ou des ailettes qui permettent d'atteindre la pression de consigne P2cons.
Cependant, le pré-positionnement est calibré une fois et à partir d'essais faits sur un moteur nominal. En fonctionnement réel, les dérives et les dispersions vont donc rendre le pré-positionnement inadapté vis à vis de la consigne de suralimentation et c'est le régulateur qui va rattraper ces écarts de signal de commande. Le régulateur va annuler l'écart entre la consigne et la mesure de pression de suralimentation. Mais, quel que soit le type de régulateur utilisé, l'asservissement n'est pas instantané et son temps de réponse dépend des dispersions et des dérives. Par conséquent, cette stratégie de régulation de la pression de suralimentation n'est pas robuste en termes de temps de réponse vis-à-vis des dispersions et des dérives.
Ainsi, la figure 4 présente la réponse de la régulation de suralimentation avec un pré-positionnement optimal.
La figure 5 présente la réponse de la régulation de suralimentation avec un pré-positionnement trop fort, ce qui a pour effet de provoquer un dépassement de la consigne. Plus le dépassement est important et plus le régulateur met du temps à ramener la pression sur la consigne avec un risque d'oscillations. Les dépassements de pression peuvent détériorer le turbocompresseur et le circuit de suralimentation. Les oscillations négatives risquent de générer des variations du couple moteur, pouvant perturber la conduite du véhicule. La figure 6 présente la réponse de la régulation de suralimentation avec un pré-positionnement trop faible, ce qui a pour effet de dégrader le temps de réponse, donc les performances du véhicule. Le pré-positionnement n'est pas capable d'amener la pression sur sa consigne.C'est donc le régulateur qui annule l'erreur mais sur une durée beaucoup plus longue. Là aussi, les performances du véhicule sont dégradées.
Nous venons de voir que les dispersions et les dérives avaient des impacts non négligeables sur la régulation de la suralimentation. Le metteur au point de la régulation de suralimentation peut tenter de prendre en compte les dispersions et les dérives qui ne sont pas toujours clairement identifiées pour la calibration de la suralimentation. Mais cette prise en compte augmente la charge de travail du metteur au point de manière significative.
Par ailleurs sur les figures 5 et 6, lorsque la pression de suralimentation est inférieure à sa consigne, les performances du moteur sont limitées par la limitation de fumée. Cette limitation est calibrée pour satisfaire un niveau de fumée visible. S'il y a un filtre à particules, le niveau de fumée en sortie du moteur est fonction de la fréquence des régénérations. Lors d'une demande d'accélération, la réponse du circuit de suralimentation (filtre à air, compresseur, échangeur, répartiteur d'admission, collecteur d'échappement et turbine) n'est pas instantanée. La quantité d'air étant insuffisante, il faut limiter la consigne de débit carburant pour éviter la présence de fumée à l'échappement. Mais en limitant la consigne de débit carburant lors de la mise en action du circuit de suralimentation, l'accélération du véhicule est pénalisée.La limitation de fumée fait partie de la stratégie de limitation du débit carburant. Cette stratégie est illustrée à la figure 7.
Sur celle-ci, la consigne de débit carburant est cartographiée en fonction de la position de la pédale et du régime du moteur. La valeur obtenue est corrigée (choix de la valeur minimale) au moyen d'une valeur de limitation du couple moteur, elle-même cartographiée en fonction du régime du moteur et du rapport de boite de vitesse. La nouvelle valeur obtenue est corrigée (choix de la valeur minimale) au moyen d'une valeur de limitation de fumée, elle-même cartographiée en fonction du régime du moteur et du débit d'air frais.
Par ailleurs, dans le régulateur de suralimentation actuel précité, la régulation compense d'elle-même la diminution du taux de détente au niveau de la turbine en augmentant la pression avant turbine. En effet, sur un point de fonctionnement stable, la consigne de pression collecteur est constante et la contre-pression échappement augmente avec la charge de suies dans le filtre. La réduction du taux de détente entraîne une baisse de la pression collecteur et la régulation va fermer la soupape de décharge ou les ailettes pour rattraper la déchéance en pression. La régulation de pression collecteur remplit donc bien son rôle, mais il n'y a pas de contrôle de la pression avant turbine.
Or, la pression avant turbine est un paramètre sensible qui peut entraîner des détériorations du turbocompresseur et du moteur. Si la régulation de suralimentation rattrape en permanence le taux de détente en augmentant la pression avant turbine, l'étanchéité du turbo compresseur risque de ne plus être assurée. Car devant une forte pression avant turbine, les gaz d'échappement peuvent traverser les paliers de l'axe du turbocompresseur. De même pour le moteur, il y a un risque de réouverture des soupapes d'échappement et de sur-températures. Cette stratégie de régulation de la pression de suralimentation ne permet pas de limiter la pression avant turbine.
Des résultats d'essais ont été illustrés à la figure 8 avec et sans limitation de la pression avant turbine P3. Sur le graphique de gauche, la pression avant turbine n'est pas limitée et pendant le transitoire, elle atteint une valeur de 4900 hPa. Mais sur le graphique de droite, la pression avant turbine est limitée à 3500 hPa pour protéger le moteur et le turbocompresseur. On remarque ici que : - le temps de réponse de la suralimentation n'est pas dégradé malgré un niveau de P3 plus faible ; et - le contrôle de la P3 pendant le transitoire améliore la réponse de la suralimentation en supprimant pratiquement le dépassement (overshoot) de pression. Enfin, l'impact du filtre à particules doit être pris en compte. En effet, l'augmentation de la contre pression provoquée par le filtre à particules s'apparente à une dérive.Les variations de masse des suies dans le filtre vont rendre le pré-positionnement inadapté vis à vis de la consigne de suralimentation et c'est le régulateur qui va rattraper ces écarts de signal de commande. Le régulateur va annuler l'écart entre la consigne et la mesure de pression de suralimentation. Quel que soit le type de régulateur utilisé, l'asservissement n'est pas instantané et son temps de réponse dépend de la masse des suies. Dès lors, cette stratégie de régulation de la pression de suralimentation n'est pas robuste en termes de temps de réponse vis à vis de la masse des suies présente dans le filtre à particules.
Dans le document EP-1 365 132, on régule la pression de suralimentation dans un moteur à l'aide de différentes données.
Un but de l'invention est de fournir un procédé de régulation amélioré de la pression de suralimentation, notamment à la lumière des problèmes évoqués ci-dessus.
A cet effet, on prévoit selon l'invention un procédé de commande d'une pression de suralimentation dans un moteur de véhicule comprenant un turbocompresseur, dans lequel on détermine une valeur de consigne de pression en amont d'une turbine du turbocompresseur.
Le procédé selon l'invention pourra présenter en outre au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes :
- on détermine la valeur de consigne à l'aide d'une mesure de pression différentielle aux bornes d'un filtre à particules ; - on détermine la valeur de consigne à l'aide d'une mesure de pression en aval de la turbine ; - on détermine la valeur de consigne à l'aide d'une valeur de consigne de pression de suralimentation ; - on détermine la valeur de consigne de pression en amont de la turbine à l'aide d'une valeur mesurée de pression de suralimentation ; - on détermine la valeur de consigne de pression en amont de la turbine à l'aide d'une différence entre une valeur de consigne de pression de suralimentation et une valeur mesurée de pression de suralimentation ; - on détermine la valeur de consigne de pression en amont de la turbine à l'aide d'une valeur maximale de consigne de pression en amont de la turbine ;- on détermine la valeur de consigne de pression en amont de la turbine à l'aide d'au moins l'une des données suivantes : - un régime du moteur ; - un débit de carburant dans le moteur ; et - une température en amont de la turbine. - on détermine une mesure de pression en amont de la turbine ; - on détermine une différence entre la valeur de consigne de pression en amont de la turbine et une mesure de pression en amont de la turbine ; - on détermine une dérivée de la différence ; - on détermine une valeur de consigne de pression de suralimentation ; - on détermine une mesure de pression de suralimentation ; - on détermine une différence entre une valeur de consigne de pression de suralimentation et une mesure de pression de suralimentation ; - on détermine une dérivée de la différence concernant la pression de suralimentation ;- on détermine une valeur de prépositionnement de la pression de suralimentation ; - il met en oeuvre un traitement par logique floue ; - le traitement met en u̇vre une étape d'arbitrage non suivie par la mise en u̇vre d'une règle d'inférence ; et - le traitement met en u̇vre une étape d'arbitrage suivie par la mise en u̇vre d'au moins une règle d'inférence.
On prévoit également selon l'invention un moteur de véhicule comprenant un turbocompresseur et un dispositif de commande d'une pression de suralimentation, le dispositif étant agencé pour déterminer une valeur de consigne de pression en amont d'une turbine du turbocompresseur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante d'un mode préféré de réalisation et d'une variante donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés sur lesquels : - les figures 1 et 2 sont deux vues schématiques illustrant le fonctionnement d'un moteur de l'art antérieur ; - la figure 3 est un organigramme associé à ce fonctionnement illustrant un exemple de stratégie de régulation de la pression du collecteur ; - les figures 4, 5 et 6 montrent l'impact du prépositionnement sur la régulation de suralimentation dans ce moteur dans trois cas de figure ; - la figure 7 est un organigramme illustrant un exemple de stratégie de limitation du débit de carburant dans l'art antérieur ;- la figure 8 est constituée par deux courbes montrant des résultats d'essais avec et sans limitation de la pression avant turbine dans un moteur de l'art antérieur ; - la figure 9 est une vue schématique d'un moteur selon l'invention illustrant le fonctionnement de l'invention ; - la figure 10 est un organigramme illustrant le déroulement du traitement en logique floue dans le calculateur du moteur de la figure 9 ; - les figures 11 et 12 sont des organigrammes illustrant le déroulement de l'étape de fuzzification dans le moteur de la figure 9 ; - les figures 13 et 14 sont des diagrammes illustrant des exemples de fonctions d'appartenance résultantes et des exemples de calculs des centres de gravité des fonctions d'appartenance dans le traitement illustré à la figure 10;- les figures 15 et 16 présentent respectivement des courbes et un organigramme concernant l'étape d'arbitrage mise en u̇vre dans le traitement de la figure 10 ; - la figure 17 récapitule sous forme d'organigramme le fonctionnement du traitement en logique floue dans le moteur de la figure 9 ; - les figures 18, 19, 20 et 21 sont des organigrammes illustrant respectivement la stratégie de régulation de la pression de suralimentation, un exemple de calcul de la consigne de suralimentation, un exemple de calcul de la consigne de pression avant turbine, et enfin une synthèse de ces différentes stratégies dans le cadre du moteur de la figure 9 ; - les figures 22 à 27 illustrent des résultats de simulation et d'essais concernant le moteur de la figure 9 ;et - la figure 28 est un exemple de structure du traitement en logique floue avec l'arbitrage intégré aux règles d'inférence dans une variante de réalisation de l'invention.
Le mode préféré de réalisation de l'invention porte sur la régulation de la pression de suralimentation P2.
Les objectifs sont ici de : - rendre plus robuste la régulation de la pression de suralimentation P2mes vis à vis des dispersions et des dérives de la boucle ouverte liées aux composants qui participent à la régulation de la suralimentation (source de dépression, électrovanne, poumon pneumatique de commande du turbocompresseur, le turbocompresseur, etc.) ; - limiter le pression avant turbine P3mes ; et - prendre en compte l'impact du filtre à particules sur la régulation de la pression de suralimentation P2mes.
On effectue la régulation de la suralimentation en contrôlant aussi la pression avant turbine via un élément de logique floue. Le principe de cette mise u̇vre est illustré à la figure 9.
Sur cette figure, le moteur 2 selon l'invention est du type de celui qui a été décrit plus haut pour ses éléments essentiels. Il comprend un filtre à air 4 par lequel entre l'air frais et un turbocompresseur 6 comprenant une turbine 8 mise en mouvement par les gaz d'échappement et un compresseur 10. Ce dernier augmente la pression du mélange air-carburant qui traverse ensuite un échangeur 12 puis parvient au collecteur 14 dans lequel est mesurée la pression de suralimentation P2mes' Ce mélange arrive dans les chambres de combustion associées aux pistons du moteur et désignées dans leur ensemble par la référence 16. Les gaz d'échappement sont pour partie renvoyés dans le circuit d'admission grâce à un conduit d'EGR 18 pourvu d'une vanne réglable 19.L'autre fraction des gaz d'échappement fait tourner la turbine 8 et est évacuée en passant par le filtre à particules 20. Le moteur comprend un calculateur de commande 22 qui met en u̇vre le procédé qui va être décrit.
Dans la suite, nous utilisons les initiales RLF pour régulateur par logique floue suivies des termes P2-P3 pour pression de suralimentation et pression avant turbine .
Les raisons pour lesquelles il est avantageux de contrôler la pression avant turbine P3 sont les suivantes.
La pression avant turbine peut être exprimée par la formule suivante :
où Rech = Constance des gaz d'échappement gamma ech = Rapport des chaleurs des gaz d'échappement Vcol,eclr = Volume du collecteur d'échappement Q ėch = Débit du gaz sortant du moteur Tech = Température du gaz sortant du moteur Qturb = Débit du gaz traversant la turbine Tturb = Température du gaz traversant la turbine La pression avant turbine est donc égale à l'intégrale de la différence entre le débit entrant et le débit sortant du collecteur d'échappement. Le débit sortant (le débit traversant la turbine) est fonction de la position des ailettes du turbocompresseur. Donc une modification de la position des ailettes se répercute instantanément sur la pression avant turbine P3 (car en général le volume du collecteur d'échappement est négligeable) bien avant que la pression de suralimentation P2 ait commencé à varier.Contrôler la P3 permet d'anticiper les variations de la P2 pour améliorer son contrôle.
De plus, pour un point de fonctionnement moteur donné (c'est-à-dire à Qech et Tech, connus), la pression avant turbine P3 donne une information sur la position des ailettes du turbocompresseur. Par conséquent, le contrôle de la P3 permet de maîtriser la position des ailettes et ainsi de rendre plus robuste la régulation de la suralimentation vis à vis des dispersions du système de commande (électrovanne, poumon, etc.).
Le RLFP2-P3 ici présenté reprend l'architecture exposée dans le document EP-1 365 132 auquel on se référera pour de plus amples détails sur les aspects déjà connus de l'invention.
On rappelle qu'un RLF n'a pas de relation mathématique bien définie comme un régulateur PID, mais utilise des inférences. Ces inférences sont une série de règles linguistiques de la forme : SI..., ALORS.... . La structure du RLF ici mise en oeuvre est illustrée à la figure 10.
Le RLF assure trois fonctions successives : -la fuzzification ; -l'inférence ; et -la défuzzification.
La fuzzification a été illustrée à la figure 11 et permet le traitement de différentes grandeurs : - l'erreur de la pression de suralimentation p2 ; - l'erreur de la pression avant turbine P3 ; - la dérivée de l'erreur de la pression de suralimentation p2 ; et - la dérivée de l'erreur de la pression avant turbine p3.
L'erreur de P2 est égale à l'écart entre la consigne de pression de suralimentation et la pression de suralimentation mesurée :
P2 = Consigne de pression de suralimentation - Pression de suralimentation, p2 = P2 /unité de temps L'erreur de P3 est égale à l'écart entre la consigne de pression avant turbine et la pression avant turbine mesurée :
p3 = Consigne de pression avant turbine - Pression avant turbine, p3 = p3/unité de temps p2 , p3, p2, p3 seront notées respectivement xe1, xe2, xe3 et xe4 après mise à l'échelle.
La fuzzification fournit les variables floues xs1, xs2, xs3 et xs4, où xs1, xs2, xs3 et xs4 sont des vecteurs de dimensions trois.
On observe sur la figure 11 que les domaines des entrées xe1, xe2, xe3 et xe4 sont bornés entre -1 et 1. Il faut donc faire une mise à l'échelle des erreurs et des dérivées d'erreurs avant de les appliquer à l'entrée de la fuzzification. Cette opération est illustrée à la figure 12.
Lors de la fuzzification de xe1, xe2, xe3 et xe4, trois ensembles sont introduits par des fonctions d'appartenances NG, EZ, et PG où :
NG = Négatif Grand ; EZ = Environ Zéro ; et PG = Positif Grand.
Il est possible d'augmenter le nombre de fonctions d'appartenances pour améliorer la résolution et le comportement du RLF.
Les variables floues xs1, xs2, xs3 et xs4 sont liées par plusieurs règles qui doivent tenir compte du comportement statique et dynamique de la régulation de suralimentation. Les sorties de l'inférence sont les informations floues notées xr1 et xr2.
Le comportement de la régulation de la pression de suralimentation dépend essentiellement des règles d'inférences adoptées. Les règles d'inférences sont décrites de manière explicite sous forme linguistique. Une règle est composée d'une condition et d'une conclusion pouvant être formulées par les symboles : SI (.....) ALORS (.....).
Avec les quatre entrées xe1, xe2, xe3, xe4 et les trois niveaux d'appartenances NG, EZ et PG, nous avons les deux fois neuf règles d'inférences présentées ci-après. La formulation des 9 inférences dépend du comportement du circuit de suralimentation, ainsi que des objectifs du réglage envisagé.
Exemple d'inférences pour le RLF P2-P3
L'exemple ci-dessus peut être résumé dans le tableau ci-après :
Maintenant que nous avons les deux jeux de règles d'inférences, il faut les traduire pour permettre un traitement numérique. Pour cela, plusieurs méthodes d'inférences connues en elles-mêmes existent et ne seront pas décrites ici.
En sortie des blocs d'inférence, nous avons deux fonctions d'appartenance résultantes fxr1(xr1) et fxr2(xr2) pour les variables xr1 et xr2. Ces fonctions ont été illustrées à la figure 13. Ce sont donc deux informations floues. Il faut transformer ces informations en signaux de commande des ailettes ou de la soupape de décharge.
Puisque les ailettes ou la soupape de décharge sont pilotées par un signal de commande, on transforme les valeurs floues xr1 et xr2 en deux valeurs déterminées u1 et u2. Cette transformation est appelée défuzzification . La méthode de défuzzification la plus utilisée est celle de la détermination du centre de gravité des fonctions d'appartenance fxr1(xr1) et fxr2(xr2). Il suffit donc en l'espèce de calculer l'abscisse du centre de gravité des fonctions d'appartenance comme illustré à la figure 14.
Les calculs des abscisses des centres de gravité peuvent être réalisés à l'aide des relations suivantes :
Un exemple de fonctionnement de l'arbitrage a été illustré à la figure 15. L'arbitrage applique sur la commande des ailettes ou de la soupape de décharge la variable u2 lorsque l'erreur de pression de suralimentation est en dehors d'une fenêtre de pression (exemple : [- 100 hPa,+ 100 hPa]). La commande u1 est appliquée lorsque l'erreur de pression collecteur est contenue dans la fenêtre de pression comme illustré à la figure 16.
La variable de sortie du bloc d'arbitrage n'est pas le signal du régulateur flou. Il faut multiplier u par un facteur de mise à l'échelle. L'ensemble du fonctionnement détaillé du RLF P2-P3 a été illustré sous forme synthétique à la figure 17.
Nous allons maintenant décrire un exemple d'intégration du RLFP2-P3 dans la boucle de régulation avec l'élaboration de la consigne de pression de suralimentation P2cons et l'élaboration de la consigne de pression avant turbine P3cons. Le RLFP2-P3 permet de supprimer les parties proportionnelle et dérivée du régulateur, mais la partie intégrale est maintenue. De plus, le pré-positionnement est maintenu. On a illustré à la figure 18 cet exemple de stratégie de régulation de la pression de suralimentation avec RLF P2-P3.
En préalable, on élabore la consigne de pression de suralimentation, P2cons. On a illustré à la figure 19 un exemple de calcul de la consigne de pression de suralimentation P2cons. Pour cela, la consigne pression de suralimentation est cartographiée en régime moteur et débit carburant, puis corrigée successivement en fonction de la pression atmosphérique et de la température d'air entrant dans le compresseur, elles- mêmes cartographiées préalablement en fonction notamment du régime du moteur. Ces deux corrections diminuent la consigne de pression de suralimentation pour limiter le régime du turbocompresseur en fonction de l'altitude et de la température ambiante.
On élabore ensuite la consigne de pression avant turbine, P3cons. Pour cela, comme illustré à la figure 20, la consigne de pression avant turbine est cartographiée en régime moteur et débit carburant, puis corrigée successivement en fonction de : - la température avant turbine ; - la pression en aval de la turbine ou pression différentielle aux bornes du filtre à particules (FAP) ; - l'écart de pression de suralimentation ( P2) ; et - la consigne maximale de la pression avant turbine.
Ces valeurs auront chacune été au préalable cartographiées.
La correction fonction de la pression aval turbine ou pression différentielle aux bornes du FAP permet de prendre en compte l'impact de l'augmentation de la masse de suies dans le filtre à particules. La consigne maximale de la pression avant turbine permet de limiter la pression avant turbine via le RLFP2 - P3 pour éviter les détériorations du turbocompresseur et du moteur.
On observera ici l'intérêt de la correction de la consigne de P3cons en fonction de l'écart de pression de suralimentation sp2. En effet, cette correction permet de ne pas limiter la P3mes sur les transitoires tant que la pression de suralimentation n'est pas proche de sa consigne. Cette correction permet d'atteindre la consigne de suralimentation P2cons ou la consigne de pression avant turbine P3cons le plus rapidement possible sans pénaliser les performances du moteur.
La synthèse des stratégies présentées aux figures 18 à 20 a été illustrée à la figure 21.
On a illustré à la figure 22 un essai montrant un exemple d'évolution de la valeur de consigne de P3 dans le temps avec correction en fonction de l'écart de pression de suralimentation. Sur cet exemple, nous observons que la consigne de pression avant turbine P3cons est fortement corrigée par l'écart de pression de suralimentation pendant le transitoire. La correction s'annule lorsque la pression de suralimentation atteint sa consigne. La consigne de pression avant turbine est augmentée pour ne pas pénaliser les performances du moteur.
L'un des objectifs de cette invention est d'améliorer la régulation de la pression de suralimentation P2mes vis à vis des dispersions et des dérives de la boucle ouverte liées aux composants qui participent à la régulation de la suralimentation (source de dépression, électrovanne, poumon pneumatique de commande du turbocompresseur, le turbocompresseur, etc.).
Afin de tester l'invention, on a simulé une dispersion en introduisant un décalage sur le pré-positionnement du régulateur de suralimentation. En prenant une accélération à pleine charge comme essai de référence, nous l'avons renouvelé en ajoutant 5% et 10 % sur le pré-positionnement. On a ainsi illustré aux figures 23, 24 et 25 : - le comportement de différentes valeurs de pression lors d'une accélération à pleine charge, sans dispersion sur le pré-positionnement ; - le comportement des mêmes valeurs avec + 5% sur le pré-positionnement ; et - le comportement des mêmes valeurs avec + 10 % sur le prépositionnement.
On voit que le RLFP2 - P3 apporte un fort niveau de robustesse. Malgré des dispersions importantes sur le pré-positionnement, l'utilisation de la pression avant turbine P3 permet d'avoir un contrôle constant de la pression de suralimentation P2.
Par ailleurs, l'un des objectifs de cette invention est de prendre en compte l'impact du filtre à particules (FAP) sur la régulation de la pression de suralimentation. Afin de tester cette prestation, on a fait deux essais. Le premier essai est effectué sans correction fonction de la pression différentielle aux bornes du FAP sur la consigne de pression avant turbine. Lors du deuxième essai, on a activé la correction fonction de la pression différentielle aux bornes du FAP. Les figures 26 et 27 illustrent l'évolution de différentes valeurs de pression en fonction du temps.
On voit que le RLFP2-P3 compense parfaitement l'impact du FAP, grâce à l'augmentation de la consigne de pression avant turbine par la correction fonction de la pression différentielle aux bornes du FAP. Dans le premier essai, la consigne de pression de suralimentation n'est pas atteinte, alors que, dans le deuxième essai, elle est atteinte en moins de 2 secondes.
La régulation obtenue par l'invention est robuste en termes de temps de réponse : - vis à vis des dispersions et des dérives ; et - vis à vis de la masse des suies présente dans le filtre à particules.
De plus, grâce au fait que la consigne de P3cons est correctement calculée, on ne pénalise pas les performances du moteur sur les transitoires.
Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci.
Notamment, la structure des règles d'inférences du RLF P2-P3 présentée plus haut doit être considérée comme un exemple de réalisation. En effet, l'objectif n'étant pas de lister l'ensemble des structures répondant à cette invention, nous nous sommes limités à un exemple. Et ce d'autant que l'utilisation de la logique floue permet d'introduire une certaine souplesse dans le choix de la structure.
Il est possible introduire l'arbitrage dans les règles d'inférence du RLF. Dans ce cas, les règles d'inférence définissent le comportement du régulateur et de l'arbitrage. Les règles peuvent être composées de deux conditions et d'une conclusion pouvant être formulées par les symboles : SI (.....) OU (.....) ALORS (......) A titre d'exemple d'inférences pour la régulation de la suralimentation et l'arbitrage, on pourra avoir :
L'arbitrage étant intégré aux règles d'inférence, nous n'avons qu'une fonction d'appartenance résultante fxr(xr) pour la variable de sortie xr.
Dans ce cas, un exemple de structure du RLF avec arbitrage intégré aux règles d'inférence a été illustré à la figure 28.
REVENDICATIONS
1. Procédé de commande d'une pression de suralimentation (P2) dans un moteur (2) de véhicule comprenant un turbocompresseur (6), caractérisé en ce qu'on détermine une valeur de consigne de pression ( P3cons) en amont d'une turbine (8) du turbocompresseur.
1. Procédé de commande d'une pression de suralimentation (P2) dans un moteur (2) de véhicule comprenant un turbocompresseur (6), caractérisé en ce qu'on détermine une valeur de consigne de pression ( P3cons) en amont d'une turbine (8) du turbocompresseur.
Claims (14)
- 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on détermine la valeur de consigne (P3cons) à l'aide d'une mesure de pression différentielle aux bornes d'un filtre à particules (20).
- 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on détermine la valeur de consigne (P3cons) à l'aide d'une mesure de pression en aval de la turbine (8).
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on détermine la valeur de consigne ( P3cons ) à l'aide d'une valeur de consigne de pression de suralimentation (P2cons ).
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on détermine la valeur de consigne de pression ( P3cons ) en amont de la turbine à l'aide d'une valeur mesurée (P2mes) de pression de suralimentation.6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on détermine la valeur de consigne de pression ( P3cons ) en amont de la turbine à l'aide d'une différence entre une valeur de consigne de pression de suralimentation (P2cons) et une valeur mesurée de pression de suralimentation (P2mes)'
- 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on détermine la valeur de consigne de pression (P3cons) en amont de la turbine à l'aide d'une valeur maximale de consigne de pression en amont de la turbine.8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on détermine la valeur de consigne de pression (P3cons) en amont de la turbine à l'aide d'au moins l'une des données suivantes :- un régime du moteur ;- un débit de carburant dans le moteur ; et- une température en amont de la turbine.
- 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on détermine une mesure de pression (P3mes) en amont de la turbine.
- 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on détermine une différence ( p3) entre la valeur de consigne de pression ( P3cons ) en amont de la turbine et une mesure de pression (P3mes) en amont de la turbine.
- 11. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on détermine une dérivée de la différence ( p3).12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on détermine une valeur de consigne de pression de suralimentation ( P2cons ).
- 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on détermine une mesure (P2mes) de pression de suralimentation.
- 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on détermine une différence (EP2) entre une valeur de consigne de pression de suralimentation ( P2cons ) et une mesure (P2mes) de pression de suralimentation.
- 15. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on détermine une dérivée de la différence (sp2) concernant la pression de suralimentation.16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on détermine une valeur de prépositionnement de la pression de suralimentation.
- 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il met en u̇vre un traitement par logique floue.
- 18. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le traitement met en oeuvre une étape d'arbitrage non suivie par la mise en u̇vre d'une règle d'inférence.
- 19. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le traitement met en u̇vre une étape d'arbitrage suivie par la mise en u̇vre d'au moins une règle d'inférence.20. Moteur (2) de véhicule comprenant un turbocompresseur (6) et un dispositif (22) de commande d'une pression de suralimentation (P2), caractérisé en ce que le dispositif est agencé pour déterminer une valeur de consigne de pression ( P3cons ) en amont d'une turbine (8) du turbocompresseur.
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