FR2933452A3 - Procede et systeme de gestion du fonctionnement d'un moteur a combustion interne muni d'un circuit egr - Google Patents

Procede et systeme de gestion du fonctionnement d'un moteur a combustion interne muni d'un circuit egr Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de gestion du fonctionnement d'un moteur à combustion interne comportant une turbine (110) couplée à un compresseur (100) comprenant une admission d'air frais (101) munie d'un filtre à air (102) et une sortie d'air connectée à un échangeur (106) dont la sortie est connectée à un collecteur d'admission (105) du moteur à combustion, la sortie du collecteur d'admission (105) étant connectée aux cylindres (108) du moteur afin d'introduire de l'air dans la chambre de combustion desdits cylindres (108) et les gaz brûlés étant évacués des chambres de combustion des cylindres par un collecteur d'échappement (109), ledit moteur comportant un système de recirculation des gaz d'échappement dit EGR constitué d'une vanne (119) et d'un refroidisseur (118) ; caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape d'estimation de la température en amont du compresseur. Un autre objet de l'invention concerne un système mettant en oeuvre ledit procédé.

Description

i La présente invention concerne un procédé de gestion du fonctionnement d'un moteur à combustion interne muni d'un circuit EGR et un système mettant en oeuvre ledit procédé afin de limiter la température après compresseur et ainsi protéger ledit turbocompresseur.
Dans le domaine de l'automobile, il est bien connu d'utiliser un turbocompresseur pour pressuriser l'admission d'air des chambres de combustion d'un moteur à combustion de manière à augmenter le rendement et la puissance de sortie dudit moteur. Dans un moteur comportant un turbocompresseur, le collecteur d'échappement est couplé à une turbine par une conduite d'échappement. La circulation du gaz d'échappement dans la conduite procure la rotation de la roue de la turbine à un régime qui dépend de la pression et du débit du gaz d'échappement. La roue du compresseur est mécaniquement couplée par un arbre de transmission à la roue de la turbine. Un orifice d'admission du compresseur reçoit de l'air frais et un orifice de refoulement est couplé à l'admission du moteur par une conduite d'admission. La rotation de la roue du compresseur augmente la quantité d'air admis dans la conduite d'admission et par conséquent la pression dans ladite conduite. Un système de recirculation des gaz d'échappement dit EGR selon l'acronyme anglo-saxon Exhaust Gaz Recirculation implémenté sur le moteur comportant un turbocompresseur permet de contrôler les quantités de gaz d'échappement entre l'échappement et l'admission à travers une conduite EGR. Afin de maintenir un débit positif dans la conduite EGR, il est nécessaire de maintenir une pression dans la conduite d'échappement supérieure à la pression dans la conduite d'admission. Ainsi, le turbo compresseur d'un moteur comportant un système EGR fonctionne avec une vitesse de rotation plus grande que les moteurs ne comportant pas de système EGR. Il existe deux types de système de recirculation des gaz d'échappement dit EGR, les systèmes EGR Haute Pression dits EGR HP et les systèmes EGR Basse Pression dits EGR BP. Dans les systèmes EGR HP, en référence à la figure 1, le moteur à combustion interne comporte un turbocompresseur 1 composé d'une turbine 2 et d'un compresseur 3 afin d'augmenter la quantité d'air admise dans les cylindres du moteur. La turbine 2 est placée à la sortie du collecteur d'échappement 4 et est entraînée par les gaz d'échappement. La puissance fournie par les gaz d'échappement à la turbine 2 est soit modulée en installant des ailettes 5, dit turbo à géométrie variable ou TGV, soit en installant un by-pass proportionnel aux bornes de la turbine 2. Le compresseur 3 est monté sur le même axe que la turbine 2 et comprime l'air qui entre dans le collecteur d'admission 6. Accessoirement, un échangeur 7 peut être placé entre le compresseur 3 et le collecteur d'admission 6 pour refroidir l'air à la sortie du compresseur 3. Par ailleurs, un actionneur 8 est utilisé pour piloter l'ouverture et la fermeture des ailettes 5. Le signal de commande de l'actionneur 8 est fourni par une unité de contrôle dite UCE 9, ledit signal permettant d'asservir la pression dans le collecteur d'admission 6. Ladite consigne de pression de suralimentation est calculée par l'UCE 9, la pression de suralimentation étant mesurée au moyen d'un capteur de pression 10 placé sur le collecteur d'admission 6.
Le système EGR est constitué d'une conduite 11 reliant le collecteur d'admission 6 au collecteur d'échappement 4, ladite conduite 11 comportant une vanne dite vanne EGR 12. En référence aux figures 1 et 2, la consigne de suralimentation est usuellement cartographiée en fonction du régime moteur et du couple moteur. Un régulateur 13 régule la pression de suralimentation sur la consigne à partir des ailettes 5 du turbocompresseur 1. La consigne de suralimentation est usuellement déterminée par l'UCE 9 en fonction de la mesure de la pression atmosphérique, au moyen d'un capteur de pression 14, et de la mesure de la température amont compresseur à la pression atmosphérique, au moyen d'un capteur de température 15 placé dans le filtre à air 16 positionné à l'admission du turbocompresseur 1. La consigne de pression de suralimentation, en référence à la figure 3, est cartographiée en régime moteur et débit carburant puis corrigée en fonction de la pression atmosphérique et de la température d'air entrant dans le compresseur. Ces deux corrections diminuent la consigne de pression de suralimentation pour limiter d'une part le régime du turbocompresseur et d'autre part la température après compresseur en fonction de la pression atmosphérique et de la température amont compresseur. On notera que la consigne de pression de suralimentation est limitée en fonction de la température amont compresseur pour limiter la température après compresseur à une valeur d'environ 200°C. En effet, au-delà de cette température maximale, il y a un risque de détérioration de la roue du compresseur. Dans les systèmes EGR BP, le système EGR est constitué d'une conduite reliant la conduite d'admission en air frais du compresseur à la conduite de gaz d'échappement, de préférence à la sortie d'un filtre à particule, ladite conduite comportant une vanne dite vanne EGR. Le procédé et le système de détermination d'une consigne de pression de suralimentation du moteur connus pour les systèmes EGR HP ne sont pas applicables au système EGR BP. En effet, pour les systèmes EGR BP, il conviendrait de disposer de la mesure de la température du mélange EGR BP/air frais pour limiter la consigne de pression de suralimentation et respecter la température maximale de 200°C après compresseur. Or la mesure directe de la température amont compresseur, outre la difficulté pour implanter un capteur entre la sortie EGR BP et l'entrée du compresseur, présente l'inconvénient de nécessiter de capteurs supplémentaires qui grèvent le coût de fabrication des moteurs et de procurer une erreur de mesure liée à l'inhomogénéité du mélange EGR BP/air frais. L'un des buts de l'invention est donc de remédier à tous ces inconvénients en proposant un procédé et un système de gestion du fonctionnement d'un moteur et plus particulièrement d'estimation de la température en amont du compresseur et de la consigne de pression de suralimentation du moteur muni d'un système EGR BP ne nécessitant qu'un nombre limité de capteurs de mesure et procurant une bonne précision de la consigne. A cet effet, et conformément à l'invention, il est proposé un procédé de gestion du fonctionnement d'un moteur à combustion interne comportant une turbine couplée à un compresseur comprenant une admission d'air frais munie d'un filtre à air et une 3o sortie d'air connectée à un refroidisseur dont la sortie est connectée à un collecteur d'admission du moteur à combustion, la sortie du collecteur d'admission étant connectée aux cylindres du moteur afin d'introduire de l'air dans la chambre de combustion desdits cylindres et les gaz brûlés étant évacués des chambres de combustion des cylindres par un collecteur d'échappement, ledit moteur comportant un système de recirculation des gaz d'échappement dit EGR constitué d'une vanne et
d'un refroidisseur ; ledit procédé est remarquable en ce qu'il comporte au moins une étape d'estimation de la température en amont du compresseur.
Ladite température en amont du compresseur est estimée en fonction de la température mesurée à la sortie du refroidisseur, de la température mesurée à la sortie du filtre à air, du débit mesuré d'air frais, de la pression mesurée dans le
Io collecteur d'admission et de la température mesurée dans le collecteur d'admission.
Plus précisément, l'estimation de la température en amont du compresseur comporte au moins les étapes suivantes :
- d'estimation du débit de gaz en entrée du compresseur, puis
- d'estimation du débit dans le système EGR, et finalement
15 - d'estimation de la température en amont du compresseur en fonction de l'estimation du débit de gaz en entrée du compresseur et de l'estimation du débit dans le système EGR.
Ledit débit de gaz en entrée du compresseur est estimé à partir de l'équation suivante : 20 3600x P21,mes V yl N P21,mes +u P21,mes'~sural Qcomgesti = R T 2 60 ' 1 r ' R.T dt R.T 21,mes 21,mes 21; es dans laquelle, P21 est la pression du collecteur d'admission, T21 est la température du collecteur d'admission, V~yl est la cylindrée du moteur, R est la constante de l'air, Vsural est le volume du circuit de suralimentation entre la sortie compresseur et l'entrée moteur.
25 Par ailleurs, le débit dans le système EGR est estimé à partir de l'équation suivante : QEGR,esti = Qcomp,esti ù Qair,mes dans laquelle Qair,mes est le débit d'air frais mesuré par un débitmètre positionné à la sortie du filtre à air.
De plus, la température en amont du compresseur est estimée à partir de l'équation suivante : Cpair .Qcomp dans laquelle Cpair est la chaleur spécifique de l'air, Cpech est la chaleur spécifique des gaz d'échappement, T6 est la température mesurée à la sortie de l'EGR. Par ailleurs, le procédé comporte une étape d'estimation de la température en aval du compresseur en fonction de l'estimation de la température en amont du compresseur. Ladite température en aval du compresseur est estimée à partir de l'équation io suivante : = Cpair 'Tair 'Qair + Cpech 'T6'QEGR Tll T20 'I camp - Yar, -1 P20 Yar, P ~ ù 1 +1 1 COI11p dans laquelle PI est la pression mesurée à l'entrée du compresseur, P20 est la pression mesurée à la sortie du compresseur, ncomp est le rendement du compresseur et vair est le rapport de chaleur spécifique pour l'air. 15 Enfin, le procédé suivant l'invention comporte une étape de détermination d'une consigne de pression de suralimentation du moteur en fonction notamment de la température estimée en amont du compresseur et la température maximale estimée en aval du compresseur. Ladite étape de détermination d'une consigne de pression de suralimentation du 20 moteur comporte au moins les étapes suivantes de : - détermination de la pression maximale en aval du compresseur P20,max en fonction notamment de la température estimée en amont du compresseur et la température maximale estimée en aval du compresseur, - détermination de la pression de suralimentation maximale en fonction de la 25 pression maximale en aval du compresseur et de la perte de charge dans l'échangeur d'air de suralimentation, la pression de suralimentation maximale P21,max étant égale à la pression maximale en aval du compresseur P20,max moins la perte de charge dans l'échangeur d'air, - détermination de la consigne en limitant la précédente consigne de pression de suralimentation maximale avec la valeur de pression de suralimentation maximale P21,max. La pression maximale en aval du compresseur P20,max est déterminée à partir de l'équation suivante : = ~ T20,max P20,mas Pl,esti ' camp Tl l,esti Un autre objet de l'invention concerne un système de gestion du fonctionnement d'un moteur à combustion interne comportant une turbine couplée à un compresseur comprenant une admission d'air frais munie d'un filtre à air et une sortie d'air
connectée à un refroidisseur dont la sortie est connectée à un collecteur d'admission du moteur à combustion, la sortie du collecteur d'admission étant connectée aux cylindres du moteur afin d'introduire de l'air dans la chambre de combustion desdits cylindres et les gaz brûlés étant évacués des chambres de combustion des cylindres par un collecteur d'échappement, ledit moteur comportant un système de
recirculation des gaz d'échappement dit EGR constitué d'une vanne et d'un refroidisseur ; ledit système est remarquable en ce qu'il comporte des moyens pour estimer la température en amont du compresseur.
Lesdits moyens d'estimation de la température en amont du compresseur comporte un algorithme apte à estimer ladite température en fonction de la
température mesurée à la sortie du refroidisseur, de la température mesurée à la sortie du filtre à air, du débit mesuré d'air frais, de la pression mesurée dans le collecteur d'admission et de la température mesurée dans le collecteur d'admission.
Lesdits moyens d'estimation de la température en amont du compresseur comporte au moins des moyens d'estimation du débit de gaz en entrée du
compresseur, des moyens d'estimation du débit dans le système EGR, et des moyens d'estimation de la température en amont du compresseur en fonction de l'estimation du débit de gaz en entrée du compresseur et de l'estimation du débit dans le système EGR.
Lesdits moyens d'estimation du débit de gaz en entrée du compresseur comportent un algorithme apte à déterminer ledit débit à partir de l'équation suivante : Qcomp ,esti = 3600x P21,mes V ,i NTI N P21,mes R.T21,mes 2 60 R.T21,mes dans laquelle, P21 est la pression du collecteur d'admission, T21 est la température du collecteur d'admission, V~yl est la cylindrée du moteur, R est la constante de l'air, Vsural est le volume du circuit de suralimentation entre la sortie compresseur et l'entrée moteur.
Lesdits moyens d'estimation du débit dans le système EGR comportent un algorithme apte à déterminer ledit débit à partir de l'équation suivante : QEGR,esti = Qcomp,esti ù Qair,mes dans laquelle Qair,mes est le débit d'air frais mesuré par un débitmètre positionné à la sortie du filtre à air.
Lesdits moyens d'estimation de la température en amont du compresseur comportent un algorithme apte à déterminer ladite température à partir de l'équation suivante : _ Cpair 'Tair'Qair +Cpech.T6'QEGR Tll dans laquelle Cpair est la chaleur spécifique de l'air, Cpech est la chaleur spécifique des gaz d'échappement, T6 est la température mesurée à la sortie de l'EGR.
Par ailleurs, le système comporte des moyens d'estimation de la température en aval du compresseur en fonction de l'estimation de la température en amont du compresseur.
Ledits moyens d'estimation de la température en aval du compresseur comportent un algorithme apte à déterminer ladite température à partir de l'équation suivante : d + dt / P21,mes V sural R.T21;mes C pair 'Qcomp Y T20 __ T11 Il camp 1+'I camp dans laquelle P~ est la pression mesurée à l'entrée du compresseur, P20 est la 25 pression mesurée à la sortie du compresseur, ncomp est le rendement du compresseur et vair est le rapport de chaleur spécifique pour l'air.
De plus, le système comporte des moyens de détermination d'une consigne de pression de suralimentation du moteur en fonction notamment de la température estimée en amont du compresseur et la température maximale estimée en aval du compresseur.
Lesdits moyens de détermination d'une consigne de pression de suralimentation du moteur comportent au moins des moyens de détermination de la pression maximale en aval du compresseur P20,max en fonction notamment de la température estimée en amont du compresseur et la température maximale estimée en aval du compresseur, des moyens de détermination de la pression de suralimentation maximale en fonction de la pression maximale en aval du compresseur et de la perte de charge dans l'échangeur d'air de suralimentation, la pression de suralimentation maximale P21,max étant égale à la pression maximale en aval du compresseur P20,max moins la perte de charge dans l'échangeur d'air, et des moyens de détermination de la consigne en limitant la précédente consigne de pression de suralimentation maximale avec la valeur de pression de suralimentation maximale P21,max.
Lesdits moyens de détermination de la pression maximale en aval du compresseur P20,max comportent un algorithme apte à déterminer ladite pression à partir de l'équation suivante :
Yar. -1 = [p T20. I I Yar, P1,esti comp ' ù 1 + 1 T11,esti D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, du procédé et du système de gestion du fonctionnement d'un moteur conforme à l'invention, à partir des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique du système d'air d'un moteur à combustion comportant un turbocompresseur et un système de recirculation des gaz d'échappement dit EGR HP de l'art antérieur,
- la figure 2 est un synoptique de la stratégie de régulation de la pression collecteur d'un système EGR HP de l'art antérieur, P20,max - la figure 3 est un synoptique du calcul de la consigne de suralimentation d'un moteur comportant un système EGR HP de l'art antérieur, - la figure 4 est une représentation schématique du système d'air d'un moteur à combustion interne comportant un turbocompresseur et un système de recirculation des gaz d'échappement EGR BP suivant l'invention, - la figure 5 est un synoptique du calcul du rendement du compresseur d'un moteur comportant un système EGR BP suivant l'invention, - la figure 6 est une représentation schématique du mode de réalisation de l'estimation de la température amont compresseur su système EGR BP suivant l'invention, - la figure 7 est un synoptique du calcul de la pression entrée compresseur du système EGR BP suivant l'invention, - la figure 8 est un synoptique de l'estimation de la pression après compresseur du système EGR BP suivant l'invention, - la figure 9 est un synoptique du calcul de la pression de suralimentation maximale du moteur comportant un système EGR BP suivant l'invention, - la figure 10 est un synoptique de la détermination de la consigne de pression de suralimentation du moteur comportant un système EGR BP suivant l'invention, - la figure 11 est un synoptique global du calcul de la pression maximale après compresseur du moteur comportant un système EGR BP conforme à l'invention. En référence à la figure 4, le système d'air d'un moteur à combustion interne comporte un compresseur 100 comprenant une admission d'air frais 101 munie d'un filtre à air 102 à son entrée et une sortie d'air 103 connectée par une conduite 104 à un collecteur d'admission 105 du moteur à combustion, ladite conduite 104 comportant avantageusement un échangeur 106. La sortie 107 du collecteur d'admission 105 est connecté aux cylindres 108 du moteur afin d'introduire de l'air dans la chambre de combustion desdits cylindres 108. Les gaz brûlés sont évacués des chambres de combustion des cylindres 108 par un collecteur d'échappement 109. 2933452 Io Les gaz d'échappement sont introduits dans une turbine 110, de préférence une turbine à géométrie variable comportant une roue à ailettes 111 aptes à être déplacées par un actionneur 112 utilisé pour piloter l'ouverture et la fermeture des ailettes 111. Ladite turbine 110 évacue lesdits gaz d'échappement dans une ligne 5 d'échappement 113 avantageusement munie d'un filtre à particule 114. Ladite turbine 110 est couplée au compresseur 100 par des moyens de couplage mécanique 115 tel qu'un arbre de transmission de manière à ce que la rotation de la roue de la turbine 110 procure la rotation de la roue du compresseur 100 de manière bien connue en soi. 10 Il est bien évident que la turbine à géométrie variable pourra être substituée par toute autre turbine équivalente telle qu'une turbine comportant un by-pass proportionnel à ses bornes par exemple sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Le système comporte par ailleurs un système de recirculation des gaz dit 15 système EGR BP 116 constitué d'une conduite 117 avantageusement munie d'un refroidisseur 118 et d'une vanne 119 dite vanne EGR BP, les extrémités de la conduite 117 étant connectées à l'admission d'air frais 101 du compresseur 100 et à la ligne d'échappement 113 à la sortie du filtre à particule 114. Par ailleurs, le système comporte un capteur de mesure 120 de la pression P21 20 dans le collecteur d'admission 105, un capteur de mesure 121 de la température T21 dans le collecteur d'admission 105, un capteur de mesure 122 du débit d'air frais Qair à l'entrée de l'admission d'air frais 101, un capteur de mesure 123 de la température T6 à la sortie du système EGR BP et un capteur de mesure 124 de la température T10 à la sortie du filtre à air 102. 25 De plus, le système comporte une unité de contrôle dite UCE 125 connectée aux différents capteurs 120 à 124 et à l'actionneur 112 des ailettes 111 de la turbine 110, ladite unité UCE 125 comportant des moyens permettant de déterminer une consigne de pression de suralimentation comme il sera détaillé ci-après. Cette unité UCE 125 comporte des moyens pour estimer la température Tll en 30 amont du compresseur 100, la température en aval du compresseur en fonction de l'estimation de la température en amont du compresseur et pour déterminer une consigne de pression de suralimentation du moteur en fonction notamment de la température estimée en amont du compresseur et la température maximale estimée en aval du compresseur. Ces moyens consistent essentiellement dans des algorithmes enregistrés dans 5 l'unité UCE 125, lesdits algorithmes se basant sur les équations du circuit d'air du moteur muni du circuit EGR BP. On rappellera ci-après ces équations du circuit d'air, lesdites équations étant les équations du débit compresseur, du débit EGR BP, de la température amont compresseur et de la température après compresseur. 10 Le débit compresseur Qcomp s'écrit selon l'équation suivante : romp = 3600x P21 V N N P21 + d P21 •sural dans laquelle, P21 est la pression du collecteur d'admission, T21 est la température du collecteur d'admission, Vc,1 est la cylindrée du moteur, R est la constante de l'air, Vsural est le volume du circuit de suralimentation entre la sortie compresseur et
15 l'entrée moteur, N est la constante de l'air et est égale à 287 J/Kg/K et rir est le rendement volumétrique du moteur. Ledit rendement volumétrique du moteur r>r est exprimé comme une fonction du régime moteur N et de la quantité des gaz admis, la P quantité des gaz admis s'écrivant sous la forme 21 R.T21 On observera que le débit de gaz à l'entrée du compresseur 100 est égal au béit ( 20 moteur qui s'écrit sous la forme P21 V il N OY N, P21 plus un terme correctif dérivé R.T21 2 60 R.T21 d /P21 Vsaral exprimant le temps de transfert des gaz dans le circuit de dt R.T21 suralimentation.
Le débit EGR BP s'écrit sous la forme suivante : QEGR _ BP ù Qcomp ù Qair R.T21 2 60 r ' R.T21 ) dt R.T21
dans laquelle QEGR_BP est le débit EGR BP, Qcmp est le débit à l'entrée du compresseur 100 et Qair est le débit d'air frais mesuré par un débitmètre positionné à la sortie du filtre à air.
Par ailleurs, la température en amont du compresseur 100 s'écrit sous la forme suivante : __ Cpair j'air 'Qair + C pech .T6'QEGR T11 C pair 'Qcomp dans laquelle Cpair est la chaleur spécifique de l'air, Cpech est la chaleur spécifique des gaz d'échappement, T6 est la température mesurée à la sortie de l'EGR et Tll est la température en amont du compresseur 100, c'est-à-dire la température d'entrée du compresseur 100.
On notera que la chaleur spécifique de l'air Cpair est déterminée par l'équation Cpair = f (paraml, param2, ) où Cpair = f (Tlo ), c'est-à-dire une fonction de la température de sortie du filtre à air mesurée, est un cas particulier privilégié suivant l'invention. La chaleur spécifique des gaz d'échappement Cpech est déterminée par l'équation Cpech = f (paraml, param2, ) où CpeCh = f (T6 Ri ech) est un cas particulier privilégié suivant l'invention, dans laquelle Riech = Ks Qcarb avec Qcarb le débit Q air
massique de carburant, Qair le débit massique d'air et KS=14.8 le coefficient stoechiométrique.
De plus, la température T20 après compresseur s'écrit sous la forme suivante : T20 _ T1 1 camp1+'1 camp 7,r-1 dans laquelle Tll est la température à l'entrée du compresseur 100, PI est la pression mesurée à l'entrée du compresseur 100, P20 est la pression mesurée à la sortie du compresseur 100, r cmp est le rendement du compresseur 100 et \fair est le rapport de chaleur spécifique pour l'air.
On observera que le rendement rcomp du compresseur 100, dont un synoptique du calcul dudit rendement est représenté sur la figure 5, est une fonction cartographiée en débit compresseur réduit et en rapport de compression P20 . Ledit rendement compresseur peut ainsi s'écrire sous la forme suivante : {' [Qcom red _1 ef Pcomp = p = Qcomp ' T P P ref 1 1 Ainsi, Lesdits moyens d'estimation de la température T11 en amont du compresseur 100 de l'unité UCE 125 comportent un algorithme apte à estimer ladite température en fonction de la température T6,mes mesurée à la sortie du refroidisseur 118, de la température T1o,mes mesurée à la sortie du filtre à air, du débit Qair,mes
10 mesuré d'air frais, de la pression P21,mes mesurée dans le collecteur d'admission 105 et de la température T21,mes mesurée dans le collecteur d'admission 105.
En référence aux figures 6 et 11, lesdits moyens d'estimation de la température T11,esti en amont du compresseur 100 consistent en un estimateur 126 comportant au moins des moyens d'estimation du débit de gaz en entrée du compresseur Qcomp,esti,
15 des moyens d'estimation du débit dans le système EGR QEGR_BP,esti, et des moyens d'estimation de la température en amont du compresseur T11,esti en fonction de l'estimation du débit de gaz en entrée du compresseur Qcomp,esti et de l'estimation du débit dans le système EGR QEGR_BP,esti•
Lesdits moyens d'estimation du débit de gaz Qcomp,esti en entrée du compresseur 20 100 comportent un algorithme apte à déterminer ledit débit à partir de l'équation suivante : 3600x P21,mes V y1 N P21,mes d u P21 mes' "sural comp,esti R T 2 601 1 , R7-, dt R.7-, 21,mes 21,mes ) 21;mes dans laquelle, P21 est la pression du collecteur d'admission, T21 est la température du collecteur d'admission, Vcyi est la cylindrée du moteur, R est la
25 constante de l'air, Vsural est le volume du circuit de suralimentation entre la sortie compresseur et l'entrée moteur.5 Par ailleurs, lesdits moyens d'estimation du débit dans le système EGR QEGR_BP,esti comportent un algorithme apte à déterminer ledit débit à partir de l'équation suivante : QEGR,esti = Qcomp,esti ù Qair,mes dans laquelle Qair,mes est le débit d'air frais mesuré par un débitmètre positionné à la sortie du filtre à air. De plus, lesdits moyens d'estimation de la température T1,,esti en amont du compresseur comportent un algorithme apte à déterminer ladite température à partir de l'équation suivante : C pair 'Qcomp dans laquelle Cpair est la chaleur spécifique de l'air, Cpech est la chaleur spécifique des gaz d'échappement, T6 est la température mesurée à la sortie de l'EGR. Le système suivant l'invention comporte par ailleurs des moyens d'estimation de la température T20,esti en aval du compresseur 100 en fonction de l'estimation de la 15 température T1,,esti en amont du compresseur. Lesdits moyens d'estimation de la température T20,esti en aval du compresseur 100 comportent un algorithme apte à déterminer ladite température T20,esti à partir de l'équation suivante : ~,11 C pair l'air 'Qair + Cpech 'T6'QEGR _ P20 Yar, P ~ ù 1 + 'Icomp 20 dans laquelle PI est la pression mesurée à l'entrée du compresseur, P20 est la pression mesurée à la sortie du compresseur, rcomp est le rendement du compresseur et vair est le rapport de chaleur spécifique pour l'air. L'estimation de la température T20,esti en aval du compresseur 100 est transmise à des moyens de détermination d'une consigne de pression de suralimentation du 25 moteur en fonction notamment de la température T1,,esti estimée en amont du compresseur 100 et la température maximale T20,max estimée en aval du compresseur 100.
Lesdits moyens de détermination d'une consigne de pression de suralimentation du moteur comportent au moins des moyens de détermination de la pression maximale en aval du compresseur P20,max en fonction notamment de la température estimée en amont du compresseur 100 et la température maximale estimée en aval du compresseur 100, des moyens de détermination de la pression de suralimentation maximale en fonction de la pression maximale en aval du compresseur 100 et de la perte de charge dans l'échangeur d'air 106 de suralimentation, la pression de suralimentation maximale P21,max étant égale à la pression maximale en aval du compresseur P20,max moins la perte de charge dans l'échangeur d'air 106, et des moyens de détermination de la consigne en limitant la précédente consigne de pression de suralimentation maximale avec la valeur de pression de suralimentation
maximale P21,max.
Ces moyens de détermination de la pression maximale en aval du compresseur P2o,max comportent un algorithme apte à déterminer ladite pression à partir de 15 l'équation suivante :
Yar. -1 = [p T20. I I Yar, P1,esti comp ' ù 1 + 1 T11,esti Ainsi, la consigne de pression de suralimentation maximale P21,max est calculée à partir des éléments suivants : 20 - la température maximale après le compresseur 100 (200°C environ) : T2o,max
- la pression Pt,est; amont compresseur estimée qui est égale à la pression
atmosphérique mesurée Po,mes moins la perte de charge dans le filtre à air
102 qui est cartographiée en fonction du débit d'air frais mesuré Qair,mes, le synoptique du calcul de la pression entrée compresseur étant représenté sur 25 la figure 7. - l'estimation du débit compresseur Qcomp,est; telle que décrite précédemment,
- l'estimation de la température amont compresseur T1,,est; telle que décrite précédemment, P20,max - l'estimation de l'efficacité du compresseur rcomp à partir de l'équation suivante : /~comp ,estl. Tl 1,esti Pref , P20 , eSti `G Tref Pl,esti P1 , este - l'estimation de la pression P20,estj après compresseur qui est égale à la
pression de suralimentation mesurée P21,mes à laquelle est additionnée la perte de charge dans l'échangeur d'air 106 de suralimentation qui est cartographiée en fonction du débit Qcomp,esti compresseur estimé, un synoptique de l'estimation de la pression P20,estj étant représenté sur la figure 8.
La consigne de pression de suralimentation maximale est calculée en deux étapes, une première étape de calcul de la pression P20,max après compresseur maximale à partir de l'équation suivante : Yar, -1 _ p [T2~mx -1 I I Yar, Pl,esti ' 1 camp ' + T11,esti et une seconde étape de calcul de la pression maximale qui est égale à la
pression après compresseur maximale P20,max moins la perte de charge dans l'échangeur d'air 106 de suralimentation qui est cartographiée en fonction du débit compresseur estimé, le synoptique du calcul de la pression de suralimentation maximale P21,max étant représenté sur la figure 9.
Afin de limiter la température après compresseur, en référence aux figures 10 et
11, la consigne initiale de pression de suralimentation est limitée avec la valeur de pression de suralimentation maximale P21,max précédemment calculée.
Enfin, il va de soi que les exemples que l'on vient de donner ne sont que des illustrations particulières en aucun cas limitatives quant aux domaines d'application de l'invention. ' 1 comp,esti = / 7~~ P20,max25

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1 - Procédé de gestion du fonctionnement d'un moteur à combustion interne comportant une turbine (110) couplée à un compresseur (100) comprenant une admission d'air frais (101) munie d'un filtre à air (102) et une sortie d'air connectée à un échangeur (106) dont la sortie est connectée à un collecteur d'admission (105) du moteur à combustion, la sortie du collecteur d'admission (105) étant connectée aux cylindres (108) du moteur afin d'introduire de l'air dans la chambre de combustion desdits cylindres (108) et les gaz brûlés étant évacués des chambres de combustion des cylindres par un collecteur d'échappement (109), ledit moteur comportant un système de recirculation des gaz d'échappement dit EGR constitué d'une vanne (119) et d'un refroidisseur (118) ; caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape d'estimation de la température en amont du compresseur.
  2. 2 - Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la température en amont du compresseur (100) est estimée en fonction de la température mesurée à la sortie du refroidisseur (118), de la température mesurée à la sortie du filtre à air (102), du débit mesuré d'air frais, de la pression mesurée dans le collecteur d'admission (105) et de la température mesurée dans le collecteur d'admission (105).
  3. 3 - Procédé suivant la revendication 2 caractérisé en ce que l'estimation de la température en amont du compresseur (100) comporte au moins les étapes suivantes : - d'estimation du débit de gaz en entrée du compresseur (100), puis - d'estimation du débit dans le système EGR, et finalement - d'estimation de la température en amont du compresseur (100) en fonction de l'estimation du débit de gaz en entrée du compresseur (100) et de l'estimation du débit dans le système EGR.
  4. 4 - Procédé suivant la revendication 3 caractérisé en ce que le débit de gaz en entrée du compresseur (100) est estimé à partir de l'équation suivante : i P21,mes d P21,mes'Vsural + R.T21,mes dt R.T21;mes = 3600x P21,mes Qcomp,esti R.T21,mes 2 60 dans laquelle, P21 est la pression du collecteur d'admission (105), T21 est la température du collecteur d'admission (105), Vcy, est la cylindrée du moteur, R est la constante de l'air, Vsural est le volume du circuit de suralimentation entre la sortie compresseur (100) et l'entrée moteur.
  5. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que le débit dans le système EGR est estimé à partir de l'équation suivante : QEGR,esti = Qcomp,esti ù Qair,mes dans laquelle Qair,mes est le débit d'air frais mesuré par un débitmètre positionné à la sortie du filtre à air (102).
  6. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 caractérisé en ce que la température en amont du compresseur (100) est estimée à partir de l'équation suivante : _ Cpair .Tair .Qair + Cpech .T6 .QEGR Tll C pair 'Qcomp dans laquelle Cpair est la chaleur spécifique de l'air, Cpech est la chaleur spécifique des gaz d'échappement, T6 est la température mesurée à la sortie de l'EGR.
  7. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'estimation de la température en aval du compresseur (100) en fonction de l'estimation de la température en amont du compresseur (100).
  8. 8 - Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que la température en aval du compresseur est estimée à partir de l'équation suivante : TI Tl eomp 7,i, -1 P20 Yair P ~ù 1 + '1comp dans laquelle PI est la pression mesurée à l'entrée du compresseur (100), P20 est la pression mesurée à la sortie du compresseur (100), rcomp est le rendement du compresseur (100) et vair est le rapport de chaleur spécifique pour l'air.
  9. 9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8 caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détermination d'une consigne de pression de suralimentation du moteur en fonction notamment de la température estimée enamont du compresseur (100) et la température maximale estimée en aval du compresseur (100).
  10. 10 - Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'étape de détermination d'une consigne de pression de suralimentation du moteur comporte au moins les étapes suivantes de : - détermination de la pression maximale en aval du compresseur (100) en fonction notamment de la température estimée en amont du compresseur (100) et la température maximale estimée en aval du compresseur (100), - détermination de la pression de suralimentation maximale en fonction de la pression maximale en aval du compresseur (100) et de la perte de charge dans l'échangeur (106) d'air de suralimentation, la pression de suralimentation maximale étant égale à la pression maximale en aval du compresseur (100) moins la perte de charge dans l'échangeur d'air (106), - détermination de la consigne en limitant la précédente consigne de pression de suralimentation maximale avec la valeur de pression de suralimentation maximale.
  11. 11 - Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que la pression maximale en aval du compresseur P20,max est déterminée à partir de l'équation suivante : _ [ T20,max P0,maY Pl,esti' comp Tl l,esti
  12. 12 - Système de gestion du fonctionnement d'un moteur à combustion interne comportant une turbine (110) couplée à un compresseur (100) comprenant une admission d'air frais (101) munie d'un filtre à air (102) et une sortie d'air connectée à un échangeur (106) dont la sortie est connectée à un collecteur d'admission (105) du moteur à combustion, la sortie du collecteur d'admission (105) étant connectée aux cylindres (108) du moteur afin d'introduire de l'air dans la chambre de combustion desdits cylindres (108) et les gaz brûlés étant évacués des chambres de combustion des cylindres (108) par un collecteur d'échappement (109), ledit moteur comportant un système de recirculation des gaz d'échappement dit EGR constitué d'une vanne (119) et d'un refroidisseur (118) ; caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour estimer la température en amont du compresseur.
  13. 13 - Système suivant la revendication 12 caractérisé en ce que lesdits moyens d'estimation de la température en amont du compresseur (100) comporte un algorithme apte à estimer ladite température en fonction de la température mesurée à la sortie du refroidisseur (118), de la température mesurée à la sortie du filtre à air (102), du débit mesuré d'air frais, de la pression mesurée dans le collecteur d'admission (105) et de la température mesurée dans le collecteur d'admission (105).
  14. 14 - Système suivant la revendication 13 caractérisé en ce que les moyens d'estimation de la température en amont du compresseur (100) comporte au moins des moyens d'estimation du débit de gaz en entrée du compresseur (100), des moyens d'estimation du débit dans le système EGR, et des moyens d'estimation de la température en amont du compresseur (100) en fonction de l'estimation du débit de gaz en entrée du compresseur (100) et de l'estimation du débit dans le système EGR. - Système suivant la revendication 14 caractérisé en ce que les moyens d'estimation du débit de gaz en entrée du compresseur (100) comportent un 15 algorithme apte à déterminer ledit débit à partir de l'équation suivante : = 3600x P21,mes Qcomp,esti R.T21,mesV P cyi N N 21,mes + d P21,mes 'V-sural 2 60 R.T21 mes dt R.T21;mes dans laquelle, P21 est la pression du collecteur d'admission (105), T21 est la température du collecteur d'admission (105), Vey, est la cylindrée du moteur, R est la constante de l'air, Vsural est le volume du circuit de suralimentation entre la sortie compresseur (100) et l'entrée moteur. 16 - Système selon l'une quelconque des revendications 14 ou 15 caractérisé en ce que les moyens d'estimation du débit dans le système EGR comportent un algorithme apte à déterminer ledit débit à partir de l'équation suivante : QEGR,esti = Qcomp,esti ù Qair,mes dans laquelle Qair,mes est le débit d'air frais mesuré par un débitmètre positionné à la sortie du filtre à air (102). 17 - Système selon l'une quelconque des revendications 14 à 16 caractérisé en ce que les moyens d'estimation de la température en amont du compresseur (100) comportent un algorithme apte à déterminer ladite température à partir de l'équation suivante : C pair "air 'Qair + Cpech 'T6'QEGR = Tll dans laquelle Cpair est la chaleur spécifique de l'air, Cpech est la chaleur spécifique des gaz d'échappement, T6 est la température mesurée à la sortie de l'EGR. 18 - Système selon l'une quelconque des revendications 12 à 17 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'estimation de la température en aval du compresseur (100) en fonction de l'estimation de la température en amont du compresseur (100). 19 - Système selon la revendication 18 caractérisé en ce que les moyens d'estimation de la température en aval du compresseur (100) comportent un algorithme apte à déterminer ladite température à partir de l'équation suivante : C pair 'Qcomp Yar, -1 Yar, T20 _ T11 1 camp ù 1 + '1comp dans laquelle PI est la pression mesurée à l'entrée du compresseur (100), P20 est la 15 pression mesurée à la sortie du compresseur (100), ncomp est le rendement du compresseur (100) et vair est le rapport de chaleur spécifique pour l'air. 20 - Système selon l'une quelconque des revendications 18 ou 19 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détermination d'une consigne de pression de suralimentation du moteur en fonction notamment de la température estimée en 20 amont du compresseur (100) et la température maximale estimée en aval du compresseur (100). 21 - Système selon la revendication 20 caractérisé en ce que les moyens de détermination d'une consigne de pression de suralimentation du moteur comportent au moins des moyens de détermination de la pression maximale en aval du 25 compresseur (100) en fonction notamment de la température estimée en amont du compresseur (100) et la température maximale estimée en aval du compresseur (100), des moyens de détermination de la pression de suralimentation maximale en fonction de la pression maximale en aval du compresseur (100) et de la perte decharge dans l'échangeur d'air (106) de suralimentation, la pression de suralimentation maximale étant égale à la pression maximale en aval du compresseur (100) moins la perte de charge dans l'échangeur d'air (100), et des moyens de détermination de la consigne en limitant la précédente consigne de pression de suralimentation maximale avec la valeur de pression de suralimentation maximale. 22 - Système selon la revendication 21 caractérisé en ce que les moyens de détermination de la pression maximale en aval du compresseur P20,max comportent un algorithme apte à déterminer ladite pression à partir de l'équation suivante : Yair -1 Yar, _ ~p 20,max P20,max Pl,esti ' I camp comp ' -1 +1 1 11,esti10
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