FR2923537A1 - Systeme et procede d'estimation de la pression en aval d'une turbine de turbocompresseur et moteur thermique associe - Google Patents

Systeme et procede d'estimation de la pression en aval d'une turbine de turbocompresseur et moteur thermique associe Download PDF

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Abstract

Système d'estimation de la pression en aval d'une turbine 8 de turbocompresseur 9 pour moteur thermique de véhicule automobile, comprenant des moyens pour mesurer ou estimer le débit Qair, la pression Patm et la température Tair de l'air alimentant le turbocompresseur, la pression P2 de l'air comprimé en aval du compresseur, la pression Pavt et la température Tavt des gaz d'échappement issus du moteur 1 et alimentant la turbine 8 et le débit Qinj du carburant injecté dans le moteur, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens pour calculer le taux de détente de la turbine PiT à partir d'une grandeur représentative H de la variation relative de température entre l'entrée et la sortie de la turbine et pour en déduire la pression en aval de la turbine.

Description

DEMANDE DE BREVET PJ 7815 B07-1622FR -AxC/EVH Société par actions simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Système et procédé d'estimation de la pression en aval d'une turbine de turbocompresseur et moteur thermique associé Invention de : ABIDA Jamil SCHMITT Jean-Christophe
Système et procédé d'estimation de la pression en aval d'une turbine de turbocompresseur et moteur thermique associé La présente invention concerne un système et un procédé permettant d'estimer la pression en aval d'une turbine de turbocompresseur pour un moteur thermique de véhicule automobile, et en particulier un moteur du type Diesel équipé dans sa ligne d'échappement d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement tel qu'un filtre à particules ou un piège à oxydes d'azote. L'invention concerne également un moteur thermique équipé d'un tel système. Les moteurs à combustion interne pour véhicules automobiles et notamment les moteurs de type Diesel sont commandés au moyen d'un ensemble de capteurs et d'actionneurs et selon des lois de commande, ou stratégies logicielles, en fonction de paramètres de caractérisation ou de calibration contenus dans un calculateur embarqué dans le véhicule, généralement appelé unité de commande électronique (UCE). Les moteurs thermiques de ce type sont généralement équipés d'un turbocompresseur destiné à élever la pression de l'air admis dans le moteur. Le turbocompresseur comprend à cet effet un compresseur alimenté en air frais, monté sur un arbre mécanique commun avec une turbine qui est entraînée par les gaz d'échappement issus du moteur thermique. Le compresseur et/ou la turbine peuvent être du type à géométrie variable, ce qui permet d'adapter à chaque instant leurs performances au fonctionnement du moteur. Les groupes motopropulseurs de véhicules automobiles comportent habituellement dans leur ligne d'échappement un certain nombre de dispositifs permettant le post-traitement et la dépollution des gaz d'échappement issus du moteur. Afin de répondre à la baisse des seuils admissibles pour les émissions de gaz polluants des véhicules automobiles, des systèmes de post-traitement des gaz d'échappement de plus en plus complexes sont disposés dans la ligne d'échappement des moteurs. Ces systèmes de post-traitement permettent notamment de réduire les émissions de particules imbrûlées, d'oxydes d'azote, de monoxydes de carbone et d'hydrocarbures imbrûlés. De tels dispositifs de traitement fonctionnent non pas en continu comme un catalyseur d'oxydation également placé dans la ligne d'échappement, mais au contraire, de manière discontinue. Pendant une certaine période de temps, ces systèmes de post-traitement piègent en effet les polluants sans les traiter. Au bout d'un certain temps, une ou plusieurs phases de régénération sont déclenchées afin d'éliminer les polluants préalablement piégés. Pour de telles phases de régénération, il est nécessaire de commander le moteur pour un fonctionnement avec un mode de combustion spécifique afin d'atteindre les niveaux de température et/ou de richesse des gaz d'échappement traversant le système de post-traitement, suffisants pour assurer la régénération.
La commande de telles phases de régénération nécessite généralement la détermination de la pression des gaz d'échappement en amont du système de traitement. Cette valeur de pression est habituellement déterminée à partir de la connaissance de la pression des gaz d'échappement en aval de la turbine du turbocompresseur.
Cette information de pression en amont du système de traitement des gaz d'échappement, par exemple un filtre à particules, présente une grande importance pour le bon fonctionnement d'un tel filtre. On associe généralement à un tel dispositif de post-traitement des dispositifs de diagnostic permettant de détecter d'éventuels dysfonctionnements et différents moyens qui participent à l'élimination des polluants piégés tels que des particules dans un filtre à particules. Ces dispositifs de diagnostic ont essentiellement pour objet de surveiller l'état de fonctionnement du dispositif de post-traitement tel qu'un filtre à particules, afin de déclencher une alarme ou une action de correction en cas de défaillance entraînant une dépollution insuffisante des gaz d'échappement. De plus, la connaissance de la pression en amont d'un filtre à particules permet de contrôler le degré de charge du filtre à particules et ainsi de déclencher au moment opportun une phase de régénération.
La demande de brevet français 2 856 738 (Siemens) décrit un procédé pour détecter la contrepression des gaz d'échappement en amont d'une turbine de turbocompresseur pour moteur à combustion interne. Le procédé décrit utilise les champs caractéristiques de la turbine et le bilan de puissance sur l'arbre mécanique du turbocompresseur. L'utilisation des champs caractéristiques de la turbine présente de nombreux inconvénients étant donné les dispersions de ces champs en fonction de la fabrication. D'autre part, le procédé décrit impose des opérations mathématiques difficiles à implanter dans les calculateurs habituellement utilisés dans les véhicules automobiles. Enfin, le procédé décrit dans ce document suppose connue la valeur de la pression des gaz d'échappement en aval de la turbine, valeur qu'il utilise pour la détermination de la contrepression recherchée.
La demande de brevet français 2 853 693 (Renault) décrit un procédé d'estimation de la pression en amont de la turbine d'un turbocompresseur à géométrie variable. On utilise dans le procédé décrit, un bilan de masse des gaz d'échappement dans le collecteur d'échappement. Le procédé décrit nécessite une connaissance précise de la géométrie de la turbine, c'est-à-dire de la position des ailettes de celle-ci. La pression en aval de la turbine peut ensuite être calculée à partir d'une valeur mesurée de la température en aval de la turbine en tenant compte de la perte de charge après la turbine. La demande de brevet US 2003/0 188 531 (Wright) décrit un procédé permettant une estimation de la pression en amont de la turbine d'un turbocompresseur en fonction de différentes variables de l'environnement du moteur thermique. I1 n'est pas prévu dans ce cas de monter un dispositif de traitement dans la ligne d'échappement du moteur et ce document ne s'intéresse pas à la détermination de la pression en aval de la turbine. La demande de brevet britannique 2 408 002 (Ford Global Technologies) décrit un procédé et un système d'estimation de la perte de pression dans un filtre à particules monté dans la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne de type Diesel. La pression différentielle à travers le filtre est estimée à partir de la pression atmosphérique tandis que la pression des gaz d'échappement en amont du filtre est déterminée par une mesure au moyen d'un capteur.
Dans tous ces documents de l'état de la technique, on ne retrouve donc aucun moyen simple et fiable pour estime la pression régnant en aval d'une turbine de turbocompresseur. Or, il est important de pouvoir disposer de moyens d'estimation fiables et robustes pour cette pression en aval de la turbine afin de s'affranchir de l'utilisation d'un capteur de pression. En effet, un tel capteur est difficile à implanter et présente un coût important et des performances médiocres. L'estimation de la valeur de la pression en aval de la turbine présente de multiples difficultés. On connaît en effet différentes caractéristiques de fonctionnement du turbocompresseur et notamment des courbes caractéristiques donnant le taux de détente de la turbine en fonction de différents paramètres tels que le débit des gaz traversant la turbine, la vitesse de rotation du turbocompresseur, la position des ailettes distributrices et le rendement adiabatique de la turbine.
Toutefois, il est difficile d'utiliser dans un calculateur embarqué sur un véhicule automobile de telles données sous forme de tableaux à entrées multiples. La position des ailettes d'une turbine à géométrie variable ne peut pas être estimée de façon fiable et la mesure de cette position nécessite un capteur spécifique qui entraîne à nouveau des coûts non négligeables et des difficultés d'implantation. Enfin, le rendement de la turbine est une grandeur de caractérisation obtenue sur un banc d'essai qui traduit mal le fonctionnement réel de la turbine dans l'environnement du moteur. La présente invention a donc pour objet de permettre une estimation fiable par des moyens simples de la pression régnant en aval de la turbine d'un turbocompresseur. La présente invention a également pour objet de permettre la détermination, à partir de la pression estimée en aval de la turbine de la pression en amont d'un dispositif de post-traitement tel qu'un filtre à particules monté dans la ligne d'échappement d'un moteur, notamment un moteur de type Diesel. Enfin, l'invention a également pour objet de permettre un diagnostic du fonctionnement d'un dispositif de post-traitement tel qu'un filtre à particules ou encore un diagnostic du fonctionnement d'un capteur de la pression en amont d'un système de post-traitement tel qu'un filtre à particules lorsqu'un tel capteur est monté dans la ligne d'échappement. On peut également envisager d'utiliser la valeur estimée de la pression en aval de la turbine obtenue selon la présente invention pour remplacer la valeur fournie par un éventuel capteur de pression monté en amont d'un filtre à particules en cas de défaillance de ce capteur. Dans un mode réalisation, un système d'estimation de la pression en aval d'une turbine de turbocompresseur pour moteur thermique de véhicule automobile, comprend des moyens pour mesurer ou estimer le débit, la pression et la température de l'air alimentant le turbocompresseur, la pression et la température de l'air comprimé en aval du compresseur, la pression et la température des gaz d'échappement issus du moteur et alimentant la turbine et le débit du carburant injecté dans le moteur. Le système comprend en outre des moyens pour calculer le taux de détente de la turbine à partir d'une grandeur représentative de la variation relative de température entre l'entrée et la sortie de la turbine et pour en déduire la pression en aval de la turbine.
L'introduction de cette grandeur permet de faciliter la détermination de la pression en aval de la turbine en simplifiant les calculs et en permettant une meilleure utilisation d'une unité électronique embarquée sur un véhicule automobile. De plus, on obtient ainsi une estimation à la fois robuste et précise de la pression en aval de la turbine et de la pression en amont d'un organe monté dans la ligne d'échappement, tel qu'un filtre à particules. Cela facilite également un suivi et un diagnostic éventuel du fonctionnement d'un tel organe et permet de s'affranchir d'un capteur de pression.
Le système peut comprendre également des moyens pour calculer l'énergie échangée au sein du compresseur et des moyens pour calculer la puissance fournie sur l'axe du turbocompresseur en tenant compte de la puissance dissipée sous forme de chaleur.
La puissance dissipée sous forme de chaleur peut comprendre la chaleur due aux frottements et la chaleur absorbée par le carter de la turbine. Le système peut encore comprendre des moyens pour calculer le débit des gaz d'échappement traversant la turbine.
Dans une application à un moteur thermique de véhicule automobile du type Diesel, équipé dans sa ligne d'échappement d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement, le système comprend de préférence des moyens pour calculer la pression en amont du dispositif de traitement à partir de la valeur calculée de la pression en aval de la turbine. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé d'estimation de la pression en aval d'une turbine de turbocompresseur pour moteur thermique de véhicule automobile, dans lequel on mesure ou on estime certaines grandeurs caractéristiques du fonctionnement du turbocompresseur et du moteur, on calcule le taux de détente de la turbine à partir d'une grandeur représentative de la variation relative de température entre l'entrée et la sortie de la turbine et on en déduit la pression en aval de la turbine. Selon un mode de mise en oeuvre, on calcule l'énergie échangée au sein du compresseur et on calcule la puissance fournie sur l'axe du turbocompresseur en tenant compte de la puissance dissipée sous forme de chaleur. Dans le cas d'un moteur thermique de véhicule automobile du type Diesel, équipé dans sa ligne d'échappement d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement, on calcule la pression en amont du dispositif de traitement à partir de la valeur calculée de la pression en aval de la turbine.
La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation et de mise en oeuvre pris à titre d'exemple nullement limitatif, et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement l'architecture générale d'un moteur à combustion interne selon l'invention, de type Diesel équipé d'un turbocompresseur et comportant un filtre à particules dans sa ligne d'échappement ; et - la figure 2 illustre schématiquement un mode de mise en oeuvre d'un procédé d'estimation de la pression en aval de la turbine selon l'invention. Tel qu'illustré sur la figure 1, le moteur thermique 1 est alimenté en air comprimé par la conduite d'admission 2 qui est reliée au collecteur d'admission 3. Du carburant est injecté par des injecteurs 4 prévus sur chacun des cylindres 5 du moteur 1. Les gaz d'échappement issus du moteur 1 repris par le collecteur d'échappement 6 sont véhiculés par la conduite d'échappement 7 jusqu'à la turbine à géométrie variable 8 d'un turbocompresseur référencé 9 dans son ensemble. Le turbocompresseur 9 comprend également un compresseur 10 monté sur un même arbre mécanique 11 que la turbine 8. L'air frais pénétrant par la conduite 12 traverse tout d'abord un filtre à air 13 puis un débitmètre 14 qui permet de mesurer le débit d'air admis dans le moteur Qair. Sur la conduite 12, en aval du débitmètre 14, sont disposés dans l'exemple illustré un capteur 15 qui mesure la température de l'air admis Tair et un capteur 16 qui mesure la pression de l'air admis, en l'espèce sensiblement la pression atmosphérique Patm. Les différentes valeurs mesurées par les capteurs 14, 15 et 16 sont amenées par des connexions 17, 18 et 19 à l'entrée d'une unité électronique de commande UCE référencée 20 qui reçoit également, par une connexion 4a, une information sur la quantité de carburant injecté Q. L'air comprimé par le compresseur 10 est amené par une conduite 21 sur un échangeur de chaleur 22 qui permet un refroidissement de l'air comprimé.
L'air comprimé refroidi passe par un volet d'admission 25 qui permet de réguler son débit et qui est monté dans la conduite d'admission 2. Un capteur 26 disposé dans l'exemple illustré en amont du volet d'admission 25 mesure la pression P2 de l'air comprimé à la sortie du compresseur 10. La valeur mesurée est amenée par la connexion 27 à l'entrée de l'unité de contrôle électronique 20. Afin de réduire la quantité de polluants dans les gaz d'échappement, il est prévu dans l'exemple illustré comme cela est habituel une recirculation partielle des gaz d'échappement à l'admission du moteur 1. A cet effet, une conduite de dérivation 28 est branchée sur la conduite d'échappement 7. Les gaz d'échappement transitant par la conduite de dérivation 28 traversent une vanne commandée 29 qui permet la régulation de la quantité de gaz d'échappement recyclés dits EGR . Un échangeur de chaleur 30 est en outre monté dans une conduite de by-pass 31 comportant une vanne de by-pass 32. Selon la position de cette vanne de by-pass 32, il est possible de faire passer les gaz d'échappement recyclés soit à travers le refroidisseur 30, soit directement par la conduite de dérivation 28. Les gaz d'échappement recyclés après avoir traversé la vanne EGR 29 sont amenés directement dans la conduite d'admission 2 où ils sont mélangés à l'air comprimé provenant du compresseur 10. Les gaz d'échappement issus du moteur et véhiculés par la conduite d'échappement 7 sont amenés à l'entrée de la turbine 8 dans laquelle ils cèdent de l'énergie, ce qui permet d'entraîner en rotation l'arbre 11 commun au compresseur 10 qui se trouve ainsi également entraîné en rotation. Un capteur 33 mesure la pression Pavt en amont de la turbine 8 dans la conduite d'échappement 7.La valeur mesurée est amenée par la connexion 34 à l'unité de contrôle électronique 20. Un capteur 35 mesure la température Tavt en amont de la turbine 8 dans la conduite d'échappement 7. La valeur mesurée est amenée par la connexion 36 à l'entrée de l'unité de contrôle électronique 20. Dans la ligne d'échappement 37 qui est reliée à la sortie de la turbine 8, se trouvent montés différents dispositifs de post-traitement des gaz d'échappement. Dans l'exemple illustré, on a prévu un précatalyseur 39, suivi d'un filtre à particules catalytique 40 et d'un dispositif silencieux 41. Selon les cas, il est possible de disposer dans la ligne d'échappement 37 immédiatement en amont du filtre à particules 40, un capteur de pression 42 pour mesurer la pression des gaz d'échappement en amont du filtre à particules, valeur qui est amenée à l'unité de contrôle électronique 20 par la connexion 42a. On comprendra que le fonctionnement du moteur 1 ainsi que la commande des différents organes tels que le volet d'admission 25, la vanne EGR 29, la vanne de by-pass 32 ou la position des ailettes de la turbine à géométrie variable sont contrôlés par l'unité de contrôle électronique par des connexions non représentées sur la figure. De la même manière, l'unité de contrôle électronique comprend des moyens capables de détecter l'état de charge du filtre à particules 40 et d'initier une phase de régénération de ce filtre par combustion des particules qui s'y trouvent piégées. Une telle phase de régénération peut par exemple être obtenue en modifiant le fonctionnement du moteur thermique dans le but d'élever la température et/ou la richesse des gaz d'échappement traversant le filtre à particules 40. Pour diverses opérations nécessaires au fonctionnement du moteur et des dispositifs de post-traitement, il est nécessaire de disposer comme on l'a vu précédemment, de la valeur de la pression en aval de la turbine, c'est-à-dire dans la ligne d'échappement 37. Cette valeur peut être utilisée en particulier pour commander les phases de régénération du filtre à particules 40, pour calculer la pression régnant en amont du filtre à particules 40 ou encore, si un capteur de pression 42 est prévu, pour diagnostiquer un fonctionnement correct de ce capteur de pression.
Selon un mode de réalisation de l'invention, pour l'estimation de la pression en aval de la turbine, on calcule tout d'abord, par les moyens logiciels contenus dans l'unité de contrôle électronique 20, l'énergie échangée par le compresseur. A cet effet, on suppose que la transformation subie par l'air qui traverse le compresseur se fait de manière isentropique. Ainsi, l'énergie échangée Ucomp entre le compresseur et l'air s'exprime en fonction du débit d'air Qair mesuré par le capteur 14, de la capacité calorifique de l'air Cpa;r et de la différence de température entre la sortie et l'entrée du compresseur. Ucomp = Qair Cpair • (T2 ù Tair) équation 1
La température en sortie du compresseur T2 est obtenue par calcul à partir de la pression atmosphérique Patin telle que mesurée par 10 le capteur 16, de la pression de suralimentation en sortie du compresseur 10 telle que mesurée par le capteur 26 et référencée P2, du rapport des chaleurs massiques y, de la température de l'air Tair telle que mesurée par le capteur 15 et du rendement adiabatique du compresseur noté ricomp. 15 Tz = 'air p 'Icomp / \Y 1 P2 7 2 -1 j Patm ~ équation 2 En combinant les équations 1 et 2, on obtient : Ucomp Qair C pair . TIcomp / \Y1 P2 -1 j Patm ~ équation 3 20 La vitesse de rotation du turbocompresseur 9 est obtenue à l'aide du champ de caractéristiques du compresseur. A partir de cette donnée, il convient encore de calculer la puissance fournie par la turbine 8 sur l'axe 11 du turbocompresseur en tenant compte de la 25 puissance dissipée sous forme de chaleur. En effet, la puissance échangée entre la turbine 8 et le compresseur 10 sur l'axe 11 du turbocompresseur subit un certain nombre de pertes. En premier lieu, de l'énergie mécanique d'inertie est emmagasinée par la masse en mouvement de rotation. On peut exprimer cette puissance dissipée par 30 inertie sous la forme de E1 = K1 S2 dn équation 4 où K1 est un coefficient d'inertie et 12 est la vitesse de rotation du turbocompresseur. Une partie de la puissance échangée est également dissipée par des frottements visqueux de l'axe 11 du turbocompresseur 9 sur ses paliers de support. La puissance dissipée sous forme de chaleur sur ces paliers peut s'exprimer de la façon suivante : E2 =K2 S2~ équation 5 où K2 est un coefficient de frottement et S2 la vitesse de rotation du turbocompresseur.
On notera que le coefficient de frottement K2 peut dépendre de la température de l'huile ou du liquide de refroidissement utilisé pour refroidir le turbocompresseur. On peut affiner la modélisation par des tableaux de correspondance fournissant des valeurs du coefficient de frottement K2 en fonction de la température de l'huile et/ou de la température de l'eau de refroidissement. Enfin, une partie de la puissance échangée est dissipée sous la forme de chaleur stockée au sein des différents éléments et du carter de la turbine 8. On peut exprimer cette puissance dissipée sous la forme : / E3 = K3 Tavt () 1 J Tavt (t). Llt où K3 est un coefficient d'inertie thermique, (i) signifie une valeur de calcul à un instant déterminé, et i est un coefficient de filtrage de la mesure de la température Tavt• équation 6 A partir de ces différentes valeurs de dissipation de la puissance, on peut en déduire la puissance provenant de la turbine :
Uturb =Uoomp+(El +E2+E3) équation 7 On considère ensuite le débit traversant la turbine selon la formule réduite couramment utilisée par l'homme du métier, et qui permet d'obtenir la valeur du débit traversant la turbine à partir de pressions et de températures de référence (Pref et Tref) qui sont des caractéristiques connues du turbocompresseur. On a en effet :
Pavt (Qturb)réduit = Qturb Pref équation 8 T vt Tref La valeur du débit de la turbine Qturb peut être obtenue à partir 15 du bilan des débits à l'entrée et à la sortie du moteur, exprimé par la formule :
Qair + Qinj + Qegr = Qturb + Qegr équation 9
20 Qair est le débit massique d'air frais admis dans le moteur et déterminé, par exemple au moyen d'une mesure par le débitmètre 14 monté dans la conduite 12. Qinj est le débit massique du carburant injecté dans le moteur estimé à partir d'une valeur de consigne calculée dans l'unité de 25 contrôle électronique 20. Qegr est le débit des gaz d'échappement recyclés à l'admission du moteur. I1 en résulte la valeur du débit de la turbine : 30 Qturb = Qair + Qinj équation 10 Le calcul du taux de détente de la turbine PiT est ensuite effectué à partir de la valeur du débit de la turbine réduit et d'une grandeur H par la formule : PiT = f(H, Qturbredj équation 11 La grandeur H qui permet selon l'invention une modélisation particulièrement simple de l'estimation de la pression en aval de la 10 turbine, peut être déduite de l'expression fournissant l'énergie mise en jeu par la détente des gaz d'échappement dans la turbine selon la formule : Uturb = Qturb . CPGB ' ' 1 turb Tavt Y-1 / Y avt -1 \Ppt / équation 12 15 où CpGB est la chaleur spécifique des gaz d'échappement, r]turb est le rendement de la turbine, Pavt est la pression en amont de la turbine telle que mesurée par le capteur 33, et 20 Tavt est la température en amont de la turbine telle que mesurée par le capteur 35. Les champs caractéristiques pour une turbine à géométrie variable comportent généralement cinq variables par point de fonctionnement, à savoir : 25 - le débit turbine réduit Qturbréduit, - le taux de détente PiT, - la position des ailettes de la turbine à géométrie variable, - le rendement isentropique de la détente, 30 - la vitesse de rotation du turbocompresseur.
15 Afin de cartographier le fonctionnement de la turbine dans un champ à deux dimensions plus facile à utiliser pour le contrôle du moteur, la présente invention définit une grandeur H permettant de caractériser au mieux le point de fonctionnement. En effet, à partir de l'équation 10, et en supposant que l'énergie fournie par le gaz à la turbine Uturb soit connue, on définit la grandeur H par la formule : H = ùglurbine i-r -1 Papi Uturb Qiurb CPGB . Tav, équation 13 i Pav, On notera que la turbine est le siège d'une détente considérée comme isentropique corrigée par le rendement de la turbine. La température en aval de la turbine peut alors s'exprimer de la façon suivante : Tapi = Tay, rPavi 1ùy Par` 1 y i % équation 14 Si l'on intègre l'expression de H telle que définie par l'équation 13 dans cette équation 14, on obtient : H = Tav' -Tap` équation 15 Tav, Il ressort de cette équation que la grandeur H représente la variation relative de température entre l'entrée et la sortie de la turbine.
L'estimation de la pression en aval de la turbine Papt est alors obtenue directement à partir du taux de détente PiT par la formule : P P = av art PiTéquation 16 On comprend que l'introduction de la grandeur intermédiaire H permette une modélisation plus aboutie et surtout nettement plus simple à effectuer.
Grâce au système d'estimation selon l'invention, il est possible de ne pas utiliser de capteur pour mesurer la pression en aval de la turbine, ce qui simplifie considérablement l'architecture générale du système de commande du moteur ainsi que la régénération des dispositifs de post-traitement.
Une fois la valeur de la pression en aval de la turbine ainsi connue, on déterminera aisément la pression en amont d'un élément tel que le filtre à particules 40 en tenant compte par exemple de la perte de charge dans la ligne d'échappement 37 et/ou dans le précatalyseur 39.
I1 est alors possible de se passer du capteur 42 ou encore d'établir un diagnostic du fonctionnement correct de ce capteur en cas de défaillance. En se reportant à la figure 2, on note les différentes étapes d'un mode de mise en oeuvre de l'invention. La première étape référencée 43 consiste à calculer l'énergie échangée dans le compresseur 10, Ucomp au moyen de l'équation 3. La deuxième étape 44 consiste à calculer la vitesse de rotation du turbocompresseur, par exemple à l'aide des champs caractéristiques du compresseur.
Puis, au cours de l'étape 45, on calcule les différents éléments de puissance dissipée sur l'axe du turbocompresseur E1, E2, E3 à partir de la vitesse de rotation du turbocompresseur et en appliquant les équations 4, 5 et 6. L'étape 46 permet le calcul de l'énergie fournie par la turbine Uturb à partir de l'énergie échangée sur le compresseur Ucomp et des pertes de puissance E1, E2 et E3, en appliquant l'équation 7. L'étape 47 permet le calcul du débit réduit de la turbine (Qturb)réduit, en appliquant l'équation 8.
L'étape 48 permet le calcul de la grandeur H selon l'équation 13. L'étape 49 permet le calcul du taux de détente de la turbine PiT selon l'équation 11.
L'étape 50 permet finalement le calcul de la pression en aval de la turbine, Papt selon l'équation 16. Et l'étape 51 permet la détermination de la pression P en amont du filtre à particules. L'invention permet une estimation robuste et précise de la pression en aval de la turbine, notamment dans un moteur thermique du type Diesel suralimenté.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Système d'estimation de la pression en aval d'une turbine (8) de turbocompresseur (9) pour moteur thermique de véhicule automobile, comprenant des moyens pour mesurer ou estimer le débit (Qair), la pression (Patin) et la température (Tair) de l'air alimentant le turbocompresseur, la pression (P2) de l'air comprimé en aval du compresseur, la pression (Paät) et la température (Taät) des gaz d'échappement issus du moteur (1) et alimentant la turbine (8) et le débit (Q;,,i) du carburant injecté dans le moteur, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens pour calculer le taux de détente de la turbine (PiT) à partir d'une grandeur représentative (H) de la variation relative de température entre l'entrée et la sortie de la turbine et pour en déduire la pression en aval de la turbine.
2. Système selon la revendication 1, comprenant des moyens pour calculer l'énergie (Ucomp) échangée au sein du compresseur et des moyens pour calculer la puissance fournie sur l'axe du turbocompresseur en tenant compte de la puissance dissipée sous forme de chaleur.
3. Système selon la revendication 2, dans lequel la puissance dissipée sous forme de chaleur comprend la chaleur due aux frottements 20 (E2) et la chaleur (E3) absorbée par le carter de la turbine.
4. Système selon l'une des revendications précédentes, comprenant des moyens pour calculer le débit des gaz d'échappement traversant la turbine.
5. Système selon l'une des revendications précédentes pour un 25 moteur thermique de véhicule automobile du type Diesel, équipé dans sa ligne d'échappement d'un dispositif (40) de traitement des gaz d'échappement, comprenant des moyens pour calculer la pression en amont du dispositif de traitement à partir de la valeur calculée de la pression en aval de la turbine. 30
6. Procédé d'estimation de la pression en aval d'une turbine de turbocompresseur pour moteur thermique de véhicule automobile, dans lequel on mesure ou on estime certaines grandeurs caractéristiques du fonctionnement du turbocompresseur et du moteur et caractérisé par le faitque l'on calcule le taux de détente de la turbine (PiT) à partir d'une grandeur (H) représentative de la variation relative de température entre l'entrée et la sortie de la turbine et on en déduit la pression en aval de la turbine.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel on calcule l'énergie échangée au sein du compresseur et on calcule la puissance fournie sur l'axe du turbocompresseur en tenant compte de la puissance dissipée sous forme de chaleur.
8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, pour un moteur thermique de véhicule automobile du type Diesel, équipé dans sa ligne d'échappement d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement, dans lequel on calcule la pression en amont du dispositif de traitement à partir de la valeur calculée de la pression en aval de la turbine.
9. Moteur thermique de véhicule automobile du type Diesel équipé d'un système d'estimation de la pression en aval d'une turbine de turbocompresseur selon l'une des revendications 1 à 5.
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