FR3085441A1 - Procede de controle de la pression de suralimentation maximale d’un compresseur de suralimentation d’un moteur thermique de vehicule - Google Patents

Procede de controle de la pression de suralimentation maximale d’un compresseur de suralimentation d’un moteur thermique de vehicule Download PDF

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Abstract

Un procédé contrôle un compresseur suralimentant, via une ligne d'admission d'air, un moteur thermique d'un véhicule, et comprend : - une première étape (10) dans laquelle on détermine les contraintes les plus importantes parmi des contraintes thermomécaniques au niveau du compresseur et des contraintes de pression au niveau de la ligne d'admission d'air, et - une seconde étape (20-50) dans laquelle soit on détermine un ratio de compression maximum du compresseur qui respecte la limitation la plus restrictive parmi une première limitation de surrégime, une deuxième limitation de température en sortie du compresseur, et une troisième limitation de pompage, lorsque les contraintes thermomécaniques sont les plus importantes, puis on déduit du ratio de compression maximum déterminé une pression de suralimentation maximale, soit on détermine une pression de suralimentation maximale au moyen d'une équation prédéfinie lorsque les contraintes de pression sont les plus importantes.

Description

PROCÉDÉ DE CONTRÔLE DE LA PRESSION DE SURALIMENTATION MAXIMALE D’UN COMPRESSEUR DE SURALIMENTATION D’UN MOTEUR THERMIQUE DE VÉHICULE
L’invention concerne les véhicules qui comprennent un moteur thermique suralimenté par un compresseur ou turbocompresseur via une ligne d’admission d’air, et plus précisément le contrôle de ce compresseur ou turbocompresseur.
Il est rappelé que dans un véhicule le compresseur est entraîné par une courroie couplée au moteur thermique afin de compresser l’air extérieur entrant généralement par au moins un rotor pour l’envoyer via au moins une ligne d’admission d’air avec une haute pression dans le moteur thermique. Le turbocompresseur est entraîné par les gaz d’échappement du véhicule afin de comprimer l’air extérieur entrant par au moins une turbine pour l’envoyer via au moins une ligne d’admission d’air avec une pression supérieure à celle de l’air extérieur dans le moteur thermique.
Comme le sait l’homme de l’art, lorsque les conditions de fonctionnement d’un véhicule du type précité évoluent, par exemple du fait d’une montée en altitude et/ou d’une augmentation de la température extérieure, son compresseur a tendance à augmenter son régime de rotation du fait de la baisse de la pression atmosphérique et/ou à faire l’objet d’une augmentation de température en sortie du compresseur du fait de l’augmentation de la température en entrée de ce compresseur.
Le régime de rotation du compresseur et la température en sortie du compresseur étant limités mécaniquement et thermiquement, et on doit donc faire attention au niveau du compresseur au surrégime, à la température en sortie de compression, et au pompage. De plus, la pression d’air que peut supporter la ligne d’admission d’air, et notamment ses durites, est aussi limitée.
Actuellement, lorsque l’on a un moteur thermique diesel, la limitation de la pression de suralimentation est généralement fondée sur des cartographies. En fait, la pression de suralimentation maximale est calculée à partir de plusieurs cartographies qui font intervenir le régime moteur et la température en entrée du compresseur pour différentes pressions atmosphériques, et en fonction de la pression atmosphérique mesurée on effectue une interpolation entre les différentes informations contenues dans ces cartographies. Par conséquent, lorsque l’on effectue des changements de réglages d’un moteur thermique diesel on est contraint de recalibrer les paramètres de toutes ces cartographies pour prendre en compte ces changements.
Lorsque l’on a un moteur thermique à essence, la limitation de la pression de suralimentation est généralement fondée sur un modèle (et donc au moins une équation). Mais les trois limitations (pompage, surrégime et température) sont définies dans une seule cartographie qui fournit le ratio de compression maximum au compresseur en fonction d’un débit d’air corrigé et de la température de l’air alimentant l’entrée du compresseur, afin que ces trois limitations soient respectées. Il est rappelé que le ratio de compression, généralement noté PiC, est égal au rapport entre la pression de l’air suralimenté en sortie du compresseur et la pression de l’air entrant dans le compresseur. Lorsque l’on effectue des changements de réglages d’un moteur thermique à essence, l’unique cartographie de ratio de compression maximum au compresseur est recalculée à partir du champ compresseur qui est fourni par le fabricant du compresseur pour un seul régime maximal de ce dernier et une seule température maximale T2 en sortie du compresseur. Par conséquent, on ne dispose que d’une seule limitation de régime du compresseur en stabilisé pour toute la plage de fonctionnement du moteur thermique.
D’une manière générale, la limitation fondée sur des cartographies, impose de recalibrer les paramètres de toutes ces cartographies pour prendre en compte des changements de réglages d’un moteur thermique indépendamment de son type (diesel ou essence). De plus, ces changements nécessitent des essais ou des simulations afin de calibrer les paramètres précités, ce qui peut s’avérer très chronophage si l’on veut tenir compte de toutes les situations pouvant potentiellement survenir. En outre, on est contraint, dans certains cas, de mettre en œuvre une stratégie de limitation de la pression de suralimentation qui surprotège le compresseur du fait de la calibration pour cinq pressions d’air extérieur puis l’interpolation entre ces pressions d’air extérieur. Or les phénomènes ne varient pas forcément de façon linéaire en fonction de la pression de l’air extérieur.
De son côté, la limitation fondée sur un modèle est difficilement applicable à un moteur thermique diesel car la marge au transitoire dépend du régime moteur, et donc la limite globale du régime du compresseur en stabilisé est fonction du régime moteur.
Que le carburant soit du diesel ou de l’essence, il existe donc un réel besoin de séparer les trois limitations précitées plutôt que de les « fusionner » en une seule limitation dans une unique cartographie qui impose de trouver un compromis de calibration.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Elle propose notamment à cet effet un procédé de contrôle destiné à contrôler un compresseur suralimentant, via une ligne d’admission d’air, un moteur thermique d’un véhicule. Ce procédé de contrôle se caractérise par le fait qu’il comprend :
- une première étape dans laquelle on détermine à un instant considéré les contraintes les plus importantes parmi des contraintes thermomécaniques au niveau du compresseur et des contraintes de pression au niveau de la ligne d’admission d’air, et
- une seconde étape dans laquelle soit on détermine un ratio de compression maximum du compresseur qui respecte la limitation la plus restrictive à l’instant considéré parmi une première limitation de surrégime, une deuxième limitation de température en sortie du compresseur, et une troisième limitation de pompage, lorsque les contraintes thermomécaniques au niveau du compresseur sont les plus importantes, puis on déduit de ce ratio de compression maximum déterminé une pression de suralimentation maximale afin qu’elle soit utilisée lors du contrôle du compresseur, soit on détermine une pression de suralimentation maximale au moyen d’une équation prédéfinie lorsque les contraintes de pression au niveau de la ligne d’admission d’air sont les plus importantes, afin qu’elle soit utilisée lors du contrôle du compresseur.
Grâce à cette prise en compte à chaque instant considéré des trois limitations différentes, on peut désormais déterminer celle qui est prépondérante dans la limitation de la pression de suralimentation sans avoir à réaliser des calculs complexes.
Le procédé de contrôle selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- dans sa seconde étape, lorsque les contraintes de pression au niveau de la ligne d’admission d’air sont les plus importantes, on peut déterminer la pression de suralimentation maximale au moyen d’une équation Psuralmax = P2max - &PrAS, dans laquelle Psuralmax est la pression de suralimentation maximale, P2max est une pression maximale acceptée en entrée de la ligne d’admission d’air, et &PRAS est une différence entre une pression de sortie, en sortie d’un radiateur d’air de suralimentation dont l’entrée est alimentée par la ligne d’admission d’air, et une pression d’entrée, sur l’entrée du radiateur d’air de suralimentation ;
- dans sa seconde étape, lorsque les contraintes thermomécaniques au niveau du compresseur sont les plus importantes, on peut déterminer des premier, deuxième et troisième ratios de compression maximum respectivement pour les première limitation de surrégime, deuxième limitation de température en sortie du compresseur, et troisième limitation de pompage, puis on peut choisir parmi ces premier, deuxième et troisième ratios de compression maximum celui qui est le plus petit, et on peut déduire la pression de suralimentation maximale de ce ratio de compression maximum choisi ;
> dans sa seconde étape, lorsque les contraintes thermomécaniques au niveau du compresseur sont les plus importantes, on peut déduire la pression de suralimentation maximale au moyen d’une équation Psuralmax = PiCjmax x (PO — &PFAA ) — ΔΡ RAS dans laquelle Psuralmax est la pression de suralimentation maximale, PiCjmax est le ratio de compression maximum choisi, PO est une pression d’un air extérieur alimentant une entrée d’un filtre à air ayant une sortie alimentant le compresseur, APfaa est une différence entre une pression de sortie, en sortie du filtre à air, et une pression d’entrée, en entrée du filtre à air, et ΔΡβΑ5 est une différence entre une pression de sortie, en sortie d’un radiateur d’air de suralimentation dont l’entrée est alimentée par la ligne d’alimentation d’air, et une pression d’entrée, sur l’entrée du radiateur d’air de suralimentation ;
dans sa seconde étape on peut déterminer le premier ratio de compression maximum en fonction, d’une part, d’un régime corrigé maximum du compresseur, Ncormaxi, défini par l’équation Ncormaxi =
Nmaxi x dans laquelle Nmaxi est un régime maximum du compresseur, Tref est une température de référence prédéfinie, et Ti est une température de l’air alimentant l’entrée du compresseur, et, d’autre part, d’un débit d’air corrigé du compresseur, Qcor, défini par l’équation
Qcor
Figure FR3085441A1_D0001
p f x dans laquelle Q est un débit en cours du compresseur, Pretest une pression de référence prédéfinie, et Pi est une pression de l’air en entrée du compresseur ;
dans sa seconde étape on peut déterminer le deuxième ratio de compression maximum en fonction de l’équation PiCmax = (ab + l)c, dans laquelle, d’une première part, a est une efficacité du compresseur fonction d’un ratio de compression en cours et d’un débit corrigé du compresseur, Qcor, défini par l’équation Qcor
Figure FR3085441A1_D0002
x dans
Pi laquelle Q est un débit en cours du compresseur, Tref est une température de référence prédéfinie, Ti est une température de l’air alimentant l’entrée du compresseur, Prêt est une pression de référence prédéfinie, et Pi est une pression de l’air en entrée du compresseur, d’une deuxième part, b est défini par l’équation b = dans laquelle T2max est une température maximale prédéfinie de l’air de suralimentation en sortie du compresseur, et, d’une troisième part, c est une variable fonction d’un ratio de l’air ;
dans sa seconde étape on peut déterminer le troisième ratio de compression maximum en fonction d’une table établissant une correspondance entre des ratios de compression maximum et des débits d’air corrigés du compresseur, notés Qcor.
L’invention propose également un produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre le procédé de contrôle présenté ciavant pour contrôler un compresseur suralimentant, via une ligne d’admission d’air, un moteur thermique d’un véhicule.
L’invention propose également un dispositif de contrôle destiné à contrôler un compresseur suralimentant, via une ligne d’admission d’air, un moteur thermique d’un véhicule. Ce dispositif se caractérise par le fait qu’il comprend au moins un calculateur :
- déterminant à un instant considéré les contraintes les plus importantes parmi des contraintes thermomécaniques au niveau du compresseur et des contraintes de pression au niveau de la ligne d’admission d’air, puis
- soit déterminant un ratio de compression maximum du compresseur qui respecte la limitation la plus restrictive à l’instant considéré parmi une première limitation de surrégime, une deuxième limitation de température en sortie du compresseur, et une troisième limitation de pompage, lorsque les contraintes thermomécaniques au niveau du compresseur sont les plus importantes, puis déduisant du ratio de compression maximum déterminé une pression de suralimentation maximale afin qu’elle soit utilisée lors du contrôle du compresseur,
- soit déterminant une pression de suralimentation maximale au moyen d’une équation prédéfinie lorsque les contraintes de pression au niveau de la ligne d’admission d’air sont les plus importantes, afin qu’elle soit utilisée lors du contrôle du compresseur.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant, d’une part, un compresseur suralimentant un moteur thermique via une ligne d’admission d’air, et, d’autre part, un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de turbocompresseur de véhicule couplé à un exemple de dispositif de contrôle selon l’invention, et
- la figure 2 illustre schématiquement un exemple d’algorithme mettant en œuvre un procédé de contrôle selon l’invention.
L’invention a notamment pour but de proposer un procédé de contrôle, et un dispositif de contrôle DC associé, destinés à permettre le contrôle de la pression de suralimentation maximale d’un compresseur CO suralimentant, via une ligne d’admission d’air LA, un moteur thermique MT d’un véhicule.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comprenant un moteur thermique (diesel ou à essence) suralimenté en air par un compresseur ou un turbocompresseur, et dont les conditions de fonctionnement évoluent. Par conséquent, elle concerne les véhicules terrestres, les bateaux et les aéronefs ainsi que les applications stationnaires tel qu’un groupe électrogène, une pompe, etc....
On a schématiquement représenté sur la figure 1 un exemple de turbocompresseur de véhicule couplé à un exemple de dispositif de contrôle DC selon l’invention.
Le turbocompresseur comprend ici, au moins, un filtre à air FA, un compresseur CO, et une ligne d’admission d’air LA.
Le filtre à air FA comprend une entrée alimentée en air extérieur ayant une température T0 et une pression PO et délivre sur une sortie de l’air filtré ayant une température T1 et une pression P1.
Le compresseur CO comprend une entrée couplée à la sortie du filtre à air FA et aspire, lorsqu’il est entraîné en rotation, l’air extérieur qui lui parvient filtré (T1, P1 ) du fait de sa traversée par le filtre à air FA, et une sortie sur laquelle il délivre de l’air de suralimentation ayant une température T2 et une pression P2. C’est une turbine, placée dans le flux des gaz d’échappement sortant du moteur thermique MT et entraînée à grande vitesse par ce flux, qui entraîne en rotation le compresseur CO du fait qu’ils sont couplés entre eux par un arbre.
La ligne d’admission d’air LA comprend de préférence un radiateur d’air de suralimentation RA comportant une entrée alimentée en air de suralimentation ayant une température (T2, P2) par la sortie du filtre à air FA et délivrant sur une sortie de l’air de suralimentation ayant une température T2’ et une pression Psurai pour le moteur thermique MT. Ce radiateur d’air de suralimentation RA est un échangeur de chaleur de type air/air ou de type air/eau. Il est chargé de refroidir l’air de suralimentation pour au moins trois raisons. Tout d’abord, la compression échauffe l’air filtré et la température de cet air est un facteur entraînant l’auto-allumage. Ensuite, l’air chaud étant moins dense que l’air froid, il contient moins de molécules d’oxygène à volume identique, et donc en l’absence de refroidissement de l’air de suralimentation on va brûler moins de carburant et les gains liés à la compression seront moindres. Enfin, le rendement d’un moteur thermique MT dépend en partie de la différence des températures entre l’air extérieur et les gaz d’échappement, et donc plus cette différence de températures sera élevée, meilleures seront les performances du moteur thermique MT.
Les températures (TO, T1, T2) et pressions (PO, P1, P2) peuvent, par exemple, être déterminées par des capteurs (ou sondes). Mais certaines d’entre elles peuvent être estimées par le calcul.
Comme évoqué plus haut, l’invention propose notamment un procédé de contrôle destiné à permettre le contrôle de la pression de suralimentation maximale Psuralmax du compresseur CO qui fournit de l’air de suralimentation au moteur thermique MT via la ligne d’admission d’air LA. Ce procédé de contrôle peut être au moins partiellement mis en œuvre par le dispositif de contrôle DC qui comprend à cet effet au moins un calculateur CD. Par exemple, ce calculateur CD comprend au moins un processeur de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)), éventuellement associé à au moins une mémoire On notera que ce dispositif de contrôle DC peut éventuellement faire partie d’un équipement électronique de supervision chargé de superviser le fonctionnement du moteur thermique MT.
Le procédé de contrôle, selon l’invention, comprend des première 10 et seconde 20-50 étapes.
Dans la première étape 10 du procédé, on (le calculateur CD) détermine à un instant considéré les contraintes les plus importantes parmi des contraintes thermomécaniques ctm au niveau du compresseur CO et des contraintes de pression cp au niveau de la ligne d’admission d’air LA. Les contraintes dépendent de divers facteurs tels que la tenue des durites, de la cokéfaction d’huile dans le compresseur, de la tenue mécanique des paliers du turbocompresseur, de la vitesse maximale en bout d’ailettes.
Dans la seconde étape 20-50 du procédé, on a deux alternatives selon que ce sont les contraintes thermomécaniques ctm ou les contraintes de pression cp qui sont les plus importantes à l’instant considéré.
Dans la première alternative, ce sont les contraintes thermomécaniques ctm qui sont les plus importantes à l’instant considéré. Dans ce cas, on (le calculateur CD) détermine (étape 30) un ratio de compression maximum PiCjmax du compresseur CO qui respecte la limitation la plus restrictive à l’instant considéré parmi (étape 20) une première limitation de surrégime (j = 1), une deuxième limitation de température en sortie du compresseur CO (j = 2), et une troisième limitation de pompage (j = 3). Il est important de noter, comme le sait l’homme de l’art, que ces trois limitations (j = 1 à 3) sont prédéfinies (et donc connues à l’avance), mais qu’elles sont plus ou moins prépondérantes selon le régime, l’altitude et la température extérieure. Généralement, la troisième limitation de pompage est prépondérante à bas régime, la deuxième limitation de température est prépondérante aux régimes intermédiaires, et la première limitation de surrégime est prépondérante à haut régime, et il existe des plages dans lesquelles deux limitations ont des prépondérances similaires.
Puis, on (le calculateur CD) déduit du ratio de compression maximum PiCjmax qui vient d’être déterminé (étape 40) une pression de suralimentation maximale Psuralmax afin qu’elle soit utilisée lors du contrôle du compresseur CO.
Dans la seconde alternative, ce sont les contraintes de pression cp qui sont les plus importantes à l’instant considéré. Dans ce cas, on détermine (étape 50) une pression de suralimentation maximale Psuralmax au moyen d’une équation prédéfinie, afin qu’elle soit utilisée lors du contrôle du compresseur CO.
Cette prise en compte à chaque instant considéré des trois limitations différentes (j = 1 à 3), permet de déterminer celle qui est prépondérante dans la limitation de la pression de suralimentation sans qu’il faille réaliser des calculs complexes. De plus, en séparant ces trois limitations, on n’a plus de compromis de calibration à trouver car la limitation de la pression de suralimentation correspond à ce dont on a vraiment besoin.
On notera que la pression de suralimentation maximale Psuralmax déterminée est valable avec et sans recirculation des gaz d’échappement (ou en anglais EGR, pour « Exhaust Gas Recirculation »), car le débit d’air courant est pris en compte dans les calculs.
Par exemple, dans la seconde étape 20-50, lorsque les contraintes de pression cp sont les plus importantes, on (le calculateur CD) peut déterminer la pression de suralimentation maximale Psuralmax au moyen de l’équation Psuralmax = P2max - &PRAS, dans laquelle P2max est une pression maximale acceptée en entrée de la ligne d’admission d’air LA, et &PRAS est la différence entre la pression de sortie Psurai, en sortie du radiateur d’air de suralimentation RA (dont l’entrée est alimentée par la ligne d’admission d’air LA), et la pression d’entrée P2, sur l’entrée du radiateur d’air de suralimentation RA (soit &PRAS = Pswal ~ P2).
Egalement par exemple, dans la seconde étape 20-50, lorsque les contraintes thermomécaniques ctm sont les plus importantes, on (le calculateur CD) peut commencer par déterminer pour l’instant considéré des premier PiCImax, deuxième PiC2max et troisième PiC3max ratios de compression maximum respectivement pour les première limitation de surrégime (j = 1), deuxième limitation de température en sortie du compresseur CO (j = 1), et troisième limitation de pompage (j = 3). Puis, on (le calculateur CD) peut choisir (ou sélectionner) parmi ces premier PiCImax, deuxième PiC2max et troisième PiC3max ratios de compression maximum celui (PiCjmax) qui est le plus petit à l’instant considéré. Enfin, on (le calculateur CD) peut déduire la pression de suralimentation maximale Psuralmax, à l’instant considéré, de ce ratio de compression maximum PiCj max choisi.
En présence de ce dernier exemple de réalisation, dans la seconde étape 20-50, on (le calculateur CD) peut déduire la pression de suralimentation maximale Psuralmax au moyen d’une équation Psuralmax = PiCjmax x (PO - APfaa ) - ΔΡ RAS dans laquelle PiCjmax est le ratio de compression maximum choisi parmi les trois déterminés, PO est la pression de l’air extérieur alimentant l’entrée du filtre à air FA, &PFAA est la différence entre la pression de sortie P1 (en sortie du filtre à air FA) et la pression d’entrée PO (en entrée du filtre à air), et kPRAS est la différence entre la pression de sortie Psurai (en sortie du radiateur d’air de suralimentation RA) et la pression d’entrée P2 sur l’entrée du radiateur d’air de suralimentation RA (soit kPRAS = Psurai ~ P2).
On notera qu’en présence du dernier exemple de réalisation, dans la seconde étape 20-50, on (le calculateur CD) peut déterminer le premier ratio de compression maximum PiCImax (j = 1) en fonction du régime corrigé maximum du compresseur CO, noté Ncormaxi, et du débit d’air corrigé du compresseur CO, noté Qcor.
Le régime corrigé maximum noté Ncormaxi du compresseur CO peut être défini par l’équation Ncormaxi = Nmaxi x dans laquelle Nmaxi est le régime maximum du compresseur CO (prédéfini), Tref est une température de référence prédéfinie, et Ti est la température de l’air alimentant l’entrée du compresseur CO.
Le débit d’air corrigé Qcor du compresseur CO peut être défini par l’équation Qcor = Qx dans laquelle Q est un débit en cours du yTref pl compresseur CO, Pref est une pression de référence prédéfinie, et Pi est la pression de l’air en entrée du compresseur CO.
Par exemple, Tref peut être comprise entre 0 et 20°C, plus particulièrement 0°C ou 20°C. Egalement par exemple, Pref peut être de 1 bar.
L’évolution de PiClmax = f(çcor,Ncormaxt) en fonction du régime corrigé maximum Ncormaxi et du débit d’air corrigé Qcor est donné à l’aide d’une cartographie appropriée.
On notera également qu’en présence du dernier exemple de réalisation, dans la seconde étape 20-50, on (le calculateur CD) peut déterminer le deuxième ratio de compression maximum PiC2max (j = 2) en fonction de l’équation PiCmax = (ab + l)c.
Dans cette dernière équation a est l’efficacité du compresseur CO qui est fonction du ratio de compression PiC en cours et du débit corrigé Qcor du compresseur CO qui est défini par l’équation Qcor = Qx U^x^i dans
V Tref pi laquelle Q est le débit en cours du compresseur CO, Tref est la température de référence prédéfinie, Ti est la température de l’air alimentant l’entrée du compresseur CO, Pref est la pression de référence prédéfinie, et Pi est la pression de l’air en entrée du compresseur CO.
L’évolution de a = f(QCor,PiC) en fonction du ratio de compression PiC en cours et du débit d’air corrigé Qcor est donnée par cartographie
Par ailleurs, dans l’équation PiCmax = (ab + l)c, b est défini par l’équation b = dans laquelle T2max est une température maximale prédéfinie de l’air de suralimentation en sortie du compresseur CO, et c est une variable fonction d’un ratio de capacités thermiques de l’air.
Par exemple c peut être définie par l’équation c = dans laquelle γ est le ratio de capacités thermiques à volume constant, Cv et à pression constante, Cp. On notera que lorsqu’il y a peu de variations de température et de pression en entrée du compresseur CO, on peut supposer que le coefficient de Laplace de l’air est constant et égal à 1,4. Dans ce cas γ est égal au coefficient de Laplace de l’air, et donc c = 3,5.
On notera également qu’en présence du dernier exemple de réalisation, dans la seconde étape 20-50, on (le calculateur CD) peut déterminer le troisième ratio de compression maximum PiC3 max G = 3) en fonction d’une table qui établit une correspondance entre des ratios de compression maximum PiCmax et des débits d’air corrigés Qcor du compresseur CO. Cette table est construite lors de phase(s) de test et stockée dans le dispositif de contrôle DC (éventuellement dans son calculateur CD ou dans une mémoire associée à ce dernier (CD)). Par exemple, elle peut être construite à partir d’une ancienne table connue que l’on recalibre lors de phase(s) de test du véhicule concerné.
La pression de suralimentation maximale Psuralmax étant directement fonction du débit d’air Q et donc de la pression de suralimentation Psurai réalisée, un risque de bouclage peut survenir au niveau de ces deux variables, ce qui est de nature à induire des oscillations, en particulier dans les plages de régimes précitées où deux limitations peuvent avoir des prépondérances similaires et où l’on passe d’une équation à une autre. Afin d’éviter autant que possible un tel bouclage, on peut appliquer numériquement un filtre non-linéaire sur la pression de suralimentation maximale Psuralmax avant de l’utiliser. Un tel filtre dépendant de l’écart de boucle, en cas de forte variation, la pression de suralimentation maximale Psuralmax est très peu filtrée, tandis qu’en cas de faible variation, la pression de suralimentation maximale Psuralmax est plus fortement filtrée.
On a schématiquement représenté sur la figure 2 un exemple d’algorithme mettant en œuvre un procédé de contrôle selon l’invention.
Dans une première étape 10, on (le calculateur CD) effectue un test afin de déterminer si les contraintes thermomécaniques ctm sont plus importantes que les contraintes de pression cp, à l’instant considéré.
Dans l’affirmative (ctm > cp), on (le calculateur CD) peut, par exemple, déterminer dans une première sous-étape 20 de la seconde étape, pour l’instant considéré, des premier PiC1 max, deuxième PiC2maXet troisième PiC3max ratios de compression maximum respectivement pour les première limitation de surrégime (j = 1 ), deuxième limitation de température en sortie du compresseur CO (j = 1), et troisième limitation de pompage (j = 3).
Puis, dans une deuxième sous-étape 30 de la seconde étape on (le calculateur CD) peut choisir (ou sélectionner) parmi ces premier PiCImax, deuxième PiC2max et troisième PiC3max ratios de compression maximum celui (PiCj max ) qui est le plus petit à l’instant considéré.
Puis, dans une troisième sous-étape 40 de la seconde étape on (le calculateur CD) peut déduire la pression de suralimentation maximale Psuralmax, à l’instant considéré, de ce ratio de compression maximum PiCjmax choisi. Ensuite, on (le calculateur CD) effectue de nouveau la première étape 10 pour un instant suivant.
Si le résultat du test effectué dans la première étape 10 indique que ce sont les contraintes de pression cp qui sont les plus importantes à l’instant considéré (cp > ctm), on (le calculateur CD) détermine dans une quatrième sous-étape 50 de la seconde étape la pression de suralimentation maximale Psuralmax au moyen d’une équation prédéfinie, afin qu’elle soit utilisée lors du contrôle du compresseur CO. Ensuite, on (le calculateur CD) effectue de nouveau la première étape 10 pour un instant suivant.
On notera que l’invention propose aussi un produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement de type circuits électroniques (ou hardware), comme par exemple le calculateur CD, est propre à mettre en œuvre le procédé de contrôle décrit ci-avant pour contrôler le compresseur CO qui suralimente, via la ligne d’admission d’air LA, le moteur thermique MT du véhicule.
On notera également que sur la figure 1 le dispositif de contrôle DC est très schématiquement et fonctionnellement illustré par le calculateur CD. Ce dernier (CD) peut être réalisé au moyen d’au moins un processeur, par exemple de signal numérique (ou DSP (Digital Signal Processor)), éventuellement associé à une mémoire vive pour stocker des instructions pour la mise en œuvre par ce processeur d’une partie du procédé de contrôle tel que décrit ci-avant. Par ailleurs, le dispositif de contrôle DC peut, comme évoqué plus haut, comprendre un boîtier comportant des circuits intégrés (ou imprimés), reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit imprimé tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique. Par ailleurs, ce dispositif de contrôle DC peut comprendre au moins une mémoire de masse notamment pour le stockage des données définissant les résultats de ses traitements (ou calculs), une interface d’entrée pour la réception d’au moins les températures (T0, T1, T2) et pressions (PO, P1, P2), qu’éventuellement il met en forme et/ou démodule et/ou amplifie de façon connue en soi, et une interface de sortie pour la transmission des résultats de ses calculs et traitements (et notamment la pression de suralimentation maximale Psuralmax devant être utilisée).
Une ou plusieurs étapes ou sous-étapes du procédé de contrôle peuvent être effectuées par des composants différents. Ainsi, le procédé de contrôle peut-être mis en œuvre par une pluralité de processeurs, mémoire vive, mémoire de masse, interface d’entrée, interface de sortie et/ou processeur de signal numérique. Dans ces situations, le dispositif de contrôle DC peut-être décentralisé, au sein d’un réseau local (plusieurs processeurs reliés entre eux par exemple) ou d’un réseau étendu.
L’invention permet d’améliorer le fonctionnement et la durée de vie du compresseur ou turbocompresseur grâce à une meilleure prise en compte de la limitation de la pression de suralimentation résultant de la prise en compte individuelle de chacune des limitations existant. Il n’y a notamment plus comme auparavant de surprotection du compresseur car les équations utilisées sont vraies quelles que soient les conditions extérieures.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de contrôle d’un compresseur (CO) suralimentant, via une ligne d’admission d’air (LA), un moteur thermique (MT) d’un véhicule, caractérisé en ce qu’il comprend i) une première étape (10) dans laquelle on détermine à un instant considéré les contraintes les plus importantes parmi des contraintes thermomécaniques au niveau dudit compresseur (CO) et des contraintes de pression au niveau de ladite ligne d’admission d’air (LA), et ii) une seconde étape (20-50) dans laquelle soit on détermine un ratio de compression maximum dudit compresseur (CO) qui respecte la limitation la plus restrictive audit instant considéré parmi une première limitation de surrégime, une deuxième limitation de température en sortie dudit compresseur (CO), et une troisième limitation de pompage, lorsque lesdites contraintes thermomécaniques au niveau dudit compresseur (CO) sont les plus importantes, puis on déduit dudit ratio de compression maximum déterminé une pression de suralimentation maximale afin qu’elle soit utilisée lors dudit contrôle du compresseur (CO), soit on détermine une pression de suralimentation maximale au moyen d’une équation prédéfinie lorsque lesdites contraintes de pression au niveau de ladite ligne d’admission d’air (LA) sont les plus importantes afin qu’elle soit utilisée lors dudit contrôle du compresseur (CO).
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite seconde étape (20-50), lorsque lesdites contraintes de pression au niveau de la ligne d’admission d’air (LA) sont les plus importantes, on détermine ladite pression de suralimentation maximale au moyen d’une équation Psuralmax = P2max - &Pras, dans laquelle Psuralmax est ladite pression de suralimentation maximale, P2max est une pression maximale acceptée en entrée de ladite ligne d’admission d’air (LA), et &PRAS est une différence entre une pression de sortie, en sortie d’un radiateur d’air de suralimentation (RA) dont l’entrée est alimentée par ladite ligne d’admission d’air (LA), et une pression d’entrée, sur ladite entrée du radiateur d’air de suralimentation (RA).
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans ladite seconde étape (20-50), lorsque lesdites contraintes thermomécaniques au niveau du compresseur (CO) sont les plus importantes, on détermine des premier, deuxième et troisième ratios de compression maximum respectivement pour lesdites première limitation de surrégime, deuxième limitation de température en sortie dudit compresseur (CO), et troisième limitation de pompage, puis on choisit parmi lesdits premier, deuxième et troisième ratios de compression maximum celui qui est le plus petit, et on déduit ladite pression de suralimentation maximale de ce ratio de compression maximum choisi.
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans ladite seconde étape (20-50), lorsque lesdites contraintes thermomécaniques au niveau du compresseur (CO) sont les plus importantes, on déduit ladite pression de suralimentation maximale au moyen d’une équation Psuralmax = PiCjmax x (PO - ΔΡραα ) - ΔΡ RAS dans laquelle Psuralmax est ladite pression de suralimentation maximale, PiCjmax est ledit ratio de compression maximum choisi, PO est une pression d’un air extérieur alimentant une entrée d’un filtre à air (FA) ayant une sortie alimentant ledit compresseur (CO), kPFAA est une différence entre une pression de sortie, en sortie dudit filtre à air (FA) et une pression d’entrée en entrée dudit filtre à air (FA), et kPRAS est une différence entre une pression de sortie, en sortie d’un radiateur d’air de suralimentation (RA) dont l’entrée est alimentée par ladite ligne d’alimentation d’air (LA), et une pression d’entrée, sur ladite entrée du radiateur d’air de suralimentation (RA).
  5. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que dans ladite seconde étape (20-50) on détermine ledit premier ratio de compression maximum en fonction i) d’un régime corrigé maximum dudit compresseur (CO), Ncormaxi, défini par l’équation Ncormaxi = Nmaxi x dans laquelle Nmaxi est un régime maximum dudit compresseur (CO), Tref est une température de référence prédéfinie, et Ti est une température de l’air alimentant l’entrée dudit compresseur (CO), et ii) d’un débit d’air corrigé dudit compresseur (CO),
    Qcor, défini par l’équation Qcor = Qx — x dans laquelle Q est un débit
    Tref Pi en cours dudit compresseur (CO), Pref est une pression de référence prédéfinie, et Pi est une pression de l’air en entrée dudit compresseur (CO).
  6. 6. Procédé selon l’une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que dans ladite seconde étape (20-50) on détermine ledit deuxième ratio de compression maximum en fonction de l’équation PiCjmax = (ab + l)c, dans laquelle i) a est une efficacité dudit compresseur (CO) fonction d’un ratio de compression en cours et d’un débit corrigé dudit compresseur (CO), Qcor, défini par l’équation Qcor = Qx — x dans laquelle Q est un débit en cours Tref Pi dudit compresseur (CO), Tref est une température de référence prédéfinie, Ti est une température de l’air alimentant l’entrée dudit compresseur (CO), Pref est une pression de référence prédéfinie, et Pi est une pression de l’air en entrée dudit compresseur (CO), ii) b est défini par l’équation b = T2max-Tl dans laquelle T2max est une température maximale prédéfinie de l’air de suralimentation en sortie dudit compresseur (CO), et c est une variable fonction d’un ratio de capacités thermiques del’air.
  7. 7. Procédé selon l’une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que dans ladite seconde étape (20-50) on détermine ledit troisième ratio de compression maximum en fonction d’une table établissant une correspondance entre des ratios de compression maximum et des débits d’air corrigés dudit compresseur (CO), notés Qcor.
  8. 8. Produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre le procédé de contrôle selon l’une des revendications précédentes pour contrôler un compresseur (CO) suralimentant, via une ligne d’admission d’air (LA), un moteur thermique (MT) d’un véhicule.
  9. 9. Dispositif de contrôle (DC) pour contrôler un compresseur (CO) suralimentant, via une ligne d’admission d’air (LA), un moteur thermique (MT) d’un véhicule, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un calculateur (CD) i) déterminant à un instant considéré les contraintes les plus importantes parmi des contraintes thermomécaniques au niveau dudit compresseur (CO) et des contraintes de pression au niveau de ladite ligne d’admission d’air (LA), puis ii) soit déterminant un ratio de compression maximum dudit compresseur (CO) qui respecte la limitation la plus restrictive audit instant considéré parmi une première limitation de surrégime, une deuxième limitation de température en sortie dudit compresseur (CO), et une troisième limitation de pompage, lorsque lesdites contraintes thermomécaniques au niveau dudit compresseur (CO) sont les plus importantes, puis déduisant dudit ratio de compression maximum 5 déterminé une pression de suralimentation maximale afin qu’elle soit utilisée lors dudit contrôle du compresseur (CO), soit déterminant une pression de suralimentation maximale au moyen d’une équation prédéfinie lorsque lesdites contraintes de pression au niveau de ladite ligne d’admission d’air (LA) sont les plus importantes, afin qu’elle soit utilisée lors dudit contrôle du compresseur 10 (CO).
  10. 10. Véhicule comprenant un compresseur (CO) suralimentant un moteur thermique (MT) via une ligne d’admission d’air (LA), caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif de contrôle (DC) selon la revendication 9.
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