FR2990472A1

FR2990472A1 - Procede de determination d'un taux de recirculation des gaz d'echappement

Info

Publication number: FR2990472A1
Application number: FR1254390A
Authority: FR
Inventors: Sebastien Potteau; Philippe Lutz; Florent David
Original assignee: Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2013-11-15
Anticipated expiration: 2032-05-14
Also published as: FR2990472B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de détermination du taux de recirculation des gaz d'échappement pour l'alimentation d'un moteur à combustion interne (1). Le procédé comprend des étapes de : - détermination du débit massique d'un compresseur (6) disposé sur un circuit d'admission (3), à partir d'une caractéristique fonction des pressions d'alimentation et de suralimentation ainsi que de la vitesse de rotation du compresseur (6), - détermination : - soit du débit massique d'air frais circulant dans le circuit d'admission (3) en amont d'une zone de mélange (16), - soit du débit de gaz recirculés circulant dans un circuit de recirculation (10) en amont de la zone de mélange (16), - calcul du taux de recirculation des gaz d'échappement en sortie du compresseur (6) à partir, d'une part, du débit massique du compresseur (6) et, d'autre part, du débit massique d'air frais ou du débit massique de gaz recirculés.

Description

Procédé de détermination d'un taux de recirculation des gaz d'échappement [1] L'invention se rapporte au domaine technique des moteurs thermiques ou à combustion interne suralimentés par turbocompresseur. L'invention concerne plus particulièrement le domaine de la gestion du fonctionnement de tels moteurs faisant intervenir une recirculation au moins partielle des gaz d'échappement en vue notamment de réduire leur niveau de pollution. [2] Certaines phases de fonctionnement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile nécessitent l'augmentation de la puissance du moteur qui fonctionne alors en régime de suralimentation. En régime normal, mais surtout en régime de suralimentation, le dosage air- carburant envoyé dans le moteur doit être caractérisé et contrôlé afin d'éviter l'injection excessive d'essence provoquant l'émission d'espèces gazeuses polluantes. [3] Dans ce sens, les moteurs à combustion interne sont couramment équipés de circuits de recirculation des gaz d'échappement vers le circuit d'admission. Une telle recirculation, appelée également circuit EGR, pour en anglais Exhaust Gaz Recirculation, permet de diminuer l'émission d'oxydes d'azote. [4] Par ailleurs, afin d'augmenter le rendement du moteur, les gaz comprimés par le turbocompresseur peuvent être refroidis avant leur admission dans le moteur. A cet effet, le circuit d'admission du moteur est équipé d'un échangeur de chaleur placé en aval du compresseur. Dans un souci de compacité, il peut s'agir d'un échangeur de chaleur du type air- eau qui est situé dans le collecteur d'admission et dans lequel l'air comprimé est refroidi par de l'eau. Cet échangeur est usuellement dénommé WCAC pour, en anglais Water Charged Air Cooler. De la même manière, les gaz d'échappement recirculés peuvent être refroidis avant leur mélange avec l'air frais. Le circuit de recirculation peut alors comprendre un échangeur de chaleur appelé EGRC pour, en anglais Exhaust Gaz Recirculation Cooler. Dans un même objectif de compacité, cet échangeur EGRC est généralement du type air-eau. [5] L'invention se situe donc dans le contexte d'un moteur suralimenté par un compresseur et dont la ligne d'admission comporte un circuit de recirculation des gaz d'échappement. La gestion du fonctionnement d'un tel moteur nécessite de caractériser et contrôler la quantité et la nature des espèces gazeuses introduites dans le collecteur d'admission afin de limiter la pollution émise par le moteur et d'éviter l'apparition de cliquetis dans le cas spécifique des moteurs à essence. [6] Ainsi, il est connu d'utiliser, en amont d'une zone de mélange entre l'air frais et les gaz d'échappement recirculés, d'une part, un débitmètre d'air frais pour évaluer la quantité d'air frais entrant dans le moteur et/ou, d'autre part, une vanne EGR instrumentée pour connaître le débit EGR. [07] Une telle vanne EGR instrumentée est associée à des moyens de mesure de la température des gaz recirculés avant leur entrée dans le circuit d'admission. La vanne EGR est également associée à des moyens de mesure de la pression absolue des gaz en amont ou en aval de la vanne EGR ainsi qu'à des moyens de mesure de la différence de pression entre l'entrée et la sortie de la vanne EGR. La connaissance de cette température, et de ces valeurs de pression et de différence de pression, associée à la connaissance de la section de passage de la vanne de régulation qui est fonction de son degré d'ouverture, permet par la mise en oeuvre d'une formule dite de Saint- Venant de connaître le débit de gaz recirculés au travers de la vanne de régulation. A cet égard, il est possible de se reporter à la demande FR 2 965 016. [8] Or, si la mise en oeuvre d'une vanne de régulation ainsi instrumentée permet de calculer le débit EGR, l'instrumentation de la vanne, c'est-à-dire son équipement de capteurs de pression et de température, en renchérit tout de même le coût. Aussi, compte tenu d'un souci permanent d'optimisation des coûts d'instrumentation d'un bloc moteur, il est apparu le besoin de solutions techniques qui permettent de réduire ou d'optimiser le nombre de capteurs utilisés pour assurer une bonne gestion du fonctionnement du moteur notamment en ce qui concerne sa pollution et les risques d'apparition de cliquetis par une connaissance précise du taux de recirculation des gaz d'échappement également appelé taux EGR. [9] Afin d'atteindre cet objectif, l'invention concerne un procédé de détermination du taux de recirculation des gaz d'échappement pour l'alimentation d'un moteur à combustion interne comprenant : un bloc-moteur, un circuit d'admission d'air frais pour le bloc-moteur, un circuit d'échappement des gaz de combustion du bloc-moteur, un compresseur disposé sur le circuit d'admission, un circuit de recirculation des gaz d'échappement raccordé, d'une part, au circuit d'échappement et, d'autre part, au circuit d'admission dans une zone de mélange en amont du compresseur, une vanne EGR de régulation de débit des gaz recirculés placée sur le circuit de recirculation en amont de la zone de mélange. Selon l'invention le procédé comprend les étapes suivantes : - détermination de la pression, dite d'alimentation, dans le circuit d'admission en amont du compresseur, - détermination de la pression, dite de suralimentation, dans le circuit d'admission en aval du compresseur, - détermination de la vitesse de rotation du compresseur, détermination du débit massique du compresseur à partir d'une caractéristique fonction des pressions d'alimentation et de suralimentation ainsi que de la vitesse de rotation du compresseur, détermination : soit du débit massique d'air frais circulant dans le circuit d'admission en amont de la zone de mélange, soit du débit de gaz recirculés circulant dans le circuit de recirculation en amont de la zone de mélange, calcul du taux de recirculation des gaz d'échappement en sortie du compresseur à partir, d'une part, du débit massique du compresseur et, d'autre part, du débit massique d'air frais ou du débit massique de gaz recirculés. [10] Ainsi, l'invention se propose de tirer parti de la mise en oeuvre d'un capteur de vitesse de rotation sur le compresseur pour utiliser les informations fournies par ce capteur pour calculer le débit d'air au travers du compresseur. [11] Selon l'invention, le compresseur assurant la suralimentation peut être de toute nature appropriée comme par exemple un compresseur électrique ou encore un compresseur à entrainement mécanique par courroie, chaine et/ou train d'engrenage en prise avec un arbre de sortie du bloc-moteur. [12] Selon une caractéristique de l'invention, le compresseur est entrainé par une turbine placée sur le circuit d'échappement, l'ensemble compresseur-turbine formant un turbocompresseur. Il doit être souligné que, dans le cadre de cette caractéristique, la fonction première du capteur de vitesse du compresseur est la surveillance du fonctionnement du compresseur afin d'éviter les phases de surrégime qui sont destructrices et que seul un capteur de vitesse peut détecter. Aussi, l'invention n'implique pas une instrumentation supplémentaire mais au contraire utilise, avantageusement, les informations d'un capteur déjà présent, pour une première fonction de sécurité, pour réduire l'instrumentation nécessaire à une deuxième fonction qu'est la composition du mélange entrant dans le moteur. [13] Selon une première forme de mise en oeuvre du procédé, le calcul du taux de recirculation est effectué à partir du débit massique du compresseur ainsi que du débit massique d'air frais qui est déterminé au moyen d'un débitmètre disposé sur le circuit d'admission en amont de la zone de mélange. Ainsi, il est fait l'économie d'une vanne fortement instrumentée pour la régulation du débit des gaz d'échappement recirculés. La vanne EGR de régulation du débit des gaz d'échappement recirculés peut alors ne comprendre qu'un capteur de position de la vanne. [14] Selon une deuxième forme de mise en oeuvre du procédé, le calcul du taux de recirculation est effectué à partir du débit massique du compresseur ainsi que du débit massique de gaz recirculés. Selon cette deuxième forme le procédé comprend alors les étapes suivantes : détermination de la température des gaz recirculés au niveau de la vanne EGR, détermination de la pression des gaz recirculés en amont de la vanne EGR, détermination de la pression des gaz recirculés en aval de la vanne EGR, détermination de la section de passage de la vanne EGR, - calcul du débit massique de gaz recirculé en fonction de : la température des gaz recirculés au niveau de la vanne EGR de la pression des gaz recirculés en amont de la vanne EGR, de la pression des gaz recirculés en aval de la vanne EGR, de la section de passage de la vanne EGR. [15] Cette deuxième forme de mise en oeuvre permet de faire l'économie du débitmètre d'air frais en utilisant une vanne EGR qui est instrumentée. [16] Selon une variante de cette deuxième forme, les déterminations des pressions des gaz recirculés en amont et en aval de la vanne EGR font intervenir les étapes suivantes : détermination d'une première pression parmi : - la pression des gaz recirculés en amont de la vanne EGR, - la pression des gaz recirculés en aval de la vanne EGR, détermination de la différence de pression aux bornes de la vanne EGR, calcul de la deuxième pression à partir de la différence de pression et de la première pression. [17] L'invention concerne également un moteur à combustion interne comprenant : un bloc-moteur, un circuit d'admission d'air frais pour le bloc-moteur, un circuit d'échappement des gaz de combustion du bloc-moteur, un compresseur disposé sur le circuit d'admission, un circuit de recirculation des gaz d'échappement raccordé, d'une part, au circuit d'échappement et, d'autre part, au circuit d'admission dans une zone de mélange en amont du compresseur, une vanne EGR de régulation du débit des gaz recirculés placée sur le circuit de recirculation en amont de la zone de mélange, une unité de gestion du moteur, Selon l'invention le moteur à combustion interne comprend en outre : - des moyens de mesure de la vitesse de rotation du compresseur, des moyens de mesure de la pression, dite d'alimentation, dans le circuit d'admission en amont du compresseur, des moyens de mesure de la pression, dite de suralimentation, dans le circuit d'admission en aval du compresseur, des moyens de détermination : soit du débit massique d'air frais circulant dans le circuit d'admission en amont de la zone de mélange, soit du débit de gaz recirculés circulant dans le circuit de recirculation en amont de la zone de mélange, De plus, selon l'invention, l'unité de gestion du moteur est adaptée pour : calculer le débit massique du compresseur à partir d'une caractéristique fonction du compresseur et des pressions d'alimentation et de suralimentation ainsi que de la vitesse de rotation, calculer le taux de recirculation des gaz d'échappement en sortie du compresseur à partir, d'une part, du calcul du débit massique du compresseur et, d'autre part, de la détermination du débit massique d'air frais ou du débit massique de gaz recirculés. [18] Un tel bloc moteur est donc adapté pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. [19] Selon une première forme de réalisation du moteur à combustion interne conforme à l'invention : les moyens de détermination du débit massique d'air frais circulant dans le circuit d'admission en amont de la zone de mélange comprennent un débitmètre disposé sur le circuit d'admission en amont de la zone de mélange, et l'unité de gestion du moteur est adaptée pour calculer le taux de recirculation des gaz d'échappement en sortie du compresseur à partir, d'une part, du calcul du débit massique du compresseur et, d'autre part, de la mesure par le débitmètre du débit massique d'air frais. [20] Selon une deuxième forme de réalisation du moteur à combustion interne conforme à l'invention : les moyens de détermination du débit massique de gaz recirculés comprennent : des moyens de mesure de la température des gaz recirculés au niveau de la vanne EGR des moyens de détermination des pressions des gaz recirculés en amont et en aval de la vanne EGR, des moyens de détermination de la section de passage de la vanne EGR. et l'unité de gestion du moteur est adaptée pour : calculer le débit massique de gaz recirculé à partir de la température des gaz recirculés au niveau de la vanne EGR et des déterminations des pressions des gaz recirculés en amont et en aval de la vanne EGR, ainsi que de la section de passage de la vanne EGR - calculer le taux de recirculation des gaz d'échappement en sortie du compresseur à partir, d'une part, du débit massique du compresseur et, d'autre part, du calcul du débit massique de gaz recirculés. [21] Selon une variante de la deuxième forme de réalisation du moteur à combustion interne, les moyens de détermination des pressions des gaz recirculés en amont et en aval de la vanne EGR comprennent : - des moyens de mesure de la pression en amont de la vanne EGR, - et des moyens de mesure de la pression en aval de la vanne EGR. [22] Selon une autre variante de la deuxième forme de réalisation du moteur à combustion interne: les moyens de déterminations des pressions des gaz recirculés en amont et en aval de la vanne EGR comprennent : des moyens de mesure d'une première pression parmi les pressions en amont et en aval de la vanne EGR, et des moyens de mesure de la différence de pression aux bornes de la vanne EGR, et l'unité de gestion du moteur est adaptée pour calculer la deuxième pression à partir de la mesure de la première pression et de la mesure de la différence de pression aux bornes de la vanne EGR. [23] Selon une caractéristique du moteur conforme à l'invention, le compresseur est entrainé par une turbine placée sur le circuit d'échappement, de sorte que l'ensemble forme un turbocompresseur. [24] Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de mise en oeuvre du procédé selon l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. Il en est de même pour les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation d'un moteur à combustion interne selon l'invention, qui peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. [25] Par ailleurs, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux figures qui illustrent des formes non limitatives de réalisation d'un moteur à combustion interne conforme à l'invention. - La figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'un moteur à combustion interne selon l'invention. - La figure 2 est une vue schématique de la caractéristique d'un compresseur. - Les figures 3 et 4 sont des vues schématiques d'un détail constructif d'autres formes de réalisation d'un moteur à combustion interne selon l'invention. [26] Un moteur à combustion interne conforme à l'invention, désigné dans son ensemble par la référence 1 à la figure 1, comprend un bloc-moteur 2 définissant des chambres de combustion pourvues de pistons qui entraînent en rotation un arbre de sortie. Les chambres de combustion du bloc-moteur 2 sont raccordées à un circuit 3 d'admission d'air frais et à un circuit 4 d'échappement des gaz de combustion. [27] Le moteur 1 comprend un turbocompresseur 5 dont le compresseur 6 est disposé sur le circuit d'admission 3. Le turbocompresseur 5 comprend aussi une turbine 7 d'entrainement du compresseur 6. La turbine 7 est placée sur le circuit d'échappement 4 de manière à récupérer une partie de l'énergie des gaz d'échappement. Le circuit d'admission 3 comprend, en aval du compresseur 6, un échangeur 8 air-eau WCAC destiné à refroidir l'air d'alimentation des chambres de combustion du bloc moteur 2. Bien entendu, l'échangeur 8 pourrait également être un échangeur air-air ou tout autre moyen de refroidissement. [28] Le circuit d'échappement 4 comprend en aval de la turbine 7 un catalyseur 9 destiné à traiter les polluants des gaz d'échappements. [29] Le moteur 1 comprend en outre un circuit de recirculation 10 des gaz d'échappement. Le circuit de recirculation 10 est relié, d'une part, au circuit d'échappement 4 en aval de la turbine 7 et, d'autre part, au circuit d'admission 3 par une zone de mélange 16 située en amont du compresseur 6. Selon l'exemple illustré, le circuit de recirculation 10 est relié au circuit d'échappement en aval du catalyseur 9. Le circuit de recirculation 10 comprend, par ailleurs, un échangeur de chaleur EGRC 14 destiné à refroidir les gaz d'échappement recirculés avant leur mélange avec de l'air frais dans la zone 16. L'échangeur EGRC peut être un échangeur air-air ou un échangeur air-eau selon les contraintes d'encombrement notamment. Le circuit de recirculation 10 comprend en outre, en aval de l'échangeur 14 et en amont de la zone de mélange 16, une vanne EGR 15 de régulation du débit des gaz d'échappement recirculés. [30] La vanne EGR 15 comprend un volet 17 mobile entre une position d'ouverture dans laquelle le volet laisse passer les gaz recirculés vers le circuit d'admission et une position de fermeture dans laquelle le volet 17 bloque le passage des gaz d'échappement recirculés. La vanne EGR 15 comprend un actionneur du volet 17, ainsi que des moyens 18 de détermination de sa section de passage qui comprennent par exemple un capteur de la position du volet ou de son degré d'ouverture et qui sont adaptés pour en déduire la section de passage de la vanne EGR 15. En position d'ouverture du volet, la section de passage de la vanne EGR possède une valeur maximale tandis que dans la position de fermeture du volet la section de passage de la vanne EGR est nulle. [31] Le moteur 1 comprend également une unité de gestion 20 (ECU, Engine Control Unit) qui pilote un dispositif de distribution de carburant 21 comprenant une rampe d'injection et des injecteurs. L'unité de gestion 20 pilote également un papillon d'admission 22 situé sur le circuit d'admission 3 juste avant le bloc-moteur 2. L'unité de gestion 20 commande aussi la vanne EGR 15 et se trouve raccordée aux moyens 18 de détermination de sa section de passage. Dans le cas d'un moteur à essence, l'unité de gestion 20 contrôle également un dispositif d'allumage (non représenté) disposé en relation avec chacune des chambres de combustion du bloc-moteur 2. Il doit être noté que l'invention peut être appliquée à un moteur à essence comme à un moteur Diesel. [32] Le mode de réalisation d'un tel moteur à combustion interne et de son unité de gestion sont bien connus de l'homme du métier et ne nécessitent donc pas ici une plus ample description. [33] Parmi les paramètres utilisés par l'unité de gestion 20 pour réguler le fonctionnement du moteur, figure le taux de recirculation des gaz d'échappement encore appelé taux EGR. La connaissance de ce taux EGR permet à l'unité de gestion 20 de contrôler, notamment, la richesse du mélange fournit au bloc-moteur en agissant sur l'ouverture de la vanne EGR 15 et de limiter les risques d'apparition de cliquetis dans le cas d'un moteur à essence. [34] L'invention propose de déterminer le taux EGR à partir de la connaissance du débit du compresseur 7. [35] À cet effet, le moteur 1 et plus particulièrement le turbocompresseur 5 comprend des moyens 25 de mesure de la vitesse de rotation du compresseur 6. Les moyens de mesure 25 sont reliés à l'unité de gestion 20. Les moyens de mesures 25 peuvent être réalisés de toute manière appropriée et, par exemple, comprendre un capteur à effet hall qui détecte le passage d'une cible magnétique solidaire de l'aube du compresseur 6. [36] Toujours en vue de connaître le débit du compresseur 7, le moteur 1 comprend également des moyens 26 de mesure de la pression Pa, dite d'alimentation, dans le circuit d'admission 3 en amont du compresseur 6. Les moyens de mesure 26 de la pression d'alimentation Pa sont reliés à l'unité de gestion 20. Les moyens de mesure 26 de la pression d'alimentation Pa peuvent être réalisés de toute manière appropriée comme par exemple sous la forme d'un capteur de pression absolue. [37] Le moteur comprend aussi des moyens 27 de mesure de la pression Ps, dite de suralimentation, dans le circuit d'admission 3 en aval du compresseur 6. Les moyens de mesure 27 de la pression de suralimentation Ps sont reliés à l'unité de gestion 20. Les moyens de mesure 27 de la pression de suralimentation Ps peuvent également être réalisés de toute manière appropriée comme par exemple sous la forme d'un capteur de pression absolue. [38] Bien entendu, les moyens 26 et 27 de mesure des pressions d'alimentation Pa et de suralimentation Ps pourraient également résulter de la combinaison d'un capteur de pression absolue situé en amont ou en aval du compresseur et d'un capteur de pression différentielle raccordé au circuit d'admission 3, en amont et en aval du compresseur 6. [39] L'unité de gestion 20 est adaptée pour déterminer le débit massique Dc du compresseur 6 à partir de la mesure de sa vitesse de rotation et des pressions d'alimentation Pa et de suralimentation Ps en mettant en oeuvre la caractéristique du compresseur 6 telle qu'illustrée à la figure 2 et enregistrée dans l'unité de gestion 20. La caractéristique du compresseur 6 relie entre eux le rapport de pression Pa/Ps, la vitesse de rotation ainsi que le débit massique Dc. Sur le graphique de la figure 2, l'axe des abscisses correspond au débit massique exprimé en kg/s en valeurs corrigées tandis que l'axe des ordonnées correspond au rapport entre les pressions en aval et en amont du compresseur. Les courbes fermées F, portant des valeurs exprimées en pourcentage, représentent alors les courbes d'iso-rendement du moteur alors que les lignes courbes ouvertes 0 correspondent aux vitesses de rotation du compresseur, également appelées courbes iso-vitesse. Ainsi le calcul du rapport entre les pressions aval et amont complété par la connaissance de la vitesse de rotation du compresseur permet de déduire du graphique le débit massique du compresseur. [40] Une fois le débit massique Dc du compresseur 6 connu, la connaissance soit du débit massique Da d'air frais dans le circuit d'admission 3 en amont de la zone de mélange 16 soit du débit massique Dr de gaz d'échappement introduits dans la zone de mélange 16, permet à l'unité de gestion 20 de calculer le taux EGR qu'elle peut alors utiliser pour le pilotage du moteur 1. [41] Selon la forme de réalisation illustrée à la figure 1, le moteur comprend des moyens 28 de mesure du débit d'air frais Da dans le circuit d'admission 3 en amont de la zone de mélange 16. Les moyens 28 de mesure du débit Da sont raccordés à l'unité de gestion 20. Les moyens de mesure 28 peuvent être réalisés de toute façon appropriée telle que par exemple sous la forme d'un débitmètre. [42] Grâce à la mesure du débit Da, l'unité de gestion 20 calcule le taux EGR sur la base de la formule suivante : Taux EGR = (Dc-Da)/Dc Cette façon de procéder permet de connaître le taux EGR en sortie du compresseur 6. [43] Selon l'exemple décrit plus haut, la détermination du taux EGR fait intervenir la détermination du débit massique d'air frais Da. Toutefois, comme cela a été précisé précédemment, le calcul du taux EGR peut être effectué, par l'unité de gestion 20, à partir de la détermination du débit massique de gaz recirculés Dr selon la formule : Taux EGR = Dr/Dc Ainsi, selon une autre forme de réalisation du moteur thermique conforme à l'invention, ce dernier ne comprend pas de moyens de mesure ou de détermination du débit massique d'air frais Da, mais comprend des moyens de détermination du débit massique Dr de gaz d'échappement recirculés. [44] Les moyens de détermination du débit massique des gaz d'échappement recirculés peuvent être réalisés de toute manière appropriée et par exemple sous la forme d'un débitmètre. [45] Selon une forme préférée de réalisation, la détermination du débit massique des gaz d'échappement recirculés résulte de la détermination de la pression des gaz d'échappement en amont et en aval de la vanne EGR 15 ainsi que de la détermination de la température des gaz d'échappement au niveau de ladite vanne EGR 15. [46] A cet effet, le moteur 1 comprend, au niveau de la vanne EGR 15 de gaz recirculés et comme le montre la figure 3, des moyens 30 de mesure de la température des gaz recirculés au niveau de la vanne 15. Les moyens de mesure 30 sont raccordés à l'unité de gestion 20 et sont, par exemple, formés par une thermo-résistance. [47] Le moteur 1 comprend également des moyens 31 de mesure de la pression des gaz d'échappement en amont de la vanne EGR 15. Les moyens de mesure 31 sont raccordés à l'unité de gestion 20. Les moyens de mesure 31 peuvent être réalisés de toute manière appropriée telle que par exemple sous la forme d'un capteur de pression absolue. [48] Le moteur 1 comprend enfin des moyens de mesure 32 de la pression des gaz recirculés en aval de la vanne EGR 15. Les moyens de mesure 32 sont raccordés à l'unité de gestion 20 et formés, par exemple, sous la forme d'un capteur de pression absolue. [49] L'unité de gestion 20 est alors adaptée pour calculer, en utilisant la formule de Saint-Venant, le débit massique de gaz recirculés à partir de la température et des pressions amont et aval mesurées et de la section de passage de la vanne EGR 15. A cet égard, il doit être noté que les moyens de détermination de la section de passage de la vanne EGR pourraient être formés par la combinaison de l'unité de gestion 20 et d'un capteur de la position du volet 17 de la vanne EGR 15. L'unité de gestion 20 calculerait alors la section de passage de la vanne EGR 15 à partir du degré d'ouverture de celle-ci. [50] Pour ce qui concerne les différentes constantes qui sont nécessaires à la mise en oeuvre de la formule de Saint-Venant et qui sont enregistrées dans l'unité de gestion 20, il est possible de se reporter à la demande FR 2 965 016. [51] Selon une autre forme de réalisation plus particulièrement illustrée à la figure 4, la détermination des pressions en aval et en amont de la vanne EGR 15 met en oeuvre des moyens 35 de détermination de la différence de pression aux bornes de la vanne EGR 15 et des moyens 36 de mesure de la pression en amont ou en aval de ladite vanne 15. Selon l'exemple illustré à la figure 4, les moyens de mesure de pression sont formés par un capteur de pression absolue 36 placé en amont de la vanne EGR 15. L'unité de gestion 20 est alors adaptée pour calculer la pression en aval de la vanne EGR 15 par addition de la pression en amont et de la différence de pression aux bornes de cette dernière. Ces pressions sont alors utilisées comme expliqué précédemment pour déterminer le débit massique de gaz recirculés. [52] Selon les exemples décrits précédemment le compresseur est intégré à un turbocompresseur. Toutefois, le compresseur utilisé pour suralimenter le bloc-moteur selon l'invention n'est pas nécessairement entrainé par une turbine mue par les gaz d'échappement. Ainsi, le moteur selon l'invention peut comprendre un compresseur électrique dont l'énergie est fournie par une génératrice entrainée par un arbre de sortie du bloc-moteur et/ou par des batteries du véhicule. Un tel compresseur présente l'avantage de ne pas être tributaire du régime moteur et de permettre une suralimentation efficace à bas régime. [53] Dans une autre variante, le compresseur peut être entrainé par une transmission mécanique mue par l'arbre de sortie ou un arbre auxiliaire du bloc-moteur. [54] Bien entendu, diverses autres modifications peuvent être apportées au procédé et au moteur selon l'invention dans le cadre des revendications annexées.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de détermination du taux de recirculation des gaz d'échappement pour l'alimentation d'un moteur à combustion interne (1) comprenant : un bloc-moteur (2), un circuit d'admission (3) d'air frais pour le bloc-moteur (2), un circuit d'échappement (4) des gaz de combustion du bloc-moteur (2), un compresseur (6) disposé sur le circuit d'admission (3), un circuit de recirculation (10) des gaz d'échappement raccordé, d'une part, au circuit d'échappement (4) et, d'autre part, au circuit d'admission (3) dans une zone de mélange (16) en amont du compresseur (6), une vanne EGR (15) de régulation du débit des gaz recirculés placée sur le circuit de recirculation (10) en amont de la zone de mélange (16), procédé comprenant les étapes suivantes : détermination de la pression, dite d'alimentation, dans le circuit d'admission (3) en amont du compresseur (6), détermination de la pression, dite de suralimentation, dans le circuit d'admission (3) en aval du compresseur (6), détermination de la vitesse de rotation du compresseur (6), détermination du débit massique du compresseur (6) à partir d'une caractéristique fonction des pressions d'alimentation et de suralimentation ainsi que de la vitesse de rotation détermination : - soit du débit massique d'air frais circulant dans le circuit d'admission (3) en amont de la zone de mélange (16), - soit du débit de gaz recirculés circulant dans le circuit de recirculation (10) en amont de la zone de mélange (16), calcul du taux de recirculation des gaz d'échappement en sortie du compresseur (6) à partir, d'une part, du débit massique du compresseur (6) et, d'autre part, du débit massique d'air frais ou du débit massique de gaz recirculés.
2. Procédé de détermination du taux de recirculation des gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calcul du taux de recirculation est effectué à partir du débit massique du compresseur (6) ainsi que du débit massique d'air frais qui est déterminé au moyen d'un débitmètre disposé sur le circuit d'admission (3) en amont de la zone de mélange (16).
3. Procédé de détermination du taux de recirculation des gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calcul du taux de recirculation est effectué à partir dudébit massique du compresseur (6) ainsi que du débit massique de gaz recirculés et en ce qu'il comprend les étapes suivantes : détermination de la température des gaz recirculés au niveau de la vanne EGR (15) détermination de la pression des gaz recirculés en amont de la vanne EGR (15) détermination de la pression des gaz recirculés en aval de la vanne EGR (15) détermination de la section de passage de la vanne EGR (15), - calcul du débit massique de gaz recirculé en fonction de : - la température des gaz recirculés au niveau de la vanne EGR (15) - de la pression des gaz recirculés en amont de la vanne EGR (15), - de la pression des gaz recirculés en aval de la vanne EGR (15), - de la section de passage de la vanne EGR (15)
4. Procédé de détermination du taux de recirculation des gaz d'échappement selon la revendication 3, caractérisé en ce que les déterminations des pressions des gaz recirculés en amont et en aval de la vanne EGR (15) font intervenir les étapes suivantes : détermination d'une première pression parmi : - la pression des gaz recirculés en amont de la vanne EGR (15), - la pression des gaz recirculés en aval de la vanne EGR (15), détermination de la différence de pression aux bornes de la vanne EGR (15), calcul de la deuxième pression à partir de la différence de pression et de la première pression.
5. Moteur à combustion interne comprenant : un bloc-moteur (2), un circuit d'admission (3) d'air frais pour le bloc-moteur (2), un circuit d'échappement (4) des gaz de combustion du bloc-moteur (2), un compresseur (6) disposé sur le circuit d'admission (3), d'un circuit de recirculation (10) des gaz d'échappement raccordé, d'une part, au circuit d'échappement (4) et, d'autre part, au circuit d'admission (3) dans une zone de mélange (16) en amont du compresseur (6), une vanne EGR (15) de régulation du débit des gaz recirculés placée sur le circuit de recirculation (10) en amont de la zone de mélange (16), une unité de gestion (20) du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens (25) de mesure de la vitesse de rotation du compresseur (6), - des moyens (26) de mesure de la pression, dite d'alimentation, (Pa) dans le circuit d'admission (3) en amont du compresseur (6),des moyens (27) de mesure de la pression, dite de suralimentation, (Ps) dans le circuit d'admission (3) en aval du compresseur (6), des moyens (28) de détermination : soit du débit massique d'air frais circulant dans le circuit d'admission (3) en amont de la zone de mélange (16), soit du débit de gaz recirculés circulant dans le circuit de recirculation (10) en amont de la zone de mélange (16), et en ce que l'unité de gestion (20) du moteur est adaptée pour : - calculer le débit massique du compresseur (6) à partir d'une caractéristique fonction des pressions d'alimentation et de suralimentation ainsi que de la vitesse de rotation, - calculer le taux de recirculation des gaz d'échappement en sortie du compresseur (6) à partir, d'une part, du calcul du débit massique du compresseur (6) et, d'autre part, de la détermination du débit massique d'air frais ou du débit massique de gaz recirculés.
6. Moteur à combustion interne selon la revendication 5, caractérisé en ce que : les moyens de détermination du débit massique d'air frais circulant dans le circuit d'admission (3) en amont de la zone de mélange (16) comprennent un débitmètre (28) disposé sur le circuit d'admission (3) en amont de la zone de mélange (16), l'unité de gestion (20) du moteur est adaptée pour calculer le taux recirculation des gaz d'échappement en sortie du compresseur (6) à partir, d'une part, du calcul du débit massique du compresseur (6) et, d'autre part, de la mesure par le débitmètre du débit massique d'air frais.
7. Moteur à combustion interne selon la revendication 5, caractérisé en ce que : les moyens de détermination du débit massique de gaz recirculés comprennent : des moyens (30) de mesure de la température des gaz recirculés au niveau de la vanne EGR (15) des moyens (31, 32 ,35,36 ) de détermination des pressions des gaz recirculés en amont et en aval de la vanne EGR (15). des moyens de détermination (18) de la section de passage de la vanne EGR (15). - et l'unité de gestion (20) du moteur est adaptée pour : calculer le débit massique de gaz recirculés à partir de la température des gaz recirculés au niveau de la vanne EGR (15) et des pressions des gaz recirculés en amont et en aval de la vanne EGR (15), ainsi que de la section de passage de la vanne EGR (15) calculer le taux de recirculation des gaz d'échappement en sortie du compresseur (6) à partir, d'une part, du débit massique du compresseur (6) et, d'autre part, du débit massique de gaz recirculés.
8. Moteur à combustion interne selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de détermination des pressions des gaz recirculés en amont et en aval de la vanne EGR (15) comprennent : des moyens (31) de mesure de la pression en amont de la vanne EGR (15), et des moyens (32) de mesure de la pression en aval de la vanne EGR (15).
9. Moteur à combustion interne selon la revendication 7, caractérisé en ce que : les moyens de déterminations des pressions des gaz recirculés en amont et en aval de la vanne EGR (15) comprennent : - des moyens (36) de mesure d'une première pression parmi les pressions en amont et en aval de la vanne EGR (15), - et des moyens (35) de mesure de la différence de pression aux bornes de la vanne EGR (15), l'unité de gestion (20) du moteur est adaptée pour calculer la deuxième pression à partir de la mesure de la première pression et de la mesure de la différence de pression aux bornes de la vanne EGR (15).
10.Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le compresseur (6) est entrainé par une turbine (7) placée sur le circuit d'échappement (4).