FR2898156A1 - Procede de gestion d'un moteur a combustion interne, programme d'ordinateur-produit et installation de commande et de regulation pour la gestion d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Abstract

Procédé de gestion d'un moteur à combustion interne (1) comportant une turbine (5) installée dans la conduite des gaz d'échappement (10) du moteur (1), selon lequel pour différents rapports de pression sur la turbine (5) on mesure le débit massique traversant la turbine (5) et, à partir des points de mesure ainsi obtenus on extrapole une courbe du débit massique en fonction du rapport des pressions, en faisant une approximation de la courbe du débit massique en fonction du rapport des pressions en utilisant une équation de débit à travers une ouverture.L'équation de débit comprend au moins un paramètre et la valeur de ce paramètre est choisie en fonction des points de mesure pour que la courbe extrapolée diffère aussi peu que possible des points de mesure.

Description

Domaine de l'invention* La présente invention concerne un procédé de

gestion d'un moteur à combustion interne, programme d'ordinateur-produit et installation de commande et de régulation pour la gestion d'un moteur à combustion interne. L'invention concerne notamment un procédé de gestion d'un moteur à combustion interne comportant une turbine installée dans la conduite des gaz d'échappement du moteur, selon lequel pour différentes rapport de pression sur la turbine on mesure le débit massique traversant la turbine et, à partir des points de mesure ainsi obtenus on extrapole une courbe du débit massique en fonction du rapport des pressions, en faisant une approximation de la courbe du débit massique en fonction du rapport des pressions, en utilisant une équation de débit à travers une ouverture. 15 On connaît déjà des procédés et des installations de commande et/ou de régulation pour la gestion d'un moteur à combustion interne selon lesquels le moteur à combustion interne est équipé d'une turbine dans la conduite des gaz d'échappement, et dont pour différentes conditions de pression sur la turbine on mesure le débit 20 massique traversant la turbine. A partir des points de mesure ainsi obtenus on établit une évolution au cours du débit massique selon les rapports de pression en procédant par extrapolation. Cette solution est par exemple décrite dans le document P. Moraal and I. Kolmanovsky. Turbo charger modelling for automotive control applications. Technical 25 Report 1999-01-0908, SAE, 1999 . Selon ce document on fait une approximation de la courbe ou de l'évolution du débit massique en fonction de la pression en utilisant par exemple l'équation du débit à travers un orifice. Exposé et avantages de l'invention 30 Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'équation de débit comprend au moins un paramètre et la valeur de ce paramètre est choisie en fonction des points de mesure pour que la courbe extrapolée diffère aussi peu que possible des points de mesure. L'invention concerne également un programme 35 d'ordinateur, produit pour la mise en oeuvre de ce procédé, ainsi qu'une installation de commande et/ou de régulation pour la gestion d'un moteur à combustion interne exécutant un tel procédé. L'invention a l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique que l'équation de débit utilise au moins un paramètre dont la valeur est choisie en fonction des points de mesure pour que l'évolution extrapolée dépende aussi peu que possible des points de mesure. De cette manière, en paramétrant, on peut adapter de manière optimale au moins un paramètre de l'équation de débit. La précision de l'extrapolation peut être augmentée si pour différentes vitesses de rotation de la turbine on extrapole différentes courbes du débit massique en fonction des conditions de pression. Cela permet de tenir compte de l'influence de la vitesse de rotation de la turbine sur le débit massique et le rapport de pressions. Il est avantageux que l'équation de débit comporte au moins un paramètre choisi en fonction de la vitesse de rotation de la turbine. Cela permet de tenir compte de l'influence de la vitesse de rotation de la turbine sur l'évolution du débit massique selon les conditions de pression en procédant d'une manière particulièrement simple. Cela se fait par exemple en choisissant au moins un pa- ramètre de l'équation de débit comme coefficient de l'équation de débit, notamment le coefficient thermodynamique, en fonction de la vitesse de rotation. Il est également avantageux que pour le paramètre au moins dépendant de la vitesse de rotation on sélectionne une relation fonctionnelle, notamment une fonction polynomiale faisant intervenir la vitesse de rotation de la turbine élevée au carré. Cela permet à l'aide de la relation fonctionnelle de déterminer les paramètres dépendant de la vitesse de rotation d'une façon plus simple et moins compliquée sans nécessiter de détermination directe du paramètre des points de mesure du débit massique et des rapports de pressions. On a constaté que l'évolution du paramètre de l'équation de débit en fonction de la vitesse de rotation pouvait être approchée le mieux par une fonction polynomiale faisant intervenir le carré de la vitesse de rotation de la turbine.

Il est en outre avantageux que la relation fonctionnelle comprenne au moins un paramètre et que la valeur de ce paramètre soit choisie en fonction des points de mesure pour que la courbe extrapolée du débit massique diffère aussi peut que possible du rapport de pressions des points de mesure. Cela est le cas si au moins un para- mètre de la relation fonctionnelle, notamment de la fonction polynôme est choisi pour que la relation déterminée du paramètre de l'équation de débit est adaptée de façon aussi optimale que possible à la vitesse de rotation de la turbine. Il est également avantageux que la relation fonctionnelle comprenne au moins un paramètre dépendant de la géométrie ou de la section d'ouverture de la turbine et/ ou si l'équation de débit comporte au moins un paramètre choisi en fonction de la géométrie ou de la section d'ouverture de la turbine. Cela permet de tenir compte de l'influence de la géométrie variable et ainsi de la section d'ouverture va- riable de la turbine sur l'évolution du débit massique selon le rapport des pressions. Il est avantageux pour le paramètre dépendant de la géométrie ou de la section d'ouverture de choisir une relation fonctionnelle en particulier une fonction polynôme. Cela permet de déterminer de façon plus simple et moins compliquée les paramètres dépendant de la géométrie en utilisant la relation fonctionnelle sans nécessiter de détermination directe du paramètre à partir des points de mesure du débit massique et des conditions de pression. Il est en outre avantageux que la relation fonctionnelle comprenne au moins un paramètre dont la valeur est choisie en fonction des points de mesure pour que la courbe extrapolée du débit massique, en fonction des rapports de pressions, diffère aussi peu que possible des points de mesure. Cela est le cas si au moins un paramètre de la relation fonctionnelle, notamment de la fonction polynôme, est choisi pour que la dépendance définie du paramètre à l'équation de dé-bit ou du paramètre de la relation fonctionnelle dépendant de la vitesse de rotation se rapproche de la géométrie ou de la section d'ouverture de la turbine d'une façon aussi optimale que possible. Il est également avantageux que l'équation de débit sé- lectionne un décalage différent de zéro dans la direction d'évolution des pressions de la turbine. Cela permet d'adapter encore mieux l'évolution extrapolée du débit massique selon le rapport des pressions grâce aux données physiques effectives. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma par blocs d'un moteur à combustion in-terne, -la figure 2 montre un diagramme fonctionnel servant à décrire la mise en oeuvre du procédé et du dispositif selon l'invention, - la figure 3 montre un ordinogramme d'un exemple d'exécution du procédé de l'invention, - la figure 4 montre un diagramme des conditions de pression dans une turbine en fonction du débit massique traversant la turbine ainsi que de sa vitesse de rotation. Description d'un mode de réalisation Selon la figure 1, la référence 1 désigne un moteur à combustion interne tel que celui d'un véhicule automobile qui peut être un moteur à essence ou un moteur diesel. A titre d'exemple on supposera ci-après que le moteur à combustion interne 1 est un moteur die-sel. Le moteur à combustion interne 1 comprend une chambre de combustion 40 formée par exemple par un ou plusieurs cylindres recevant de l'air frais par une alimentation d'air non représentée. La cham- bre de combustion reçoit également directement du carburant ou par l'intermédiaire de l'alimentation en air. Les gaz d'échappement résultant de la combustion du mélange air/ carburant sont fournis à une conduite de gaz d'échappement 10. La direction de passage des gaz d'échappement dans la conduite de gaz d'échappement 10 est indiquée par des flèches à la figure 1. La conduite de gaz d'échappement 10 est équipée d'une turbine 5 entraînant par exemple un compresseur dans l'alimentation en air. La vitesse de rotation de la turbine 5 est détectée par un capteur de vitesse de rotation 45 d'une façon connue des spécialistes et l'information est transmise à une commande de moteur 15.

En variante, on peut également détermine la vitesse de rotation de la turbine de façon connue des spécialistes à partir d'autres paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne par modélisation et alors on fournit la valeur modélisée à la commande de moteur. Dans le cas d'une turbine 5 à géométrie variable et sec- tion d'ouverture ainsi variable, on détermine en option la section d'ouverture effective ou la position des aubes de la turbine à l'aide d'un capteur 95. Ce capteur est par exemple un potentiomètre tel que ceux utilisés pour détecter la position du volet d'étranglement. L'information est transmise à la commande de moteur 15. En variante, la section d'ouverture effective ou la position des aubes de la turbine peuvent être modélisées à partir d'autres paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne et la valeur modélisée est alors fournie à la commande 15 du moteur. En amont de la turbine 5, la conduite de gaz d'échappement 10 comporte un premier capteur de pression 30 qui me-sure la pression en amont de la turbine 5 dans la conduite des gaz d'échappement 10 et transmet le résultat de la mesure à la commande de moteur 15. En variante, la pression en amont de la turbine 5 dans la conduite de gaz d'échappement 10 peut également être obtenue à partir d'autres paramètres de fonctionnement du moteur à combustion in-terne 1 par modélisation. La valeur modélisée est ainsi fournie à la commande 15 du moteur. En aval de la turbine 5, la conduite des gaz d'échappement 10 comporte un autre capteur de pression 35 qui me-sure la pression en aval de la turbine 5 dans la conduite de gaz d'échappement 10 et transmet le résultat de la mesure à la commande de moteur 15. En variante, on peut également déterminer la pression en aval de la turbine 5 dans la conduite des gaz d'échappement 10 à partir d'autres paramètres de fonctionnement du moteur à combustion in-terne 1 en procédant par modélisation. La valeur modélisée de la pres- Sion en aval de la turbine 5 dans la conduite des gaz d'échappement 10 est alors fournie à la commande 15 du moteur. En aval du second capteur de pression 35, dans la conduite de gaz d'échappement 10, il y a un débitmètre massique d'air ; ce débitmètre se présente par exemple sous la forme d'un débitmètre massique d'air à film chaud ou d'un dé- bitmètre massique d'air à ultrasons. Ce débitmètre massique d'air me-sure le débit massique de gaz d'échappement passant par la conduite des gaz d'échappement et la turbine 5 à partir de la chambre de combustion 4 ; le résultat de la mesure est transmis à la commande de moteur 15. En variante, le débitmètre massique de gaz d'échappement peut également être obtenu à partir d'autres paramètres de fonctionne-ment du moteur à combustion interne 1 par modélisation et la valeur modélisée est fournie à la commande 15 du moteur. Le débit massique de gaz d'échappement obtenu est le débit massique traversant la turbine 5.

L'alimentation en carburant de la chambre de combustion 40 se fait soit par l'alimentation en air 10 soit directement dans les cylindres et ainsi directement dans la chambre de combustion 40 ; ces solutions ne sont pas représentées explicitement. La figure 2 montre un diagramme fonctionnel de la corn- mande de moteur 15 qui peut être implémentée par un circuit et/ou par un programme. La commande de moteur 15 assure non seulement les fonctionnalités décrites ci-après selon l'invention mais également d'autres fonctionnalités de commande du moteur à combustion interne 1 telles que par exemple le réglage de la dose de carburant à injecter en fonction du degré d'actionnement de la pédale d'accélérateur. L'installation de commande et/ou de régulation selon l'invention comprend la commande de moteur 15, une unité d'extrapolation 20 qui reçoit, d'une part, le signal de sortie d'un diviseur 90, et, d'autre part, le signal du débitmètre massique d'air 25. L'unité d'extrapolation 20 reçoit également en option le signal du capteur de vitesse de rotation 45. L'unité d'extrapolation 20 reçoit en option le signal du capteur 95 donnant la section d'ouverture effective de la turbine 5. Le diviseur 90 reçoit du premier capteur de pression 30, la pression en amont de la turbine 5 dans la conduite des gaz d'échappement 10 ; le second capteur de pression 35 lui fournit la pression en aval de la turbine 5 dans la conduite des gaz d'échappement 10 chaque fois sous la forme d'un signal de mesure. Le diviseur 90 divise la pression en amont de la turbine 5 par la pression en aval de la turbine 5 et forme ainsi le rapport des pressions de part et d'autre de la turbine 5 encore appelé rapport de pressions de turbine ; il fournit un signal correspondant représentant le rapport de pression de la turbine à l'unité d'extrapolation 20. Les grandeurs du rapport des pressions de turbine et du débit massique de gaz d'échappement ainsi mesurées, correspondant au débit massique traversant la turbine 5, sont détermi- nées pour différents points de fonctionnement du moteur à combustion interne 1. Pour les différents rapports de pression de turbine réglés par la turbine 5 et mesurés, on mesure chaque fois le débit massique de gaz d'échappement correspondant et les points de mesure correspondant à chaque rapport de pressions et au débit massique de gaz d'échappement associé sont enregistrés dans l'unité d'extrapolation 20 ou dans une mémoire associée à cette unité. La figure 4 montre un diagramme du rapport des pressions de turbines n en fonction du débit massique de gaz d'échappement m en kg/s. Pour une première vitesse de rotation ni de la turbine 5 on détermine les points de mesure 65. Pour cela, on main-tient constante la vitesse de rotation de la turbine 5 pendant les mesures du rapport des pressions de turbines et du débit massique de gaz d'échappement ; ces informations sont détectées par le capteur de vitesse de rotation 45 et sont fournies à l'unité d'extrapolation 20 ; celle-ci enregistre les points de mesure associés à la vitesse de rotation de la turbine. L'unité d'extrapolation 20 extrapole alors à partir des sept points de mesure 65 pour une première vitesse de rotation de turbine nTl selon la figure 4, une première évolution ou courbe continue 91 du débit massique de gaz d'échappement m selon le rapport de pressions sur la turbine n qui doit approcher le mieux possible les points de me-sure 65. Pour cette extrapolation, l'unité d'extrapolation 20 utilise une équation de débit pour les ouvertures telles que les volets d'étranglement, à savoir : m=a* Pour n <_ n crit pour II > n crit avec IIcrit = et II=II -b 7 2 'y+ 1 Dans les équations (1), (2) (3), les grandeurs a, b, y sont des paramètres dont la valeur est choisie par l'unité d'extrapolation 20, par exemple selon un procédé d'optimisation numérique pour que la première courbe continue 91 extrapolée diffère aussi faiblement que possible de l'équation de passage (1) pour les points de mesure 65. Dans cette formule, n cric est un rapport de pressions cri-tique, sur la turbine, et dont le dépassement par le rapport de pressions n fait passer les gaz d'échappement à vitesse sonique à travers la turbine 5. Le paramètre b est un paramètre de décalage qui traduit le dé-calage de l'évolution des rapports de pressions dans le débit massique en direction du rapport de pressions de turbines. Le paramètre y correspond à un coefficient thermodynamique.

Jusqu'à présent les paramètres a, b, y ont été choisis constants, indépendamment des points de mesure avec a=1, b=0, y =constante. Selon l'invention, il faut qu'au moins l'un des paramètres a, b, y soit réglé de façon variable selon les points de mesure.

La procédure décrite peut être répétée par l'unité d'extrapolation 20 pour différentes vitesses de rotation de la turbine. Ainsi, la figure 4 montre les points de mesure 70 pour une seconde vitesse de rotation de turbine nT2 supérieure à la première vitesse de rotation de turbine nTl et pour laquelle l'unité d'extrapolation 20 a déterminé les paramètres a, b, y pour que les points de mesure diffèrent aussi faiblement que possible d'une seconde courbe continue extrapolée 92 du débit massique de gaz d'échappement m en fonction du rapport des pressions de turbines II ; la seconde courbe 92 correspond à l'équation (1) .

De façon correspondante, l'unit d'extrapolation 20 reçoit les points de mesure 75 pour une troisième vitesse de rotation de turbine nT3 supérieure à la seconde vitesse de rotation de turbine nT2 et dont les paramètres a, b, y ont été sélectionnés par l'unité d'extrapolation 20 pour que les points de mesure 75 diffèrent aussi peu que possible de la troisième courbe continue extrapolée 93 correspondant à l'équation (1). Pour une quatrième vitesse de rotation nT4 supérieure à la troisième vitesse de rotation nT3, on détermine les points de mesure 80 pour lesquels l'unité d'extrapolation 20 définit les paramètres a, b, par une optimisation numérique pour que les points de mesure 80 soient aussi peu éloignés que possible d'une quatrième courbe continue extrapolée 94 correspondant à l'équation (1). On peut réaliser la plus petite déviation possible entre les points de mesure et la courbe extrapolée correspondante, par exemple dans l'unité d'extrapolation 20 de façon que la somme des carrés des déviations des points de mesure par rapport à la courbe continue extrapolée correspondante soit minimale. En variante, on peut utiliser d'autres procédés connus d'optimisation.

Selon un développement avantageux de l'invention, l'équation de débit (1) comporte au moins un paramètre prédéfini en fonction de la vitesse de rotation de la turbine 5 ou choisi. Pour la détermination des courbes 91, 92,..., 94, on a constaté qu'un ou plusieurs paramètres a, b, prend différentes valeurs pour différentes vitesses de rotation de turbines nT. Cela peut être par exemple le cas du paramètre (a) comme facteur dans l'équation de débit (1). Pour différents points de mesure du paramètre (a) en fonction de la vitesse de rotation nT de la turbine, on peut chercher une relation fonctionnelle qui s'approche de l'évolution du paramètre (a) en fonction de la vitesse de rotation de tur- bine nT. Une telle relation fonctionnelle est par exemple une fonction polynomiale suivante : 2 a(nT) = pl - p2n T (4) Dans cette fonction, p1, p2 sont des paramètres choisis par exemple par l'unité d'extrapolation 20 pour que la courbe extrapolée du paramètre (a) en fonction de la vitesse de rotation de la turbine nT diffère aussi peu que possible des points de mesure pour le paramètre (a). Dans le même but, on peut trouver un procédé d'optimisation numérique tel que par exemple le procédé du minimum de la somme des déviations au carré des points de mesure par rapport à la courbe extra- io polée. Avec les paramètres p1, p2 ainsi définis, on peut déterminer directement pour n'importe quelle vitesse de rotation de turbines nT à l'aide de la relation donnée par l'équation (4), le coefficient (a) de l'équation de débit (1), directement, sans devoir déterminer au préalable directement le paramètre (a) de la façon décrite ci-dessus par des pro-cédés d'optimisation numériques en partant des points de mesure du rapport des pressions et du débit massique de gaz d'échappement correspondant. Par la relation entre l'équation (4) et le paramètre (a) et la détermination décrite des paramètres pl, p2, on garantit ainsi égale-ment que la courbe extrapolée du débit massique m en fonction du rapport des pressions de turbines y diffère au minimum des points de mesure associés selon la figure 4 pour chaque vitesse de rotation de turbines nT.

En outre, le procédé décrit peut également être réalisé pour le coefficient thermodynamique y dans les équations (1) et (2). Les points de mesure du paramètre y sont indiqués en fonction de la vitesse de rotation de turbines nT et la courbe du paramètre y en fonction de la vitesse de rotation de turbines nT est approchée par une relation fonc- tionnelle appropriée. Le polynôme suivant s'est avéré comme approprié : Y(nT) = p4 -nT2 (5) De cette manière on peut également tenir compte de la dépendance du coefficient thermodynamique y en fonction de la vitesse de rotation de la turbine dans les équations (1) et (2). Le paramètre y est choisi par l'unité d'extrapolation 20 pour que la courbe continue extrapolée du paramètre y en fonction de la vitesse de rotation de turbine nT soit aussi proche que possible des points de mesure du paramètre y en fonction de la vitesse de rotation de turbine nT. Pour cela on peut appliquer par exemple un procédé d'optimisation numérique tel que le mini- mum de la somme des déviations carrées des points de mesure par rapport à la courbe extrapolée. Le paramètre y peut ainsi se déterminer dans les équations (1) et (2) directement à partir de la relation fonctionnelle correspondant à l'équation (5) sans qu'il soit nécessaire de déterminer au préalable le paramètre y lui-même de la façon décrite ci- dessus, par exemple par optimisation numérique à partir des points de mesure du débit massique des gaz d'échappement et du rapport des pressions correspondantes. En outre, la relation fonctionnelle de l'équation (5) et la détermination décrite du paramètre p4 assurent que la courbe continue extrapolée du débit massique m en fonction du rap- port II des pressions de la turbine diffère aussi peu que possible des points de mesure associés selon la figure 4 pour chaque vitesse de rotation de turbine nT. De façon correspondante, on peut également vérifier le paramètre (b) de sa dépendance de la vitesse de rotation de la turbine et io le cas échéant déterminer une relation fonctionnelle entre le paramètre (b) et la vitesse de rotation de la turbine. En variante, on peut égale-ment régler le paramètre (b) de la manière décrite directement par exemple par une optimisation numérique (par exemple le minimum de la somme des déviations au carré) à partir des points de mesure du dé- 15 bit massique des gaz d'échappement et du rapport des pressions correspondant. La figure 4 montre l'influence des paramètres a, b, y sur la courbe continue extrapolée du débit massique m en fonction du rapport des pressions de turbine H. En fonction de l'augmentation de la 20 valeur du paramètre (a), pour le même rapport des pressions de turbine II, le débit massique des gaz d'échappement h associé augmente alors qu'avec l'augmentation du paramètre (b) pour un même débit massique des gaz d'échappement m , le rapport II des pressions de turbine augmente. Avec l'augmentation du coefficient thermodynamique y, le rapport des pressions de turbine H augmente et le débit massique des gaz d'échappement h diminue. Selon un développement avantageux de l'invention, on peut prévoir en option que l'équation de débit (1) comprenne au moins un paramètre dépendant de la géométrie ou de la section d'ouverture 30 effective ou de la position des aubes de la turbine 5 qui est choisie. C'est ainsi que pour la détermination des courbes 91, 92,..., 94 on a constaté qu'un ou plusieurs des paramètres a, b, y prenaient des va-leurs différentes pour différentes positions d'aubes. Cela peut être le cas par exemple pour le paramètre : 35 b = p3 (6) comme exemple d'un décalage non dépendant de la vitesse de rotation pour le rapport des pressions de turbine dans l'équation de débit (1) selon l'équation (3). En plus ou en variante on peut également prévoir que les relations fonctionnelles des équations (4) et (5) comprennent un ou plu-sieurs des paramètres p1, p2, p4 prédéfinis en fonction de la géométrie ou de la section d'ouverture effective ou de la position des aubes de la turbine 5 ou qui sont choisis. Pour les différents points de mesure on peut chercher une 10 relation fonctionnelle pour au moins l'un des paramètres Pi avec i= 1,2,3,4 en fonction de la position des aubes de la turbine, qui s'approche de la courbe du paramètre Pi en fonction de la position des aubes de la turbine. Une telle relation fonctionnelle est par exemple une fonction polynomiale ou obtenue par des splines et on peut appliquer la relation fonctionnelle générale suivante : pi=pi(v) (7) de façon générale pour i= 1,... r, et dans le présent exemple r=4. Dans cette formule v représente la position des aubes de la turbine. La relation fonctionnelle de l'équation (7) peut être paramé- trée par m paramètres qj avec j=1,..., m. Les paramètres choisis qj sont alors par l'unité d'extrapolation 20 par exemple de façon que la courbe extrapolée du ou des paramètres pi en fonction de la position v des aubes de turbine diffère aussi peu que possible des points de mesure du ou des paramètres Pi. Pour cela, on peut également appliquer un procédé d'optimisation numérique tel que par exemple le minimum de la somme des déviations au carré des points de mesure (procédé des moindres carrés) par rapport à la courbe extrapolée. Les paramètres qj ainsi définis permettent de déterminer directement pour chaque position d'aube de turbine v, à l'aide de la relation donnée par l'équation (5) entre le ou les paramètres Pi de l'équation de débit (1) en liaison avec l'équation (5) ou la relation fonctionnelle entre les équations (4) et (5), par détermination directe sans que le ou les paramètres Pi ne soient déterminés au préalable de la façon décrite par des procédés d'optimisation numériques.

Grâce à la relation selon l'équation (7) pour le ou les pa- ramètres Pi et la détermination telle que décrite du paramètre, on as- sure également que la courbe extrapolée du débit massique m en fonction du rapport II des pressions de turbine diffère aussi peu que possible des points de mesure associes selon la figure 4 pour chaque position v des aubes de turbine. Les relations fonctionnelles trouvées de la façon décrite par l'unité d'exploitation 20 entre le débit massique des gaz d'échappement m et le rapport H des pressions de la turbine dépend de la vitesse de rotation nm de la turbine et le cas échéant de la position v des aubes de la turbine comme cela est présenté par exemple à l'aide de la figure 4 pour les quatre tracés 91, 92, ..., 94 que l'on enregistre dans un champ de caractéristiques 60 de la commande de moteur 15. Il est avantageux que pour chaque vitesse de rotation de turbine nm utilisée et pour chaque position d'aube de turbine n utilisée, on génère une courbe continue extrapolée correspondante du rapport P des pressions de turbine en fonction du débit massique des gaz d'échappement m par l'unité d'extrapolation 20 et cette courbe est enregistrée dans la mémoire de champ caractéristique 60. Pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne 1 on peut appliquer pour des fonctions de commande et de diagnostic, à la mémoire d champ caractéristique 60 comme grandeur d'entrée, le rapport des pressions de turbine à la sortie du diviseur 90 ainsi que la vitesse de rotation de la turbine fournie par le capteur de vitesse de rotation 45 et la position v des aubes de la turbine fournie par le capteur 95 pour obtenir à la sortie de la mémoire de champ caractéristique 60, le débit massique associé m des gaz d'échappement. En variante, et d'une façon non représentée, on peut également fournir à la mémoire de champ caractéristique 60, comme grandeur d'entrée, le débitmassique des gaz d'échappement fourni par le débitmètre massique d'air 25 et la vitesse de rotation de turbine four- nie par le capteur de vitesse de rotation 45 ainsi que la position v des aubes de la turbine, fournie par le capteur 95, de sorte que la mémoire de champ caractéristique 60 détermine et fournisse comme grandeur de sortie, le rapport correspondant des pressions de turbine selon la courbe caractéristique de la figure 4. En outre, en variante, on peut fournir à la mémoire 60 du champ de caractéristiques, comme gran- deurs d'entrée, le rapport des pressions de la turbine à la sortie du diviseur 90 ainsi que le débit massique des gaz d'échappement fourni par le débitmètre massique de gaz d'échappement 25 et la position v des aubes de la turbine, fournie par le capteur 95 la mémoire de champ ca- ractéristique 60 fournit alors en sortie, la vitesse de rotation de turbine nT correspondante selon les courbes caractéristiques de la figure 4. De plus, en variante, on peut appliquer au champ de caractéristiques 60, comme grandeurs d'entrée, également le rapport des pressions de turbine fourni à la sortie du diviseur 90 ainsi que le débit massique de gaz d'échappement fourni par le débitmètre massique d'air 25 et la vitesse de rotation nT de la turbine peut être fournie par un capteur de vitesse de rotation 45 ; la mémoire de champ caractéristique 60 fournit alors à sa sortie, la position vassociée des aubes de la turbine correspondant aux courbes caractéristiques enregistrées dans la mémoire de champ

caractéristique 60. On peut en outre prévoir en option de normer le débit massique des gaz d'échappement mesurés par le débitmètre massique d'air 25 avant son application à l'unité d'extrapolation 20 dans une première unité de normalisation 50, par exemple selon l'équation sui-

vante * Tin (8) mnorm - ormes Pin Dans cette équation m norm est le débit massique de gaz 20 d'échappement normés à la sortie de l'unité de normalisation 51 et m mes est le débit massique des gaz d'échappement mesuré par le débit- mètre massique d'air 25 appliqué en entrée à la première unité de normalisation 50. Tin est la température de l'air frais fourni, mesurée dans la conduite des gaz d'échappement 10, par un capteur de température non représenté à la figure i et installé en amont de la turbine 5. pin est la pression mesurée en amont de la turbine 5 par le premier capteur de pression 30. Dans ce cas, l'unité d'extrapolation 20 utilise la valeur de mnorm. On peut faire un calcul inverse pour le débit massique des gaz d'échappement m mes effectivement mesuré à l'aide de l'équation (8). De façon correspondante, on peut également normer la vitesse de rotation nT de la turbine mesurée par le capteur de vitesse de rotation 45. Pour cette normalisation on applique la relation suivante : T (9) ref NTnorm - nTmes Tin Dans cette équation, nTnorm est la vitesse de rotation normée de la turbine et nTmes est la vitesse de rotation de la turbine mesu- rée par le capteur de vitesse de rotation 45. Tref est la température de référence suivant laquelle on normalise la vitesse de rotation mesurée nTmes de la turbine. La normalisation décrite est également effectuée en option dans une seconde unité de normalisation 55 recevant en entrée le signal de mesure du capteur de vitesse de rotation 45. L'unité d'extrapolation 20 utilise alors la vitesse de rotation normée nTnorm de la turbine qui est de nouveau transformée en vitesse de rotation mesurée de la turbine nTmes. Cette normalisation est rapportée à la température en amont de la turbine 5 dans la conduite des gaz d'échappement 10. Ainsi, les courbes caractéristiques de la mémoire de courbe caractéristi- que 60 sont rapportées dans ce développement en option de l'invention sur la valeur normée du débit massique des gaz d'échappement et/ou de la vitesse de rotation de la turbine. On peut également prévoir de normer seulement le débit massique des gaz d'échappement ou seule-ment la vitesse de rotation de la turbine ou à la fois le débit massique des gaz d'échappement et aussi la vitesse de rotation de la turbine comme cela a été décrit ci-dessus. La première unité de normalisation 50 et la seconde unité 20 de normalisation 55 peuvent être implémentées en option dans la commande 15 du moteur.

La figure 3 montre un ordinogramme d'un exemple d'exécution du procédé de l'invention. Après le démarrage du programme, au point 100 du programme, l'unité d'extrapolation 20 enregistre les points de mesure du débit massique des gaz d'échappement th et du rapport 17 des pres- sions de turbine pour une vitesse de rotation nT fixe de la turbine et dans le cas d'une géométrie variable de la turbine pour une position fixe v des aubes de la turbine. Dans la suite et à titre d'exemple on supposera une géométrie variable de la turbine. Ensuite, on passe au point de programme 105.

16 Au point de programme 105, l'unité d'extrapolation 20 détermine selon l'optimisation numérique décrite pour l'extrapolation de la courbe du débit massique des gaz d'échappement et en fonction du rapport des pressions de la turbine, les paramètres a, b, y de l'équation débit selon les équations (1), (2) (3) pour la vitesse de rotation réglée nT de la turbine et la position réglée v des aubes de la turbine ; ces paramètres sont enregistrés en liaison avec la vitesse de rotation réglée nT de la turbine et de la position réglée v des aubes de la turbine. Ensuite, on passe au point de programme 110.

Au point de programme 110, l'unité d'extrapolation 20 vérifie s'il faut considérer une autre vitesse de rotation nT de la turbine. Si cela est le cas, on revient au point de programme 100 et on répète les opérations décrites appliquées à cette autre vitesse de rotation de la turbine. Dans le cas contraire, on passe au point de programme 115.

Au point de programme 115, l'unité d'extrapolation 20 détermine les paramètres Pi (i=1,...,r avec r=4) dans cet exemple, en procédant également de la façon décrite par exemple par une optimisation numérique pour extrapoler l'évolution des paramètres a, b, y à par-tir des équations (1), (2), (3) en fonction de la vitesse de rotation nT de la turbine pour une position réglée de manière fixe v des aubes de la turbine ; les paramètres Pi sont enregistrés. Ensuite on passe au point de programme 120. Au point de programme 120, l'unité d'extrapolation 20 vérifie s'il faut prendre en compte une autre position v des aubes de la turbine. Si cela est le cas, on revient au point de programme 100 et on répète les opérations décrites pour cette nouvelle position des aubes de la turbine. Dans le cas contraire, on passe au point de programme 125. Au point de programme 125, l'unité d'extrapolation 20 détermine les paramètres q (U=1,...,m), également de la façon décrite, par exemple par une optimisation numérique pour extrapoler l'évolution des paramètres pi à partir des équations (4), (5), (6) en fonction de la position v des aubes de la turbine pour une vitesse de rotation fixe riT de la turbine les paramètres q sont enregistrés. Ensuite, on passe au point de programme 130.

Au point de programme 130, l'unité d'extrapolation 20 détermine à partir des paramètres obtenus Pi, ni ainsi que des relations fonctionnelles selon les équations (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), les courbes extrapolées en continu et les enregistre comme courbes caractéristiques, par exemple selon la figure 4, dans la mémoire de courbes caractéristiques 60. Ensuite on quitte le programme.

L'ordinogramme de la figure 3 permet de modéliser la tur-35 bine 5 du point de vue du débit massique des gaz d'échappement traversant la turbine, le rapport des pressions de la turbine, la vitesse de rotation de la turbine et la position des aubes de la turbine en pro-cédant par trois étapes de modélisation. La première étape est réalisée par les points de programme 100 et 105 ; la seconde étape est réalisée par le point de programme 115 et la troisième étape est réalisée par le point de programme 125. Grâce à cette procédure en plusieurs étapes, on peut effectuer l'optimisation numérique avec des moyens réduits à vitesse élevée et d'une façon particulièrement confortable. En particu- lier, le coefficient thermodynamique y se détermine en fonction à la fois de la vitesse de rotation de la turbine et de sa géométrie, par exemple sous la forme de la position des aubes de turbine, ce qui permet une détermination particulièrement précise. Le modèle de la turbine 5 obtenu de cette manière du point de vue du rapport fI des pressions de la turbine, du débit massique des gaz d'échappement m traversant la turbine 5, la vitesse de rotation nT de la turbine et le cas échéant de la position v des aubes de la turbine permettent des simulations précises de moteurs suralimentés ainsi que comme décrit des procédés de commande et/ou de diagnostic du moteur à combustion interne 1. Le modèle convient particulièrement pour fonctionner avec des moteurs à combustion interne à suralimentation à plusieurs étages utilisant plusieurs turbines installées dans la conduite des gaz d'échappement 10. Dans certaines plages de fonctionnement, l'une des turbines travaille à saturation, c'est-à-dire que l'on atteint sa limite d'alimentation et le gaz circule à la vitesse du son dans la turbine. Le modèle décrit fournit également des relations valables pour ces zones limites du fonctionnement de la turbine entre le débit massique de gaz d'échappement à travers la turbine, le rapport des pressions de la turbine, la vitesse de rotation de la turbine et la position des aubes de la turbine. Cela s'applique naturellement également à l'utilisation d'une unique turbine comme celle représentée à la figure 1 qui fonctionne dans une plage limite, par exemple au niveau de sa limite d'alimentation. Le procédé selon l'invention tel que décrit par exemple avec 30 l'ordinogramme de la figure 3, peut être réalisé sous la forme d'un programme d'ordinateur avec des codes programmes exécutés dans l'ordinateur de la commande de moteur 15 ou de l'unité d'extrapolation 20, par exemple dans un microcalculateur. Le pro-gramme d'ordinateur peut être enregistré sous la forme de codes pro- grammes sur un support lisible par une machine et installé dans la commande de moteur 15 ou fourni à celuici par un lecteur le support lisible par machine avec le code programme pour l'exécution du procédé de l'invention est représenté comme un produit programme d'ordinateur que l'on exécute sur l'ordinateur de la commande de moteur 15 ou de l'unité d'extrapolation 20. 20

Claims (3)

REVENDICATIONS

1 ) Procédé de gestion d'un moteur à combustion interne (1) comportant une turbine (5) installée dans la conduite des gaz d'échappement (10) du moteur (1), selon lequel pour différents rapports de pression sur la turbine (5) on mesure le débit massique traversant la turbine (5) et, à partir des points de mesure ainsi obtenus on extrapole une courbe du débit massique en fonction du rapport des pressions, en faisant une approximation de la courbe du débit massique en fonction du rapport des pressions, en utilisant une équation de débit à travers une ouver- ture, caractérisé en ce que l'équation de débit comprend au moins un paramètre et la valeur de ce paramètre est choisie en fonction des points de mesure pour que la courbe extrapolée diffère aussi peu que possible des points de mesure.

2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on extrapole différentes courbes de débit massique en fonction du rapport de pressions pour différentes vitesses de rotation de la turbine (5).

3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équation de débit contient au moins un paramètre choisi en fonction de la vitesse de rotation de la turbine (5). 25 4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le paramètre de l'équation de débit est un coefficient de l'équation de débit, notamment le coefficient thermodynamique choisi en fonction de 30 la vitesse de rotation. 5 ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour le paramètre dépendant au moins de la vitesse de rotation, on sé-35 lectionne une relation fonctionnelle, notamment une fonction polynômefaisant intervenir la vitesse de rotation de la turbine (5) mise au carre. 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la relation fonctionnelle comprend au moins un paramètre et la valeur de ce paramètre est choisie en fonction des points de mesure pour que la courbe extrapolée du débit massique en fonction du rapport des pressions diffère aussi peu que possible des points de mesure. 7 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la relation fonctionnelle d'au moins un paramètre est choisie selon la géométrie ou la section d'ouverture de la turbine (5). 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équation de débit comprend au moins un paramètre choisi en fonction de la géométrie ou de la section d'ouverture de la turbine (5). 9 ) Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que pour le paramètre qui dépend de la géométrie ou de la section d'ouverture on sélectionne une relation fonctionnelle, notamment une fonction polynomiale. 10 ) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la relation fonctionnelle comporte au moins un paramètre et la valeur de ce paramètre est choisie en fonction des points de mesure pour que la courbe extrapolée du débit massique diffère aussi peu que possible du rapport de pressions des points de mesure. 11 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour l'équation de débit on choisit un décalage dans le sens du rapportdes pressions de turbine différentes de zéro. 12 ) Programme d'ordinateur produit avec des codes de programmes enregistrés sur un support lisible par une machine pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 11, lorsque le pro-gramme est exécuté sur un ordinateur. 13 ) Programme d'ordinateur avec codes de programmes pour la mise oeuvre de toutes les étapes selon l'une des revendications 1 à 11, lors-que le programme est exécuté par un ordinateur. 14 ) Installation de commande et/ou de régulation (15) pour la gestion d'un moteur à combustion interne (1) comportant une turbine (5) installée dans une conduite de gaz d'échappement (10) du moteur à corn- 15 bustion interne (10), des moyens d'extrapolation (20) qui, partant des différents débits massiques mesurés pour différents rapports de pressions sur la turbine (5), extrapolent à travers la turbine un débit massique en fonction des conditions de pression, les moyens d'extrapolation (20) approchant l'évolution du débit massique en fonction du rapport 20 des pressions en utilisant une équation de débit à travers l'ouverture, caractérisée en ce que l'équation de débit comprend au moins un paramètre et le moyen d'extrapolation (20) choisit la valeur d'au moins un paramètre selon les points de mesure pour que la courbe extrapolée diffère aussi peu que 25 possible des points de mesure. 30