FR2892150A1 - Procede d'estimation d'un debit de gaz d'echappement recircule (egr) par une approche thermodynamique - Google Patents
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Abstract
On propose selon l'invention, un procédé de commande d'un moteur caractérisé en que l'on estime le débit d'un gaz d'échappement recirculé traversant une vanne (1) du moteur en mettant en oeuvre un modèle basé sur la conservation de l'enthalpie des gaz qui circulent dans la vanne et dans un répartiteur d'admission (5) du moteur.On propose en outre un moteur apte à mettre en oeuvre ce procédé. Un avantage de l'invention est que l'estimation du débit est fiable et précise.
Description
L'invention concerne un moteur de véhicule, notamment automobile, et un
procédé de commande de ce moteur. En particulier, l'invention concerne un procédé de commande d'un moteur comportant une étape où l'on détermine le débit d'un gaz d'échappement recirculé. Un tel gaz recirculé, dit autrement gaz EGR (EGR est un acronyme de Exhaust Gaz Recirculation en langue anglo-saxonne), est notamment utilisé pour améliorer les performances du moteur en terme de dépollution. On cherche par exemple à réduire des émissions d'oxydes d'azote, notés Nox. Il est connu qu'un gaz EGR est un gaz qui provient d'un collecteur d'échappement et dont une partie au moins est redirigée par un système de recirculation EGR vers un répartiteur d'admission du moteur. Plus précisément, le système de recirculation EGR comporte une conduite d'amenée du gaz EGR du collecteur vers une entrée d'une vanne EGR et une conduite entre une sortie de la vanne et une entrée du répartiteur. La vanne EGR comporte généralement une deuxième entrée pour admettre de l'air.
On peut ainsi mélanger le gaz EGR à cet air dans la vanne EGR, c'est à dire avant que le gaz correspondant à ce mélange ne traverse la sortie de la vanne. Le mélange précité est notamment contrôlé par un volet disposé dans la vanne sur le chemin emprunté par le gaz EGR dans celle-ci.
Et ce volet est contrôlé par un système de commande du moteur apte à déterminer selon des conditions de fonctionnement du moteur le débit de gaz EGR souhaité et la meilleure position du volet pour obtenir ce débit. A cet effet, le système de commande comporte de façon connue une unité de contrôle électronique et un calculateur. Dans un tel procédé de commande de moteur, plus le contrôle du débit de gaz EGR, et donc de la position du volet, sera précis et meilleures seront les performances du moteur. Afin d'obtenir un contrôle précis, on a souvent besoin de connaître le débit réel du gaz EGR. A cet effet, on connaît des procédés qui permettent d'estimer ce débit. Un premier procédé connu consiste à mesurer une différence de pression aux bornes de la vanne EGR, puis de mettre en oeuvre une formule mathématique, couramment appelée formule de Barré Saint Venant, permettant d'obtenir ladite estimation à partir de ladite différence de pression. A cet égard, on pourra se référer au document US6 802 302 dans lequel il est proposé un système d'estimation du débit basé sur un procédé de ce type.
Un problème lié à ce procédé est que la formule de Barré Saint Venant donne des résultats limités dans la mesure notamment où elle repose sur une hypothèse erronée selon laquelle on considère qu'aux bornes de la vanne on a un équilibre isentropique. En effet, cette hypothèse est inexacte notamment parce qu'il existe des pertes énergétiques par friction et décollement du gaz EGR sur le volet.
Un deuxième procédé connu consiste à estimer le débit du gaz EGR en fonction d'un rendement de remplissage d'un cylindre du moteur et du débit de l'air lorsque celui-ci entre dans la vanne EGR. En particulier, sachant que le gaz aspiré dans le cylindre du moteur au travers du répartiteur comprend le gaz EGR plus l'air, et connaissant la quantité du gaz aspiré pour chaque tour du moteur, le débit du gaz EGR est déduit à partir de la quantité aspirée et du débit d'air prédéterminé. On notera à titre indicatif, que le rendement de remplissage est prédéterminé au moyen d'une cartographie.
Toutefois, on sait que plus le régime du moteur augmente et plus ce procédé perd en performance, notamment en précision. On sait en outre que d'un moteur à un autre de même type, ce procédé peut donner des écarts trop importants sur les estimations du débit de gaz EGR.
On connaît aussi un troisième procédé dans lequel on estime le débit du gaz EGR à partir d'une différence entre un taux de dioxyde de carbone CO2 mesuré dans les gaz aspirés et dans les gaz d'échappement. Toutefois, un problème veut que la sonde, typiquement une sonde lambda, qui permet de réaliser ces mesures de CO2 ne fournisse par des résultats suffisamment fiables. En particulier, cette sonde fournit des mesures très variables pour un même régime moteur, ce qui limite inéluctablement ses possibilités d'utilisation pour un procédé d'estimation précis. Un but de l'invention est de pallier les inconvénients de l'état de la technique notamment présentée ci-dessus.
A cet effet, on propose selon l'invention un procédé de commande d'un moteur caractérisé en que l'on estime le débit d'un gaz d'échappement recirculé traversant une vanne du moteur en mettant en oeuvre un modèle basé sur la conservation de l'enthalpie des gaz qui circulent dans la vanne et dans un répartiteur d'admission du moteur. Ainsi ce procédé repose sur un principe d'équilibre isenthalpique et non isentropique, ce qui correspond à une modélisation plus réaliste du fonctionnement de la vanne EGR, notamment. Par ailleurs, il offre l'avantage de ne reposer ni sur une détermination du taux de remplissage, ni sur celle du taux de CO2. D'autres aspects de ce procédé sont les suivants : - dans le modèle, on détermine en outre une température et une pression pour chacun des gaz qui circulent dans la vanne et dans le répartiteur d'admission ; - on détermine la température et la pression pour chacun desdits gaz circulant dans la vanne et dans le répartiteur d'admission du moteur en les mesurant ; - dans le modèle, on détermine une vitesse de chacun desdits gaz circulant dans la vanne et dans le répartiteur d'admission du moteur ; on détermine au moins l'une des vitesses en utilisant une équation de conservation de la masse desdits gaz circulant dans la vanne et dans le répartiteur d'admission du moteur ; -on détermine au moins une constante de gaz R différente de la constante de gaz pour l'air. ; - on détermine la constante de gaz R en fonction d'une richesse du gaz qui traverse le répartiteur d'admission ; 5 10 15 20 25 - dans le modèle, on détermine le coefficient de chaleur spécifique d'au moins un parmi lesdits gaz circulant dans la vanne et dans le répartiteur d'admission ; - on détermine le coefficient de chaleur spécifique du gaz d'échappement recirculé et ce coefficient est déterminé en fonction du coefficient de chaleur spécifique de chacune des espèces chimiques qui le composent ; on détermine la composition en espèces chimiques du gaz d'échappement recirculé en mettant un oeuvre un modèle de combustion de ce gaz ; - on détermine le coefficient de chaleur spécifique du gaz d'échappement recirculé en fonction de la température de ce gaz. - on détermine le coefficient de chaleur spécifique de chacune des espèces chimiques qui constituent la composition en fonction de la température du gaz d'échappement recirculé ; - on détermine le coefficient de chaleur spécifique de chacune des espèces chimiques qui constituent la composition en fonction de la richesse du gaz qui circule dans le répartiteur d'admission ; - la détermination du coefficient de chaleur spécifique de chacune des espèces chimiques comporte une étape où l'on détermine le coefficient de chaleur spécifique molaire de l'espèce chimique concernée et ce coefficient de chaleur spécifique molaire est déterminé à partir d'une équation de la forme suivante : CPr =R[a;, +at2T+ai3T2 +a,4T3 +a;5T4] Où C pi est le coefficient de la chaleur spécifique molaire pour l'espèce chimique i, R est une constante universelle des gaz, T la température du gaz d'échappement recirculé et ai un coefficient de corrélation pour l'espèce chimique i ; - on détermine au moins l'un des coefficients de corrélation a1 par lecture dans une table comportant des valeurs prédéterminées et classées selon l'espèce chimique i et selon au moins deux gammes prédéterminées de température du gaz d'échappement recirculé ; - les gaz qui circulent dans la vanne comportent de l'air et le gaz recirculé, et le gaz qui circule dans le répartiteur d'admission correspond à un mélange de cet air et de ce gaz d'échappement recirculé ; - la conservation de l'enthalpie des gaz s'exprime sous une forme suivante : V,2 + 2C p,T, + V22 + 2C 1,2T2 = V32 + 2C P3T3 où V1, C1 et Ti représentent la vitesse, le coefficient de chaleur spécifique et la température du gaz concerné, sachant que l'indice i prend les valeurs 1, 2, 3 pour désigner l'air, le gaz d'échappement recirculé et le mélange, respectivement ; - dans le modèle on détermine la vitesse de l'air en la mesurant et on mesure la vitesse du mélange en utilisant l'équation de conservation de la masse dont une expression est de la forme suivante : + Q2 = Q3 Ou encore, AVIS, + p2V2S2 = p3 V3 S3 Avec, Qi correspondant à une débit massique (Kg/s), p 1 une masse volumique (Kg/m3), et Si une section d'une conduite dans lequel circule le gaz concerné (m2), sachant que l'indice i prend les valeurs 1, 2 et 3 pour désigner l'air, le gaz d'échappement recirculé et le mélange, respectivement.
Ainsi, on peut adapter le procédé de l'invention en basant l'estimation du débit de gaz EGR sur une détermination de la vitesse des gaz. Une telle approche rend le modèle encore plus réaliste puisqu'il permet notamment de prendre en compte les phénomènes de friction et de décollement des gaz sur les volets. Avantageusement, la détermination de certaines des vitesses n'est pas effectuée à partir d'une mesure directe mais en utilisant l'équation de conservation de masse des gaz. La modélisation de coefficients de chaleur spécifique en fonction de la température du gaz EGR et/ou de la richesse du mélange et/ou des espèces chimiques présentes, est encore une autre manière d'adapter le procédé en le rendant très performant en terme de précision notamment. Cette remarque vaut également pour ce qui concerne la détermination de la constante du gaz EGR, par exemple.
A cet égard un avantage de l'invention est que cette constante de gaz au moins est bien représentative du gaz qui la concerne. En d'autre terme, contrairement aux procédés classiques, le procédé de l'invention peut être agencé pour que, par exemple, la constante du gaz EGR ne soit pas simplement égale à la constante de gaz de l'air.
On propose en outre selon l'invention, un moteur de véhicule comprenant une vanne apte à être traversée au moins par un gaz d'échappement recirculé du moteur, un répartiteur d'admission apte à être traversé par un gaz comprenant au moins en partie le gaz d'échappement recirculé, et un moyen pour estimer le débit du gaz d'échappement recirculé dans la vanne, caractérisé en ce que ledit moyen d'estimation du débit est apte à mettre en oeuvre un modèle basé sur la conservation de l'enthalpie de l'ensemble des gaz qui traversent la vanne et le répartiteur d'admission du moteur. Des aspects préférés de ce moteur sont les suivants : - le modèle comporte des variables à déterminer dont une température et une pression pour chacun des gaz qui traversent la vanne et le répartiteur d'admission ; -le moteur comporte des moyens de mesure de la température et de la pression des gaz qui traversent la vanne et le répartiteur d'admission ; -les moyens pour mesurer la température et la pression des gaz circulant dans la vanne et dans le répartiteur d'admission sont disposés dans le moteur à un emplacement où un écoulement de chacun de ces gaz est stabilisé ; - la vanne comporte un conduit pour une admission du gaz d'échappement recirculé, un conduit pour une admission d'air et un conduit pour évacuer un mélange de cet air et de ce gaz d'échappement recirculé, chaque conduit d'admission comprenant un volet, et les moyens de mesure de la pression et de la température de l'air et du gaz d'échappement recirculé sont disposés dans leur conduite respective en aval du volet. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante de l'invention, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 montre un moteur selon l'invention, - la figure 2 illustre un emplacement de moyens de mesure de pression et de température de gaz utilisés dans un mode de 25 réalisation de l'invention, - la figure 3, montre à titre d'exemple non limitatif un tableau illustrant une composition du gaz EGR en fonction de la richesse, - la figure 4 montre à titre d'exemple non limitatif une table comportant des valeurs pour les coefficients de corrélation ai. En se référant maintenant à la figure 1, on a représenté un moteur selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Le moteur comporte une vanne 1, appelée par la suite vanne EGR, dans laquelle, dans cet exemple, circulent un gaz EGR et de l'air.
A cet effet, la vanne comporte une conduite d'admission d'air 2 et de gaz EGR 3. Elle comporte en outre une conduite d'évacuation de gaz 4. Dans le cas présenté ci-dessus où la vanne admet l'air plus le gaz EGR, la conduite de sortie 4 est traversée par un gaz correspondant à un mélange des deux gaz EGR et air. La figure 2, illustre plus précisément des branchements au niveau de la vanne et d'un répartiteur d'admission du moteur 5. On retrouve les conduites d'admission du gaz EGR et de l'air ainsi que la conduite de sortie au niveau de la vanne.
La conduite de sortie 4 est reliée à une entrée du répartiteur d'admission 5 au niveau d'une zone notée A. Le mélange air/gaz EGR est donc évacué hors de la vanne EGR et conduit jusqu'au répartiteur d'admission. Tel qu'illustré sur cette figure encore, des moyens de mesure d'une pression et d'une température sont placés dans les conduites d'admission de la vanne (moyens 6-9) et proche de l'entrée du répartiteur (moyens 10, 11).
On peut ainsi mesurer la pression et la température du gaz EGR (T2, P2), de l'air (Ti, P1) et du mélange (T3, P3). De telles mesures sont utilisées par une unité de contrôle électronique et un calculateur lesquels participent à la mise en oeuvre du mode de réalisation du procédé de l'invention qui va maintenant être décrit. Selon l'invention, on estime le débit du gaz EGR qui traverse la vanne du moteur en mettant en oeuvre un modèle basé sur la conservation de l'enthalpie des gaz qui circulent dans la vanne et dans le répartiteur d'admission du moteur.
En particulier, dans ce mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, le modèle est basé sur la conservation de l'enthalpie de l'air, du gaz EGR et du mélange. Selon ce principe, on peut utiliser un modèle dans lequel on doit déterminer la température et la pression pour chacun des gaz précités (air, EGR et mélange). C'est la raison pour laquelle dans ce mode de réalisation on utilise les moyens de mesure susmentionnés figurant à la figure 2. On notera en variante, que la détermination des températures et des pressions peut être mise en oeuvre en se passant d'une mesure, par exemple au moyen d'une estimation qui dépend de paramètres de fonctionnement du moteur. En établissant donc un bilan isenthalpique au niveau des branchements montrés à la figure 2, on peut obtenir le modèle suivant : V,2 +2C T1 + V22 + 2Cp2T2 = V32 + 2Cp3T3 (1)25 où Vi, Cpi et Ti représentent une vitesse, un coefficient de chaleur spécifique et une température du gaz concerné, sachant que l'indice i prend les valeurs 1, 2, 3 pour désigner l'air, le gaz EGR et le mélange, respectivement.
Comme on peut le voir, ce modèle permet d'estimer le débit du gaz EGR à travers la vitesse V2. On utilisera, en effet, une formule connue décrite ci-dessous qui relie la vitesse d'un gaz à son débit massique à travers une densité de masse volumique. Comme nous l'avons mentionné, dans le modèle ci-dessus les températures sont mesurées par les moyens de mesure. Les autres variables peuvent être déterminées de différentes manières correspondant à chaque fois à différentes variantes possibles du mode de réalisation proposé. Par ailleurs, dans ce mode de réalisation la vitesse VI d'admission de l'air est mesurée au moyen d'un capteur placé dans la conduite d'admission d'air. On notera à cet égard, que de manière générale, ce capteur et les autres moyens de mesure précités peuvent avantageusement être placés dans 20 les conduites respectives là où un écoulement du gaz est stabilisé. En particulier, pour ce qui concerne la mesure des gaz EGR et de l'air on les placera à une distance suffisante des volets respectifs et avant que ces deux gaz ne se mélangent dans la vanne (le volet dans la conduite du gaz EGR est représenté par la référence 12 à la figure 2). 15 Pour déterminer la vitesse V3 on utilise ici une équation de conservation de masse desdits gaz circulant dans la vanne et dans le répartiteur d'admission du moteur. Une telle équation peut s'écrire de la manière suivante : Ql + Q2 ù Q3 p1V1`s1 + p2V2S2 = p3V3S3 Avec, Q : un débit massique du gaz concerné (Kg/s) 10 p : une masse volumique du gaz concerné (Kg/m3) S : une section de la conduite dans laquelle circule le gaz concerné (m2) D'après les équations (1) et (2), on dispose d'un système d'équation permettant de déterminer la vitesse V3 et par la suite la vitesse V2 du gaz 15 EGR. A cet égard on a choisit d'utiliser ici la loi des gaz parfaits pour remplacer la masse volumique par une expression faisant intervenir la pression, une constante de gaz et la température : _ Pk Pk ù RkTk avec Rk la constante de gaz du gaz k concerné. En procédant de cette manière on obtient alors la vitesse V2 à partir d'une équation du second degré de la forme suivante : (1-/32)V22 -(2ap V,)V2 +L(l-a2)Vi2 +2(CpT, +CpZT2 -Cp3T3)J=0 ou, (2) 20 fR3\i 73v \r ~ S1 R1 T1 /\P3 /\S3 / avec, a= 25 5 15 20 (0 ~~ ~i ~ 3 T3 P2 (02 R2iT2AP3/ S3 les indices 1, 2 et 3 désignant toujours l'air, le gaz EGR et le mélange. Selon un autre aspect de l'invention, on propose également de modéliser les paramètres thermodynamiques des gaz EGR et du mélange qui se trouvent dans le modèle ci-dessus, en particulier leur constante de gaz et leur chaleur spécifique. Equation de combustion simplifiée û Richesse du mélange On modélise notamment le coefficient de chaleur spécifique du gaz EGR en fonction de la température de ce gaz et/ou des espèces chimiques qui composent ce gaz. A cet effet, on utilise un modèle de combustion d'un hydrocarbure de la forme suivante : ecpC+2(1ùe)CpH2+02+ytN2 ù> nCO2 CO2 +nH2O H2O+nC0 CO +nH2H2 +n02O2 +nN2N2 avec yr :Rapport molaire N/O (yr = 3,773 pour l'air) 4 e= 4+y y : Rapport molaire H/C du combustible 0 : Richesse du mélange ni : Nombre de moles des espèces chimiques i par mole de 02 réactant (mol). et, La richesse est définit de la manière suivante : 25 (masse combustible (masse combustible masse air) réel masse air) stoechiométrique 10 air 20 Bilan de O : 2a = 2fl + y a a = /3 + ~ =1 + 4 15 On peut réécrire cette relation en termes de débit massique de la façon suivante : CQcomair/rée! ~Qcom ) réel 0 = \ Qair avec, Qcomb : Débit massique de combustible (Kg/s) Qair : Débit massique d'air (Kg/s) Le rapport (c/A)stoech se déduit de l'équation de combustion complète d'un hydrocarbure dont la formule chimique est du type CH, . Dans cet exemple, l'équation de combustion complète est la suivante : CHy +a(02 +3,773N2) --> /3CO2 + yH20 + 3,773aN2 On résout le système de 3 équations à 3 inconnues ci-dessous pour obtenir les valeurs des coefficients a, fi et y . Bilan de C : 1 = Bilan deH: y=2y <=> y=y 2 On peut donc écrire l'équation de combustion comme étant : CH y + \1 + 4 /(O2 + 3,773 N2) ù> CO2 + C 2 )x20 + 3,773(1 + 41N2 donc, Cl + 1(31.998 + 3,773 x 28,16) (A l nairMai. _ 34,56(4 + y) /C/r' e`h ncombMcomb 1 x (12,011+1,008 • y) 12,011 +1,008y (Qcomb C )stoech Q et donc, C _ 12,011+1,008y stoech 34,56(4+y) La richesse s'écrit alors : _ [34,56(4+y) ] Qmb 12,011+1,008y Qalr réel 1. Application du modèle de combustion dans le cas du gaz EGR On détermine la composition du gaz EGR selon la richesse 0. 10 Le tableau de la figure 3 donne un exemple à ce sujet, sachant que la variable c est calculée par la résolution de l'équation du 2nd degré suivante : (K -1)cZ ù {K[2(0 -1)+60]+2(1ù0)}c+2KsO(O -1)= 0 et K est calculée à partir de l'équation, 15 Ln K(T ) = 2,743 -1,761.103 -1,611. 106 + 0,2803 .109 T T2 T3 d'où, 2,743_1,761.103_1,611.106 ,743-1,761.103 _ 1,611.106 +0,2803.109 K = e T T2 T3 20 (K est une constante d'équilibre). Avec ces relations, on peut calculer les quantités molaires des différentes espèces chimiques présentes dans le gaz EGR. En particulier, on peut calculer la masse molaire, la constante de gaz, la chaleur spécifique à pression constante du gaz EGR et les mêmes 25 paramètres pour le mélange. 155 10 15 20 16 Détermination de la constante de gaz R2 m. On a M. = ni avec, M. : Masse molaire de l'espèce chimique i (g/mol) m.: Masse de l'espèce chimique i (g) ni :Nombre de moles de l'espèce chimique i (mol) On suppose, m2 = moo2 + mH2o + mco + mH2 + mo2 + mN 2 et, M2 _ nco, Mco, + nH2OMH20 + ncoMco + nHZMH2 + no2Mo2 + nNN MNZ ù n2 Dans un premier cas où la richesse est inférieure ou égale à 1, Mco2 80+2MH20 (1ùe +Mo2 (1-0)+MN2i/r et dans un deuxième cas où la richesse q$ est supérieure à 1, ù c) + MHZo [2(1ù + c~ + Mco (c) + MHZ [2(0 -1) ù 2 w c~MN M2 = (2ùe +yr On détermine ensuite la constante du gaz EGR par la relation : R RZ = M avec R constante universelle des gaz (R = 8,3143 J/mol.K)
Détermination de la chaleur spécifique Cp2 du gaz EGR On sait que, Cpt = E qp,i M2 (1ùs)0 +1+yr 2 z; :Fraction molaire de l'espèce chimique i. C. :Chaleur spécifique molaire à pression constante de l'espèce chimique i (J/mol.K). On sait en outre que, nco, xCo2 n2 Hz X02 az N2 n2 2 n2 10 donc, CPz = xC~z CPcoZ + x1120CPH20 + CO xCPco + xHz CPHZ + xnz CPo2 + xNz CPNz Dans ce mode de réalisation on choisit par en outre de corréler les coefficients de chaleur spécifique des espèces chimiques i à la température 15 du gaz EGR. En particulier, on utilise une relation de la forme suivante : CPr = f(T)= R[ail +ai2T +a T2 +ai4T3 +ai5T4] (J/mol.K) 20 Les coefficients ai sont des coefficients de corrélation pour l'espèce chimique i. Les valeurs de ces coefficients sont prédéterminées et classées dans une table selon l'espèce chimique i concernée et selon au moins deux gammes de température de gaz EGR. 25 Une telle table est illustrée à la figure 4 (les valeurs ne sont pas représentées).
XH2O nco xco = n 2 nH2O n2 n2 On peut voir dans cet exemple que la valeur de température 1000K sépare les deux gammes de température [300K-1000K] et [1000K-5000K] pour chaque espèce chimique i. Ces deux gammes ont été choisies de sorte que la chaleur spécifique 5 de chaque espèce chimique soit corrélée à la température de façon optimale dans la plage étendue de température [300K-5000K]. Ayant déterminé les coefficients de chaleur spécifiques pour chacune des espèces chimiques, on détermine alors le coefficient de chaleur spécifique du gaz EGR par la relation suivante : nCozCPco2 + nH2OCPx2O + nCoCPco + nHzCPH2 + n,zCPo2 + nNzCPN2 M2 n2 10 C P2 = 2. Modélisation des paramètres thermodynamiques du mélange Dans le mode de réalisation décrit ici, on utilise avantageusement les 15 paramètres thermodynamiques déterminés pour le gaz EGR, pour calculer les paramètres thermodynamiques du mélange air plus gaz EGR qui traverse le répartiteur d'admission. A cet effet, en analysant la façon dont les paramètres thermodynamiques du gaz EGR varient en fonction de la richesse du 20 mélange, on propose de modéliser ce dernier en supposant que la masse molaire du mélange est la moyenne des masses molaires de l'air et du gaz EGR. Ainsi, M, + M2 M3= 2 En considérant la conservation de la masse dans le branchement tout en éliminant le caractère temporel en se plaçant à un instant t donné on peut écrire (les indices 1, 2 et 3 désignant encore l'air, le gaz EGR et le mélange) : n1M ,+n2M 2 = -M1,4)+ M On obtient alors comme expressions pour la chaleur spécifique et la constante de gaz du mélange : (Ml +M2)(niCP +n2CP2 ) CP = 2(n1 M1 + n2M2) 2R R _ 3 M1 +M2 Bien entendu l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus et sur les figures. L'homme du métier comprendra que sans écarter des principes 15 fondamentaux de l'invention, celle-ci peut comprendre de nombreuses variantes. En particulier, on peut adapter le mode de réalisation à d'autres gaz qui circuleraient dans la vanne et/ou dans le répartiteur d'admission. Les mesures peuvent dans certains cas être remplacées par des 20 estimations et vice-versa. Par exemple, on pourrait s'affranchir d'au moins une mesure parmi les mesures de pression et de température P1-3, T1-3. En effet, de telles variables pourraient être estimées par l'unité de contrôle électronique en fonction d'au moins un paramètre de 25 fonctionnement du moteur.10 Comme on l'aura compris également, le modèle comprend différentes hiérarchies en terme de complexité. Par conséquent, bien que généralement avantageuses, certaines étapes de calcul du mode de réalisation ci-dessus ne sont pas forcément nécessaires.
En particulier, on peut choisir de supprimer la détermination du coefficient de chaleur spécifique en fonction de la composition en espèces chimiques du gaz EGR. On peut également ne pas prendre en compte les effets de la température du gaz EGR.
Dans le même esprit, on peut déterminer les coefficients de corrélation d'une autre manière. Par exemple en utilisant une équation ou un algorithme au lieu de valeurs prédéterminées.
Claims (18)
1. Procédé de commande d'un moteur caractérisé en ce que l'on estime le débit d'un gaz d'échappement recirculé traversant une vanne (1) du moteur en mettant en oeuvre un modèle basé sur la conservation de l'enthalpie des gaz qui circulent dans la vanne et dans un répartiteur d'admission (5) du moteur.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le modèle, on détermine en outre une température et une pression pour chacun des gaz qui circulent dans la vanne (1) et dans le répartiteur d'admission (5).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on détermine la température (T) et la pression (P) pour chacun desdits gaz circulant dans la vanne (1) et dans le répartiteur d'admission du moteur (5) en les mesurant.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans le modèle, on détermine une vitesse (v) de chacun desdits gaz circulant dans la vanne (1) et dans le répartiteur (5) d'admission du moteur.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on détermine au moins l'une des vitesses (v) en utilisant une équation de conservation de la masse desdits gaz circulant dans la vanne (1) et dans le répartiteur d'admission (5) du moteur.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on détermine au moins une constante de gaz (R) différente de la constante de gaz pour l'air (Rair).
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on détermine la constante de gaz (R) en fonction d'une richesse 0) du gaz qui traverse le répartiteur d'admission (5).
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans le modèle, on détermine le coefficient de chaleur spécifique (ce) d'au moins un parmi lesdits gaz circulant dans la vanne (1) et dans le répartiteur d'admission (5).
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on détermine le coefficient de chaleur spécifique (Cr2) du gaz d'échappement recirculé et en ce que ce coefficient est déterminé en fonction du coefficient de chaleur spécifique (Cr;) de chacune des espèces chimiques qui le composent.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on détermine la composition en espèces chimiques du gaz d'échappement recirculé en mettant un oeuvre un modèle de combustion de ce gaz.
11. Procédé selon l'une des revendications 9 à 10, caractérisé en ce que l'on détermine le coefficient de chaleur spécifique (Cp,) du gaz d'échappement recirculé en fonction de la température T2 de ce gaz.
12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l'on détermine le coefficient de chaleur spécifique (Cp;) de chacune des espèces chimiques qui constituent la composition en fonction de la température T2 du gaz d'échappement recirculé.
13. Procédé selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que l'on détermine le coefficient de chaleur spécifique (Cp; ) de chacune des espèces chimiques qui constituent la composition en fonction de la richesse (4) du gaz qui circule dans le répartiteur d'admission.
14. Procédé selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce 10 que la détermination du coefficient de chaleur spécifique de chacune des espèces chimiques comporte une étape où l'on détermine le coefficient de chaleur spécifique molaire (Cpi) de l'espèce chimique concernée et en ce que ce coefficient de chaleur spécifique molaire est déterminé à partir d'une équation de la forme suivante : 15 CP = R[a~l +ai2T+a13T2 +a.4T3 +ai5T4] Où C pi est le coefficient de la chaleur spécifique molaire pour l'espèce chimique i, R est une constante universelle des gaz, T la température du gaz d'échappement recirculé et ai un coefficient de corrélation pour l'espèce 20 chimique i.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'on détermine au moins l'un des coefficients de corrélation ai par lecture dans 10 15une table comportant des valeurs prédéterminées et classées selon l'espèce chimique i et selon au moins deux gammes prédéterminées de température T2 du gaz d'échappement recirculé.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les gaz qui circulent dans la vanne comportent de l'air et le gaz recirculé, et le gaz qui circulent dans le répartiteur d'admission correspond à un mélange de cet air et de ce gaz d'échappement recirculé.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la conservation de l'enthalpie des gaz s'exprime sous une forme suivante : V12 + 2Cpi + V22 + 2Cp2T2 = V32 + 2Cp3T3 où Vi, Cpt et Ti représentent la vitesse, le coefficient de chaleur spécifique et la température du gaz concerné, sachant que l'indice i prend les valeurs 1, 2, 3 pour désigner l'air, le gaz d'échappement recirculé et le mélange, respectivement.
18. Procédé selon l'une des revendications 16 à 17, caractérisé en ce que dans le modèle on détermine la vitesse de l'air vl en la mesurant et on mesure la vitesse du mélange v3 en utilisant l'équation de conservation de la masse dont une expression est de la forme suivante : + Q2 = Q3 Ou encore, plVist + p2V2 r2 - p3V3 r3 20Avec, Qi correspondant à une débit massique (Kg/s), p une masse volumique (Kg/m3), et Si une section d'un conduit dans lequel circule le gaz concerné (m2), sachant que l'indice i prend les valeurs 1, 2 et 3 pour désigner l'air, le gaz d'échappement recirculé et le mélange, respectivement.
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