FR3086000A1 - METHOD FOR REGULATING AN ENGINE SUPERCHARGER ACCORDING TO THE INERTIAL POWER OF THE TURBOCHARGER - Google Patents

METHOD FOR REGULATING AN ENGINE SUPERCHARGER ACCORDING TO THE INERTIAL POWER OF THE TURBOCHARGER Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de régulation d'une suralimentation en air d'un moteur à combustion interne équipé d'un turbocompresseur comportant une turbine et un compresseur, la régulation se faisant par une détermination d'une consigne de position du turbocompresseur (Pos comp cons) en fonction d'une consigne de pression de suralimentation (Pr sur cons), une consigne de puissance du compresseur (Pu comp cons) étant établie selon la consigne de pression de suralimentation (Pr sur cons) et servant à la détermination de la consigne de position du turbocompresseur (Pos comp cons). Une puissance inertielle (Pinertielle) du compresseur, au moins lors de phases transitoires de fonctionnement du turbocompresseur, est prise en compte dans l'établissement de la consigne de puissance du compresseur (Pu comp cons).The invention relates to a method for regulating an air supercharging of an internal combustion engine equipped with a turbocharger comprising a turbine and a compressor, the regulation being made by determining a position setpoint of the turbocharger (Pos comp cons) according to a boost pressure set point (Pr on cons), a compressor power set point (Pu comp cons) being established according to the boost pressure set point (Pr on cons) and used for determining the turbocharger position setpoint (Pos comp cons). An inertial power (Pinertial) of the compressor, at least during transient operating phases of the turbocharger, is taken into account in establishing the compressor power setpoint (Pu comp cons).

Description

PROCEDE DE REGULATION D’UNE SURALIMENTATION D'UN MOTEUR SELON LA PUISSANCE INERTIELLE DU TURBOCOMPRESSEUR [0001] La présente invention concerne un procédé de régulation d’une pression de suralimentation d'un moteur à combustion interne en prenant en considération la puissance inertielle du turbocompresseur pendant la phase transitoire de la montée en charge.The present invention relates to a method for regulating a supercharging pressure of an internal combustion engine by taking into account the inertial power of the turbocharger. during the transitional phase of the ramp-up.

[0002] Il est connu de l’état de la technique des procédés de régulation d’une suralimentation en air d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile équipé d'un turbocompresseur comportant une turbine et un compresseur. Classiquement, la régulation se fait par une détermination d’une consigne de position du turbocompresseur en fonction d’une consigne de pression de suralimentation. Plus précisément, une consigne de puissance du compresseur étant établie selon la consigne de pression de suralimentation qui à son tour traduite en consigne de position du turbocompresseur.It is known from the state of the art of methods for regulating an air supercharging of an internal combustion engine of a motor vehicle equipped with a turbocharger comprising a turbine and a compressor. Conventionally, the regulation is done by determining a turbocharger position setpoint based on a boost pressure setpoint. More specifically, a compressor power setpoint being established according to the boost pressure setpoint which in turn translated into the position setpoint of the turbocharger.

[0003] Par exemple, le document FR-A-2 953 253 décrit un procédé de contrôle de suralimentation en air d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile équipé d'un biturbocompresseur étagé comprenant deux turbines entraînées en rotation par les gaz d'échappement du moteur, deux compresseurs de suralimentation entraînés par chacune des turbines, et deux actionneurs de soupapes haute pression et basse pression permettant de réguler la pression de suralimentation.For example, document FR-A-2 953 253 describes a method for controlling the air supercharging of an internal combustion engine of a motor vehicle equipped with a stepped twin-turbocharger comprising two turbines driven in rotation by the engine exhaust, two boost compressors driven by each of the turbines, and two high pressure and low pressure valve actuators to regulate the boost pressure.

[0004] *Le procédé divulgué par ce document comprend en outre la régulation du taux de compression du compresseur autour d'une valeur de consigne du rapport de pression de suralimentation, ainsi qu'une régulation du taux de détente de la turbine pour limiter la pression en amont de cette dernière, la régulation étant mise en oeuvre dès que la pression en amont de la turbine dépasse une valeur seuil.* The method disclosed by this document further comprises regulating the compression ratio of the compressor around a set value of the boost pressure ratio, as well as regulating the expansion rate of the turbine to limit the pressure upstream of the latter, the regulation being implemented as soon as the pressure upstream of the turbine exceeds a threshold value.

[0005] Dans ce document, comme dans beaucoup d’autres documents de l’état de la technique, la loi de commande de la suralimentation du moteur est conçue principalement en négligeant la dynamique du turbocompresseur ce qui engendre un manque d’anticipation et donc de précision dans la régulation.In this document, as in many other documents of the state of the art, the law for controlling the supercharging of the engine is designed mainly by neglecting the dynamics of the turbocharger which generates a lack of anticipation and therefore precision in regulation.

[0006] En fait, l’état de l’art se base sur l’hypothèse que la puissance requise à la turbine correspond instantanément à celle requise au compresseur, ce qui n’est vrai qu’en régime établi et qui en conséquence empêche d’atteindre le potentiel maximal du turbocompresseur dans certaines circonstances, principalement en situation de transitoires de montée en charge.In fact, the state of the art is based on the assumption that the power required for the turbine corresponds instantaneously to that required for the compressor, which is only true in steady state and which consequently prevents to reach the maximum potential of the turbocharger in certain circumstances, mainly in load transient situations.

[0007] Par conséquent, le problème à la base de l’invention est d’effectuer une régulation d’une suralimentation d’un moteur à combustion interne turbocompressé qui tienne compte des différences de puissance entre le compresseur et la turbine du turbocompresseur pendant les phases de transitoires de montée en charge.Consequently, the problem underlying the invention is to regulate a supercharging of a turbocharged internal combustion engine which takes into account the power differences between the compressor and the turbine of the turbocharger during load transient phases.

[0008] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un procédé de régulation d’une suralimentation en air d'un moteur à combustion interne équipé d'un turbocompresseur comportant une turbine et un compresseur, la régulation se faisant par une détermination d’une consigne de position du turbocompresseur en fonction d’une consigne de pression de suralimentation, une consigne de puissance du compresseur étant établie selon la consigne de pression de suralimentation et servant à la détermination de la consigne de position du turbocompresseur, caractérisé en ce qu’une puissance inertielle du compresseur, au moins lors de phases transitoires de fonctionnement du turbocompresseur, est prise en compte dans l’établissement de la consigne de puissance du compresseur.To achieve this objective, there is provided according to the invention a method of regulating an air supercharging of an internal combustion engine equipped with a turbocharger comprising a turbine and a compressor, the regulation being done by a determination of a turbocharger position setpoint as a function of a boost pressure setpoint, a compressor power setpoint being established according to the boost pressure setpoint and used for determining the turbocharger position setpoint, characterized in that an inertial power of the compressor, at least during transient operating phases of the turbocharger, is taken into account in establishing the compressor power setpoint.

[0009] La solution proposée par la présente invention consiste en la prise en compte de la puissance inertielle du turbocompresseur dans l’élaboration de la consigne de position du turbocompresseur dans la loi de commande de la suralimentation d’un moteur à combustion interne. La loi de commande de la suralimentation est exprimée avantageusement en fonction de l’erreur de pression de suralimentation et non pas en fonction de la vitesse de rotation, c’est-à-dire du régime, du turbocompresseur qui est non mesurée. Le résultat est une régulation plus robuste et plus facilement calibrable par rapport à celles de l’état de la technique exploitant directement le régime du turbocompresseur dans la compensation de la puissance inertielle.The solution proposed by the present invention consists in taking into account the inertial power of the turbocharger in the development of the position setpoint of the turbocharger in the control law of the supercharging of an internal combustion engine. The supercharging control law is advantageously expressed as a function of the boost pressure error and not as a function of the speed of rotation, that is to say of the speed, of the turbocharger which is not measured. The result is a more robust and more easily calibrated regulation compared to those of the state of the art directly exploiting the speed of the turbocharger in compensating for inertial power.

[0010] La puissance inertielle du turbocompresseur est souvent négligée dans les solutions de contrôle actuelles en faisant l’hypothèse que la puissance requise à la turbine correspond instantanément à celle requise au compresseur. Cette simplification ne permet pas d’atteindre le potentiel maximal du turbocompresseur principalement en régime transitoire et ainsi d’obtenir une montée en pression de suralimentation suffisamment rapide. Ce manque d’anticipation doit alors être géré au niveau du régulateur de la pression de suralimentation ajoutant ainsi de la complexité et de la non linéarité à ce dernier.The inertial power of the turbocharger is often overlooked in current control solutions by assuming that the power required from the turbine corresponds instantly to that required from the compressor. This simplification does not make it possible to reach the maximum potential of the turbocharger mainly in transient regime and thus to obtain a sufficiently rapid boost pressure increase. This lack of anticipation must then be managed at the level of the boost pressure regulator, thus adding complexity and non-linearity to the latter.

[0011] Ainsi, le procédé de régulation selon la présente invention, en prenant en compte la puissance inertielle du turbocompresseur, ne rend pas la régulation explicitement fonction du régime du turbocompresseur, régime qui n’est pas mesuré et qui est donc source d’erreur, notamment quand le régime du turbocompresseur est dérivé mais rend cette dernière proportionnelle de manière linéaire à l’erreur de pression de suralimentation, ce qui n’était pas obtenu par les procédés proposés par l’état de la technique.Thus, the regulation method according to the present invention, taking into account the inertial power of the turbocharger, does not make the regulation explicitly a function of the speed of the turbocharger, speed which is not measured and which is therefore a source of error, in particular when the speed of the turbocharger is derived but makes the latter linearly proportional to the boost pressure error, which was not obtained by the methods proposed by the state of the art.

[0012] Un des avantages de la présente invention est de transformer la compensation de la puissance inertielle en un régulateur proportionnel linéaire. Il en résulte une facilité de calibration, étant donné que le calcul de la puissance inertielle fait intervenir des données physiques caractérisées par des essais, notamment lors de la mise au point et la conception du turbocompresseur.One of the advantages of the present invention is to transform the compensation for inertial power into a linear proportional regulator. This results in easy calibration, since the calculation of the inertial power involves physical data characterized by tests, in particular during the development and design of the turbocharger.

[0013] Avantageusement, la consigne de puissance du compresseur est obtenue par un modèle de compresseur fonction de la consigne de pression de suralimentation corrigée, obtenue par une première boucle de régulation (PID 1) proportionnelle intégrale et dérivée, la puissance inertielle étant ensuite sommée à la consigne de puissance du compresseur, une somme résultante de la puissance inertielle et de la consigne de puissance du compresseur étant introduite dans un modèle inverse du turbocompresseur fonction d’une puissance de la turbine linéarisant ladite somme, le modèle inverse délivrant une consigne de position du turbocompresseur soumise à une deuxième boucle de régulation proportionnelle intégrale et dérivée pour une régulation de la position du turbocompresseur, une pression de suralimentation étant mesurée et retranchée à la consigne de pression de suralimentation avant la première boucle de régulation.Advantageously, the compressor power setpoint is obtained by a compressor model based on the corrected boost pressure setpoint, obtained by a first regulation loop (PID 1) proportional integral and derivative, the inertial power being then summed at the compressor power setpoint, a sum resulting from the inertial power and the compressor power setpoint being introduced into an inverse model of the turbocharger as a function of a power of the turbine linearizing said sum, the reverse model delivering a setpoint of position of the turbocharger subjected to a second integral and derived proportional regulation loop for regulating the position of the turbocharger, a boost pressure being measured and subtracted from the boost pressure setpoint before the first regulation loop.

[0014] Avantageusement, un calcul de la puissance inertielle Pinertieiie se fait en fonction de la somme des couples appliqués au turbocompresseur et de sa vitesse de rotation angulaire ω selon l’équation suivante :Advantageously, a calculation of the inertial power Pinertieiie is done according to the sum of the torques applied to the turbocharger and its angular speed of rotation ω according to the following equation:

Σάω 1 άω2 Couple — ω. J — — ω. JΣάω 1 άω 2 Torque - ω. J - - ω. J

J étant une inertie du turbocompresseur et t étant le temps, soit en développant l’équation en y introduisant une température en amont du compresseur T1, un régime du turbocompresseur N et un régime réduit du turbocompresseur Nred, il est obtenu:J being an inertia of the turbocharger and t being time, either by developing the equation by introducing a temperature upstream from the compressor T1, a speed of the turbocharger N and a reduced speed of the turbocharger Nred, it is obtained:

άω2 1 /2.π\2 dN2 1 /2.π\2 dN2 d inertielle- 2·) dt ~ \ 60 J J dt ~ 2’\ 60 J J 1 dt le régime réduit Nred étant défini en fonction de la température en amont du compresseur T1 et du régime du turbocompresseur N selon l’équation suivante:άω 2 1 /2.π \ 2 dN 2 1 /2.π \ 2 dN 2 d inertial- 2 ·) dt ~ \ 60 J J dt ~ 2 '\ 60 J J 1 dt the reduced speed Nred being defined as a function the temperature upstream of compressor T1 and the speed of turbocharger N according to the following equation:

Figure FR3086000A1_D0001

[0015] Avantageusement, le régime réduit Nred dépend directement du point de fonctionnement dans un champ du compresseur selon l’équation suivante, f étant une fonction établie lors d’une conception du compresseur, nc étant un taux de compression du compresseur et Qcorr un débit corrigé du compresseur:Advantageously, the reduced speed Nred depends directly on the operating point in a field of the compressor according to the following equation, f being a function established during a design of the compressor, n c being a compression ratio of the compressor and Q corr a corrected compressor flow:

d’où :from where :

hired ~ f (πο Qcorr) hired f (Fc> Qcorr) [0016] Avantageusement, étant donné que le régime du turbocompresseur réduit Nred n’est pas connu et ne peut ainsi pas être dérivé, il est utilisé une formulation avec des dérivées partielles dans l’équation de la puissance inertielle Ρίηθπίθιιθ:hired ~ f ( π ο Qcorr) hired f (Fc> Qcorr) Advantageously, since the speed of the reduced turbocharger Nred is not known and therefore cannot be derived, a formulation with derivatives is used partial in the inertial power equation Ρίηθπίθιιθ:

/df2drcc df2 dQcorr\ ^inertielle J- dt + dt ) il est alors posé:/ df 2 drcc df 2 dQcorr \ ^ inertial J- dt + dt ) it is then posed:

df2 df 2

Qcorr ) TQcorr) T

O7TC df2 b(lÎc, Qcorr ) ~ u^corr a étant une dérivée partielle du régime du turbocompresseur par rapport au taux de compresseur et b étant une dérivée partielle du régime du compression uc du turbocompresseur par rapport au débit corrigé Qcorr.O7T C df 2 b (lÎ c , Qcorr) ~ u ^ corr a being a partial derivative of the speed of the turbocharger compared to the rate of compressor and b being a partial derivative of the mode of compression u c of the turbocharger compared to the corrected flow Qcorr .

[0017] Avantageusement, la dérivée du taux de compression nc par rapport au temps t dir r· « z —fi est approximee par:Advantageously, the derivative of the compression ratio n c with respect to the time t dir r · "z —fi is approximated by:

dnc a pu 1 dP2s dt dt dtdn c a p u 1 dP 2s dt dt dt

Pu étant une pression totale en amont du compresseur et P2s une pression statique dans le plenum, autrement dit dans le répartiteur d’air d’admission, du moteur à combustion interne, le débit corrigé au compresseur Qcorr, en fonction de la température en amont du compresseur T1, d’une température de référence Tref, d’une pression de référence du compresseur Pref, de la pression totale en amont du compresseur P11 et du débit du compresseur Qcomp, étant donné selon l’équation suivante:Pu being a total pressure upstream of the compressor and P 2s a static pressure in the plenum, in other words in the intake air distributor of the internal combustion engine, the corrected flow to the compressor Qcorr, as a function of the temperature in upstream of compressor T1, a reference temperature Tref, a reference pressure of compressor Pref, the total pressure upstream of compressor P11 and the flow of compressor Qcomp, given according to the following equation:

Qcorr Qcomp [0018] Avantageusement, le débit du compresseur Qcomp est obtenu à partir d’un bilan de masse à l’admission dans lequel Vadm est un volume d’admission, Qremp un débit de remplissage du moteur et P2s une pression statique dans le plenum:Qcorr Qcomp Advantageously, the flow rate of the compressor Qcomp is obtained from a mass balance at the intake in which Vadm is an intake volume, Qremp a flow rate for filling the engine and P2s a static pressure in the plenum:

dP2s z xdP 2s zx

Vadm ~ (Qcomp ~ Qremp) où, en supposant que la variation temporelle de la température dans le plenum est très faible impliquant une dérivée de la température dans le plenum T2s par rapport au temps sensiblement nulle, r étant la constante des gaz parfaits et T2s une température statique dans le plenum, on obtient pour le débit du compresseur Qcomp :Vadm ~ (Qcomp ~ Qremp) where, assuming that the temporal variation of the temperature in the plenum is very small implying a derivative of the temperature in the plenum T2s with respect to time substantially zero, r being the constant of the ideal gases and T2s a static temperature in the plenum, we obtain for the flow of the compressor Qcomp:

„ — n i Vadm dP2s „- ni Vadm dP 2s

Qcomp — Qremp + le débit de remplissage du moteur Qremp étant défini par la pression statique de consigne P2s dans le plenum du moteur et, selon un modèle de remplissage, a étant une pente du modèle de remplissage et β un décalage du modèle de remplissage en tant que constantes dépendantes d’un point de fonctionnement du moteur:Qcomp - Qremp + the filling rate of the motor Qremp being defined by the static reference pressure P2s in the plenum of the engine and, according to a filling model, a being a slope of the filling model and β a shift of the filling model in as constants dependent on an engine operating point:

Qremp ~ ^P'2s H β le débit du compresseur Qcomp étant alors défini par l’équation suivante :Qremp ~ ^ P'2s H β the flow rate of the compressor Qcomp then being defined by the following equation:

n n i o i Vadm dP2s nnioi Vadm dP 2s

Qcomp - aP2s + β + rT2s dt d’où en introduisant cette dernière équation dans l’équation donnant le débit corrigé au compresseur Qcorr en fonction du débit du compresseur Qcomp, il est obtenu:Qcomp - aP 2 s + β + rT2s dt hence by introducing this last equation into the equation giving the corrected flow to the compressor Qcorr as a function of the flow from the compressor Qcomp, it is obtained:

Qcorr Qcomp „ , n . Vadm dP2s aP2s + β + —--— rT2s dt la dérivée de Qcorr par rapport au temps s’écrivant alors :Qcorr Qcomp „, n. Vadm dP 2s aP 2s + β + —--— rT 2s dt the derivative of Qcorr with respect to time then written:

dtdt

Qcorr dt & dP2s | Vadm d P2s dt rT2s dt2 [0019] Avantageusement, dans le cas d’une phase transitoire, il est approximé qu’une montée en pression de suralimentation est constante avec une dérivée de la pression statique dans le plenum en fonction du temps restant constante et une dérivée seconde nulle, d’où, en introduisant cette approximation dans l’équation de la puissance inertielle Pinertielle, il est obtenu:Qcorr dt & dP 2s | V a d m d P 2s dt rT 2s dt 2 Advantageously, in the case of a transient phase, it is approximated that a rise in boost pressure is constant with a derivative of the static pressure in the plenum in function of the time remaining constant and a zero second derivative, from where, by introducing this approximation in the equation of the inertial power Pinertielle, it is obtained:

Figure FR3086000A1_D0002

soit :is :

inertielleinertial

Figure FR3086000A1_D0003

dP2s dt [0020] Avantageusement, la dérivée partielle du régime du turbocompresseur par rapport au taux de compression ttc du compresseur a et la dérivée partielle du régime du turbocompresseur par rapport au débit corrigé Qcorr b sont respectivement calculées selon la fonction f établie lors d’une conception du turbocompresseur qui donne respectivement, cette fonction étant sous forme polynomiale avec les coefficients p01, p02, p10, p11, p20 :dP 2s dt Advantageously, the partial derivative of the speed of the turbocharger with respect to the compression ratio ttc of the compressor a and the partial derivative of the speed of the turbocharger with respect to the corrected flow rate Qcorr b are respectively calculated according to the function f established during d '' a design of the turbocharger which gives respectively, this function being in polynomial form with the coefficients p01, p02, p10, p11, p20:

df2 dnc = pio + pli. Qcorr + 2. p20. nc df2 df 2 dn c = pio + fold. Qcorr + 2. p20. n c df 2

Ô Qcorr = p01 + ρ11πε + 2.p02. QCOrr [0021] Avantageusement, la dérivée de la pression statique dans le plenum en fonction du temps est calculée selon une différence entre une pression statique de consigne P2s* dans le plenum et la pression statique P2s mesurée dans le plenum selon l’équation suivante :Ô Qcorr = p01 + ρ11π ε + 2.p02. Q CO rr Advantageously, the derivative of the static pressure in the plenum as a function of time is calculated according to a difference between a static reference pressure P2s * in the plenum and the static pressure P2s measured in the plenum according to the equation next :

dP2s _ P?.s — P?.s dt t(kmot)dP 2s _ P? .s - P? .s dt t (k mo t)

Où T(/Vmot) est une constante de temps fonction du régime moteur Nmot représentant une durée caractéristique de montée en pression de suralimentation déterminée lors d’essais transitoires à régime moteur constant en calculant la pente de montée en suralimentation, la puissance inertielle Partielle étant donnée par l’équation suivante :Where T (/ V word ) is a time constant as a function of the engine speed Nmot representing a characteristic duration of rise in boost pressure determined during transient tests at constant engine speed by calculating the slope of rise in boost, the partial inertial power being given by the following equation:

Figure FR3086000A1_D0004

[0022] D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :Other characteristics, objects and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows and with regard to the appended drawings given by way of nonlimiting examples and in which:

- la figure 1 est une représentation d’une forme de réalisation d’un logigramme du procédé de régulation selon la présente invention,FIG. 1 is a representation of an embodiment of a flow diagram of the regulation method according to the present invention,

- la figure 2 montre un diagramme d’implémentation d’une loi de commande du calcul de la puissance inertielle mise en oeuvre préférentiellement dans le procédé de régulation selon la présente invention,FIG. 2 shows an implementation diagram of a control law for calculating the inertial power preferably used in the regulation method according to the present invention,

- la figure 3 montre une courbe de pression Pr en bars en fonction du temps t en secondes lors d’une montée en pression de suralimentation à régime moteur constant,FIG. 3 shows a pressure curve Pr in bars as a function of time t in seconds during a rise in boost pressure at constant engine speed,

- la figure 4 montre des courbes de puissance Pu en kilowatts de compresseur et de consignes de puissance ainsi que de puissance inertielle en fonction du temps t en secondes lors d’une phase transitoire.- Figure 4 shows power curves Pu in kilowatts of compressor and power setpoints as well as inertial power as a function of time t in seconds during a transient phase.

[0023] Il est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques.It should be borne in mind that the figures are given by way of examples and are not limitative of the invention. They constitute schematic representations of principle intended to facilitate the understanding of the invention and are not necessarily at the scale of practical applications.

[0024] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées.In what follows, reference is made to all the figures taken in combination. When reference is made to one or more specific figures, these figures are to be taken in combination with the other figures for the recognition of the designated numerical references.

[0025] En se référant à toutes les figures et principalement à la figure 1, la présente invention concerne un procédé de régulation d’une suralimentation en air d'un moteur à combustion interne pour notamment mais non limitativement un véhicule automobile équipé d'un turbocompresseur comportant une turbine et un compresseur.Referring to all the figures and mainly to Figure 1, the present invention relates to a method of regulating an air supercharging of an internal combustion engine in particular but not limited to a motor vehicle equipped with a turbocharger comprising a turbine and a compressor.

[0026] La régulation se fait par une détermination d’une consigne de position du turbocompresseur Pos comp cons en fonction d’une consigne de pression de suralimentation Pr sur cons, une consigne de puissance du compresseur Pu comp cons étant établie selon la consigne de pression de suralimentation Pr sur cons et servant à la détermination de la consigne de position du compresseur Pos comp cons. Par consigne de position du turbocompresseur Pos comp cons, on entend ici la position de l’actionneur du turbocompresseur, qui pour un turbocompresseur à géométrie fixe actionne la soupape de décharge de la turbine, communément désigné « wastegate >> en anglais, et qui pour un turbocompresseur à géométrie variable actionne les ailettes mobiles de la turbine.The regulation is done by determining a position setpoint of the turbocharger Pos comp cons according to a boost pressure setpoint Pr on cons, a power setpoint of the compressor Pu comp cons being established according to the setpoint of boost pressure Pr on cons and used for determining the compressor position setpoint Pos comp cons. By position reference of the turbocharger Pos comp cons, here is meant the position of the actuator of the turbocharger, which for a turbocharger with fixed geometry actuates the discharge valve of the turbine, commonly known as “wastegate” in English, and which for a variable geometry turbocharger powers the movable blades of the turbine.

[0027] A la figure 1, sans que cela soit limitatif la commande de la pression de suralimentation d’un moteur à combustion interne intègre deux boucles de régulation proportionnelle intégrale et dérivée PID 1 et PID 2.In Figure 1, without this being limiting, the control of the boost pressure of an internal combustion engine incorporates two integral proportional and derivative regulation loops PID 1 and PID 2.

[0028] La première boucle PID 1 de régulation régule la pression de suralimentation en délivrant une consigne de pression de suralimentation corrigée Pr sur cons cor qui est utilisée pour le calcul de la puissance du compresseur Pu comp servant ensuite à calculer la consigne de puissance du compresseur Pu comp cons.The first PID 1 regulating loop regulates the boost pressure by delivering a corrected boost pressure setpoint Pr on cons set which is used for calculating the power of the compressor Pu comp then serving to calculate the power setpoint of the compressor Pu comp cons.

[0029] La deuxième boucle PID 2 de régulation régule la position du turbocompresseur à géométrie fixe ou variable à l’admission du moteur à combustion interne Mot.The second PID 2 regulation loop regulates the position of the turbocharger with fixed or variable geometry at the intake of the internal combustion engine Mot.

[0030] Le logigramme montré à la figure 1 présuppose une mesure de la pression de suralimentation, ce qui est référencé Pr sural mes ainsi que de la position du turbocompresseur.The flow diagram shown in Figure 1 presupposes a measurement of the boost pressure, which is referenced Pr sural mes as well as the position of the turbocharger.

[0031] Il est bien connu pour l’homme du métier que le système de suralimentation est très non linéaire. Ces non linéarités sont notamment intrinsèques au turbocompresseur. Afin de linéariser ce système vis-à-vis du régulateur, un modèle inverse M inv de la turbine est intégré dans la loi de commande.It is well known to those skilled in the art that the supercharging system is very non-linear. These non-linearities are notably intrinsic to the turbocharger. In order to linearize this system vis-à-vis the regulator, an inverse model M inv of the turbine is integrated into the control law.

[0032] On calcule ainsi, à partir de la consigne de pression de suralimentation corrigée Pr sur cons cor, une consigne de puissance de compresseur Pu comp cons. Ensuite, la consigne de puissance du compresseur Pu comp cons est traduite en consigne de position Pos comp cons via le modèle inverse de la turbine M inv.We thus calculate, from the corrected boost pressure setpoint Pr on cons cor, a compressor power setpoint Pu comp cons. Then, the compressor power setpoint Pu comp cons is translated into the position setpoint Pos comp cons via the inverse model of the turbine M inv.

[0033] La présente invention propose de prendre en compte une puissance inertielle Pinertielle du compresseur, au moins lors de phases transitoires de fonctionnement du turbocompresseur, pour une correction de la consigne de puissance du compresseur Pu comp cons.The present invention proposes to take into account a inertial Pinertial power of the compressor, at least during transient operating phases of the turbocharger, for a correction of the power setpoint of the compressor Pu comp cons.

[0034] Afin de prendre en compte la puissance inertielle Pinertielle dans la loi de commande, il est avantageux d’ajouter ce terme à la consigne de puissance du compresseurIn order to take into account the inertial power Pinertielle in the control law, it is advantageous to add this term to the power setpoint of the compressor

Pu comp cons avant de calculer la consigne de position du turbocompresseur Pos comp cons via le modèle inverse turbine M inv. Ceci est réalisé par une action supplémentaire comparée à un logigramme de l’état de la technique s’additionnant au niveau de l’entrée de la première boucle de régulation PID1 régulant la consigne de pression de suralimentation Pr sur cons à la consigne de puissance du compresseur Pu comp cons.Pu comp cons before calculating the position setpoint of the turbocharger Pos comp cons via the reverse turbine model M inv. This is achieved by an additional action compared to a flowchart of the state of the art added to the level of the input of the first regulation loop PID1 regulating the boost pressure pressure setpoint Pr on cons to the power setpoint of the compressor Pu comp cons.

[0035] La somme résultante de la puissance inertielle Pinertielle et de la consigne de puissance du compresseur Pu comp cons est alors introduite dans le modèle inverse M Inv du turbocompresseur fonction d’une puissance de la turbine linéarisant ladite somme.The resulting sum of the Pinertial inertial power and the compressor power setpoint Pu comp cons is then introduced into the inverse model M Inv of the turbocharger as a function of the power of the turbine linearizing said sum.

[0036] Le modèle inverse M inv délivre une consigne de position du turbocompresseur Pos comp pos soumise à une deuxième boucle de régulation PID 2 proportionnelle intégrale et dérivée pour une régulation de la consigne de position du compresseur Pos comp cons.The reverse model M inv delivers a position setpoint for the pos comp pos turbocharger subjected to a second integral and derivative proportional PID 2 regulation loop for regulating the position setpoint of the comp comp cons compressor.

[0037] Une pression de suralimentation est mesurée et retranchée à la consigne de pression de suralimentation Pr sur cons avant la première boucle de régulation PID 1.A boost pressure is measured and subtracted from the boost pressure setpoint Pr on cons before the first PID 1 regulation loop.

[0038] Il va maintenant être décrit un mode de calcul préférentiel de la puissance inertielle Pinertielle qui n’est pas limitatif dans le cadre de la présente invention. Il sera fait référence principalement à la figure 2.There will now be described a preferred method of calculating the inertial power Pinertielle which is not limiting in the context of the present invention. Reference will be made mainly to Figure 2.

[0039] Le calcul de la puissance inertielle Pinertielle se fait en fonction de la somme des couples appliqués au turbocompresseur et de sa vitesse de rotation angulaire ω selon l’équation suivante :The calculation of the Pinertial inertial power is based on the sum of the torques applied to the turbocharger and its angular speed of rotation ω according to the following equation:

Σάω 1 άω2 Σάω 1 άω 2

Couple — ω. J — — ω. JCouple - ω. J - - ω. J

J étant une inertie du turbocompresseur et t étant le temps.J being an inertia of the turbocharger and t being time.

[0040] En développant l’équation et en y introduisant une température en amont du compresseur T1, un régime du turbocompresseur N et un régime réduit du turbocompresseur Nred, on obtient pour la pression inertielle:By developing the equation and introducing a temperature upstream from the compressor T1, a speed of the turbocharger N and a reduced speed of the turbocharger Nred, the inertial pressure is obtained:

άω2 1 /2.π\2 dN2 1 /2.π\2 dN2.άω 2 1 /2.π \ 2 dN 2 1 /2.π \ 2 dN 2 .

inertielle- dt ~ \ 60 J J dt ~ 2’\ 60 J J 1 dt [0041] Le régime réduit Nred est défini en fonction de la température en amont du compresseur T1 et du régime du turbocompresseur N selon l’équation suivante:inertial- dt ~ \ 60 J J dt ~ 2 '\ 60 J J 1 dt The reduced speed Nred is defined as a function of the temperature upstream of the compressor T1 and of the speed of the turbocharger N according to the following equation:

Nred [0042] Le régime réduit Nred peut dépendre directement du point de fonctionnement dans un champ du compresseur selon l’équation suivante, f étant une fonction établie lors d’une conception du compresseur, ttc étant un taux de compression du compresseur et Qcorr un débit corrigé du compresseur:Nred The reduced speed Nred can depend directly on the operating point in a field of the compressor according to the following equation, f being a function established during a design of the compressor, ttc being a compression ratio of the compressor and Qcorr a corrected compressor flow:

Nred ~ f Qcorr d’où :Nred ~ f Qcorr where:

Nred f^Ac’ Qcorr) [0043] Etant donné que le régime du turbocompresseur réduit Nred n’est pas connu et ne peut ainsi pas être dérivé, il peut être utilisé une formulation avec des dérivées partielles dans l’équation de la puissance inertielle Pinertielle:Nred f ^ Ac 'Qcorr) Since the speed of the reduced Nred turbocharger is not known and therefore cannot be derived, a formulation with partial derivatives can be used in the inertial power equation Pinertielle:

_JT(df2dnc 9f2 dQcorr\ ^inertielle ~ J- '1 + g^ dt ) [0044] Il est alors posé:_ JT ( d f 2 dn c 9 f 2 d Qcorr \ ^ inertial ~ J- '1 + g ^ dt ) It is then posed:

df2 α(πο Qcorr ) ~ g^ b(lÎc, Qcorr ) ~ an u^corr a étant une dérivée partielle du régime du turbocompresseur par rapport au taux de compression nc du compresseur et b étant une dérivée partielle du régime du turbocompresseur par rapport au débit corrigé Qcorr.df 2 α ( π ο Qcorr) ~ g ^ b (lÎ c , Qcorr) ~ an u ^ corr a being a partial derivative of the speed of the turbocharger compared to the compression ratio n c of the compressor and b being a partial derivative of the speed of the turbocharger with respect to the corrected flow Qcorr.

[0045] La dérivée du taux de compression ttc par rapport au temps t peut être approximée par:The derivative of the compression ratio ttc with respect to time t can be approximated by:

dnc a pu 1 dP2s dt dt dtdn c a p u 1 dP 2s dt dt dt

P11 étant une pression totale en amont du compresseur et P2s une pression statique dans le plenum du moteur à combustion interne.P11 being a total pressure upstream of the compressor and P2s a static pressure in the plenum of the internal combustion engine.

[0046] Cette approximation est licite car la variation de la pression totale en amont est lente.This approximation is licit because the variation of the total pressure upstream is slow.

[0047] Le débit corrigé au compresseur Qcorr, en fonction de la température en amont du compresseur T1, d’une température de référence Tref, d’une pression de référence du compresseur Pref, de la pression totale en amont du compresseur P11 et du débit du compresseur Qcomp, peut être donné selon l’équation suivante:The flow corrected to the compressor Qcorr, as a function of the temperature upstream of the compressor T1, of a reference temperature Tref, of a reference pressure of the compressor Pref, of the total pressure upstream of the compressor P11 and of the compressor flow Qcomp, can be given according to the following equation:

Qcorr Qcomp [0048] Le débit du compresseur Qcomp peut être obtenu à partir d’un bilan de masse à l’admission dans lequel Vadm est un volume d’admission, Qremp un débit de remplissage du moteur et P2s une pression statique dans le plenum :Qcorr Qcomp The flow of the compressor Qcomp can be obtained from an intake mass balance in which Vadm is an intake volume, Qremp an engine filling flow and P2s a static pressure in the plenum :

dP2s x xdP 2s xx

Vadm ~ (Qcomp ~ Qremp) [0049] En supposant que la variation temporelle de la température dans le plenum est très faible impliquant une dérivée de la température dans le plenum T2s par rapport au temps sensiblement nulle, r étant la constante des gaz parfaits et T2s une température statique dans le plenum, on obtient pour le débit du compresseur Qcomp :Vadm ~ (Qcomp ~ Qremp) Assuming that the temporal variation of the temperature in the plenum is very small implying a derivative of the temperature in the plenum T2s with respect to time substantially zero, r being the constant of the ideal gases and T2s a static temperature in the plenum, we obtain for the flow of the compressor Qcomp:

„ _ _ Va(im dP2s „_ _ V a ( i m dP 2s

Qcomp — Qremp + βρ [0050] Le débit de remplissage du moteur Qremp peut être défini par la pression statique de consigne P2s dans le plenum du moteur et, selon un modèle de remplissage, a étant une pente du modèle de remplissage et β un décalage du modèle de remplissage en tant que constantes dépendantes d’un point de fonctionnement du moteur:Qcomp - Qremp + βρ The filling rate of the motor Qremp can be defined by the nominal static pressure P2s in the plenum of the engine and, according to a filling model, a being a slope of the filling model and β an offset of the filling model as constants dependent on an engine operating point:

Qremp Q-V'2.s + β [0051] Le débit du compresseur Qcomp peut être alors défini par l’équation suivante :Qremp Q-V'2.s + β The flow rate of the Qcomp compressor can then be defined by the following equation:

η n i o i Vadm dP2s η nioi Vadm dP 2s

Qcomp - aPls + β + dt d’où en introduisant cette dernière équation dans l’équation donnant le débit corrigé au compresseur Qcorr en fonction du débit du compresseur Qcomp :Qcomp - aPls + β + dt hence by introducing this last equation in the equation giving the corrected flow to the compressor Qcorr according to the flow of the compressor Qcomp:

Qcorr Qcomp „ , „ , Vadm dP2s aP2s + β + —--— rT2s dt [0052] Ce qui est recherché est la dérivée de Qcorr par rapport au temps ou qui s’écrit alors :Qcorr Qcomp „,„, V a d m dP 2s aP 2s + β + —--— rT 2s dt [0052] What is sought is the derivative of Qcorr with respect to time or which is then written:

Qcorr dtQcorr dt

Figure FR3086000A1_D0005

^adm ^2S rT2s dt2 [0053] Dans le cas d’une phase transitoire qui est l’application préférentielle du procédé de régulation selon la présente invention, comme il peut être vu à la figure 3, il peut être approximé qu’une montée en pression de suralimentation est constante avec une dérivée de la pression statique dans le plenum en fonction du temps restant constante et une dérivée seconde nulle, d’où en introduisant cette approximation dans l’équation de la puissance inertielle Pinertielle il est obtenu:^ adm ^ 2 S rT 2s dt 2 In the case of a transient phase which is the preferential application of the regulation method according to the present invention, as can be seen in FIG. 3, it can be approximated that 'a rise in supercharging pressure is constant with a derivative of the static pressure in the plenum as a function of time remaining constant and a second derivative zero, hence by introducing this approximation into the equation of inertial power Pinertielle it is obtained :

Figure FR3086000A1_D0006

soit :is :

_ 1_ 1

Pinertielle dP2s Pinertielle dP 2s

a.——.—;—at.--.-;-

Pit dtPit dt

Figure FR3086000A1_D0007

[0054] Cette équation est facilement implémentable dans la loi de commande à condition de connaître les paramètres a, b et la dérivée seconde de la pression statique de consigne P2s par rapport au temps t.This equation is easily implementable in the control law provided that the parameters a, b and the second derivative of the static reference pressure P2s with respect to time t are known.

[0055] La dérivée partielle du régime du turbocompresseur par rapport au taux de compression nc du compresseur référencée a et la dérivée partielle du régime du turbocompresseur par rapport au débit corrigé Qcorr référencée b peuvent être respectivement calculées selon la fonction f établie lors d’une conception du turbocompresseur.The partial derivative of the speed of the turbocharger with respect to the compression ratio n c of the compressor referenced a and the partial derivative of the speed of the turbocharger with respect to the corrected flow rate Qcorr referenced b can be respectively calculated according to the function f established during a turbocharger design.

[0056] Afin d’extraire les paramètres a et b à partir des caractéristiques du compresseur lors de sa conception ou de sa mise au point, la fonction f établie lors d’une conception du turbocompresseur du fournisseur est interpolée sous une forme polynomiale avec les coefficients p01, p02, p10, p11, p20 selon :In order to extract the parameters a and b from the characteristics of the compressor during its design or its development, the function f established during a design of the supplier's turbocharger is interpolated in a polynomial form with the coefficients p01, p02, p10, p11, p20 according to:

f(nc, Qcorr)2 = poo + pio.rcc + p01. Qcorr + pli. rcc.QC0rr + p20. + p02. Qcorr 2 [0057] Cette approximation polynomiale est appropriée car l’erreur d’interpolation n’excède pas 2%.f (n c , Qcorr) 2 = poo + pio.rc c + p01. Q corr + fold. rc c .Q C0rr + p20. + p02. Q corr 2 This polynomial approximation is appropriate because the interpolation error does not exceed 2%.

[0058] Il est alors possible de dériver cette fonction polynomiale par rapport au taux de compression ttc et au débit corrigé Qcorr pour calculer a et b :It is then possible to derive this polynomial function with respect to the compression rate ttc and the corrected flow rate Qcorr to calculate a and b:

df2 o,(tîc, Qcorr ) — plO + pli. Qcorr + 2. p20. tîc d7lc df2 b(nc, Qcorr ) = —---= p01 + pll7rc + 2.p02. Qcorr v^ccorr dP [0059] La dérivée de la pression statique dans le plenum en fonction du temps peut être calculée selon une différence entre une pression statique de consigne P2s* dans le plenum et la pression statique P2s mesurée dans le plenum selon l’équation suivante :df 2 o, (tî c , Q corr ) - plO + pli. Q corr + 2. p20. tî c d7l c df 2 b (n c , Q corr ) = —--- = p01 + pll7r c + 2.p02. Q corr v ^ ccorr dP The derivative of the static pressure in the plenum as a function of time can be calculated according to a difference between a static reference pressure P2s * in the plenum and the static pressure P2s measured in the plenum according to l following equation:

dfizS- _ P-js — P-js dtdfizS- _ P-js - P-js dt

Où r(JVmot) est une constante de temps fonction du régime moteur Nmot représentant une durée caractéristique de montée en pression de suralimentation déterminée lors d’essais transitoires à régime moteur constant en calculant la pente de montée en suralimentation.Where r (JV word ) is a time constant as a function of the engine speed Nmot representing a characteristic duration of rise in boost pressure determined during transient tests at constant engine speed by calculating the slope of rise in boost.

[0060] La figure 3 illustre une pente de montée en pression de suralimentation à régime moteur constant, ceci lors d’une phase transitoire. La pression en bars est référencée Pr et est montrée en fonction d’un temps t exprimé en secondes. La courbe en pointillés caractérise la pente de montée avec un passage d’une pression Pr de 1,050 bars à 1,900 bars en moins de deux secondes.FIG. 3 illustrates a slope of rise in boost pressure at constant engine speed, this during a transient phase. The pressure in bars is referenced Pr and is shown as a function of a time t expressed in seconds. The dotted curve characterizes the climb slope with a change in pressure Pr from 1,050 bar to 1,900 bar in less than two seconds.

[0061] La puissance inertielle Pinertielle peut alors être donnée par l’équation suivante :Pinertial inertial power can then be given by the following equation:

Figure FR3086000A1_D0008

[0062] Afin de valider le procédé de régulation de la pression de suralimentation selon la présente invention, il a été réalisé une simulation d’un transitoire de pression de suralimentation. On a ainsi pu calculer la valeur de la puissance inertielle Pinertielle par le calcul proposé selon une forme de réalisation optionnelle de la présente invention et mettre en évidence l’intérêt de la forme de réalisation proposée vis-à-vis de la puissance requise à la turbine pendant la phase transitoire.In order to validate the method of regulating the boost pressure according to the present invention, a simulation of a boost pressure transient was carried out. It was thus possible to calculate the value of the inertial power Pinertial by the calculation proposed according to an optional embodiment of the present invention and to highlight the advantage of the proposed embodiment vis-à-vis the power required at turbine during the transitional phase.

[0063] La figure 4 montre diverses courbes de puissance P du turbocompressseur exprimée en kilowatts kW en fonction du temps t exprimé en secondes. A la figure 4, en se référant aussi à la figure 1, la courbe avec des triangles représente une estimation de la puissance inertielle Pinertielle. La courbe avec des ronds représente la puissance du compresseur Pu comp.Figure 4 shows various power curves P of the turbocharger expressed in kilowatts kW as a function of time t expressed in seconds. In FIG. 4, also referring to FIG. 1, the curve with triangles represents an estimate of the inertial power Pinertielle. The curve with circles represents the power of the Pu comp compressor.

[0064] La courbe avec des rectangles représente la consigne de puissance du 5 compresseur Pu comp cons ajoutée de l’estimation de la puissance inertielle Pinertielle et la courbe sans signe distinctif représente la consigne de puissance du compresseur Pu comp cons.The curve with rectangles represents the power setpoint of the 5 Pu comp cons compressor added to the estimate of the Pinertial inertial power and the curve without distinctive sign represents the power setpoint of the Pu comp cons compressor.

[0065] On voit donc l’effet du procédé selon la présente invention prenant en compte la puissance inertielle Pinertielle sur la puissance requise à la turbine dans la somme de la 10 consigne de puissance du compresseur Pu comp cons et de la puissance inertielleWe therefore see the effect of the method according to the present invention taking into account the inertial power Pinertielle on the power required at the turbine in the sum of the 10 power setpoint of the compressor Pu comp cons and the inertial power

Pinertielle. Cette puissance requise à la turbine va être augmentée durant une phase transitoire, ce qui va avoir pour effet de demander une fermeture de la soupape de décharge ou des ailettes de la turbine plus importante, ce qui procure une meilleure anticipation.Pinertielle. This power required at the turbine will be increased during a transient phase, which will have the effect of requesting a closure of the relief valve or the blades of the larger turbine, which provides better anticipation.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1. Procédé de régulation d’une suralimentation en air d'un moteur à combustion interne équipé d'un turbocompresseur comportant une turbine et un compresseur, la régulation se faisant par une détermination d’une consigne de position du turbocompresseur (Pos comp cons) en fonction d’une consigne de pression de suralimentation (Pr sur cons), une consigne de puissance du compresseur (Pu comp cons) étant établie selon la consigne de pression de suralimentation (Pr sur cons) et servant à la détermination de la consigne de position du turbocompresseur (Pos comp cons), caractérisé en ce qu’une puissance inertielle (Pinertielle) du compresseur, au moins lors de phases transitoires de fonctionnement du turbocompresseur, est prise en compte dans l’établissement de la consigne de puissance du compresseur (Pu comp cons).1. Method for regulating an air supercharging of an internal combustion engine equipped with a turbocharger comprising a turbine and a compressor, the regulation being made by determining a position reference of the turbocharger (Pos comp cons) according to a boost pressure setpoint (Pr on set), a compressor power setpoint (Pu comp cons) being established according to the boost pressure setpoint (Pr on set) and used for determining the setpoint of position of the turbocharger (Pos comp cons), characterized in that an inertial power (Pinertial) of the compressor, at least during transient operating phases of the turbocharger, is taken into account in establishing the compressor power setpoint ( Pu comp cons). 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la consigne de puissance du compresseur (Pu comp cons) est obtenue par un modèle de compresseur fonction de la consigne de pression de suralimentation corrigée (Pr sur cons corr), obtenue par une première boucle de régulation (PID 1) proportionnelle intégrale et dérivée, la puissance inertielle (Pinertielle) étant ensuite sommée à la consigne de puissance du compresseur (Pu comp cons), une somme résultante de la puissance inertielle (Pinertielle) et de la consigne de puissance du compresseur (Pu comp cons) étant introduite dans un modèle inverse (M inv) du turbocompresseur fonction d’une puissance de la turbine linéarisant ladite somme, le modèle inverse (M inv) délivrant une consigne de position du turbocompresseur (Pos comp cons) soumise à une deuxième boucle de régulation (PID 2) proportionnelle intégrale et dérivée pour une régulation de la position du turbocompresseur (Pos comp cons), une pression de suralimentation étant mesurée (Pr sural mes) et retranchée à la consigne de pression de suralimentation (Pr sur cons) avant la première boucle de régulation (PID 1). 3 2. Method according to the preceding claim, in which the compressor power setpoint (Pu comp cons) is obtained by a compressor model as a function of the corrected boost pressure setpoint (Pr on corr cons), obtained by a first loop of proportional integral and derivative regulation (PID 1), the inertial power (Pinertial) then being summed to the compressor power setpoint (Pu comp cons), a resulting sum of the inertial power (Pinertial) and the compressor power setpoint (Pu comp cons) being introduced into an inverse model (M inv) of the turbocharger as a function of a power of the turbine linearizing said sum, the inverse model (M inv) delivering a position reference of the turbocharger (Pos comp cons) subjected to a second integral and derived proportional regulation loop (PID 2) for regulating the position of the turbocharger (Pos comp cons), a pressure boost pressure being measured (Pr sural mes) and subtracted from the boost pressure setpoint (Pr on set) before the first regulation loop (PID 1). 3 3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un calcul de la puissance inertielle Pinenieiie se fait en fonction de la somme des couples appliqués au turbocompresseur et de sa vitesse de rotation angulaire ω selon l’équation suivante :3. Method according to any one of the preceding claims, in which a calculation of the inertial power Pinenieiie is made as a function of the sum of the torques applied to the turbocharger and of its angular speed of rotation ω according to the following equation: Σάω 1 άω2 Σάω 1 άω 2 Couple = ω.] — =Torque = ω.] - = J étant une inertie du turbocompresseur et t étant le temps, soit en développant l’équation en y introduisant une température en amont du compresseur T1, un régime du turbocompresseur N et un régime réduit du turbocompresseur Nred il est obtenu:J being an inertia of the turbocharger and t being time, either by developing the equation by introducing a temperature upstream from the compressor T1, a speed of the turbocharger N and a reduced speed of the turbocharger Nred it is obtained: 1 dm2 1 /2. τη2 dN2 1 /2.π\2 dN2. GnertÎeue-2J dt ~-2’\60) dt “2'UtV ’J'11 dt le régime réduit Nred étant défini en fonction de la température en amont du compresseur T1 et du régime du turbocompresseur N selon l’équation suivante:1 dm 2 1/2. τη 2 dN 2 1 /2.π \ 2 dN 2 . Gn ertÎe u e - 2 J dt ~ - 2 '\ 60) dt "2'UtV' J '11 dt diet reduced Nred being defined as a function of the temperature upstream of the compressor T1 and N turbocharger system according to the following equation: N /T-,N / T-, Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le régime réduit Nred dépend directement du point de fonctionnement dans un champ du compresseur selon l’équation suivante, f étant une fonction établie lors d’une conception du turbocompresseur, me étant un taux de compression du compresseur et Qcorr un débit corrigé du compresseur:Method according to the preceding claim, in which the reduced speed Nred depends directly on the operating point in a field of the compressor according to the following equation, f being a function established during a design of the turbocharger, me being a compression ratio of the compressor and Qcorr a corrected compressor flow: Nred f (jlc> Qcorr d’où red = f(Xc> QcorrNred f (j l c> Qcorr hence red = f (Xc> Qcorr Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, étant donné que le régime du turbocompresseur réduit Nred n’est pas connu et ne peut ainsi pas être dérivé, il est utilisé une formulation avec des dérivées partielles dans l’équation de la puissance inertielle Pinertielle:Method according to the preceding claim, in which, since the speed of the Nred reduced turbocharger is not known and cannot therefore be derived, a formulation with partial derivatives is used in the inertial power equation Pinertielle: _ , df2 dQcorr i’inerUelle G dt + dQcorr dt il est alors posé:_, d f 2 d Qcorr i'inerUelle G dt + d Q corr dt it is then posed: df2 a(uc, Qcorr ) = b(Fc, QCOrr df2 d Q corr a étant une dérivée partielle du régime du turbocompresseur par rapport au taux de compression ttc du compresseur et b étant une dérivée partielle du régime du turbocompresseur par rapport au débit corrigé Qcorr.df 2 a (u c , Q corr ) = b (F c , Q CO r r df 2 d Q corr a being a partial derivative of the speed of the turbocharger relative to the compression ratio ttc of the compressor and b being a partial derivative of the speed of the turbocharger with respect to the corrected flow rate Qcorr. 6. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la dérivée du taux de compression nc par rapport au temps t, est approximée par:6. Method according to the preceding claim, in which the derivative of the compression ratio n c with respect to time t is approximated by: dP2s dt dt Plt dt d P 2s dt dt P lt dt P11 étant une pression totale en amont du compresseur et P2s une pression statique dans le plenum du moteur à combustion interne, le débit corrigé au compresseur Qcorr, en fonction de la température en amont du compresseur T1, d’une température de référence Tref, d’une pression de référence du compresseur Prêt, de la pression totale en amont du compresseur P1t et du débit du compresseur Qcomp, étant donné selon l’équation suivante:P11 being a total pressure upstream of the compressor and P2s a static pressure in the plenum of the internal combustion engine, the corrected flow at the compressor Qcorr, as a function of the temperature upstream of the compressor T1, of a reference temperature Tref, d '' a reference pressure of the compressor Ready, of the total pressure upstream of the compressor P1t and of the flow of the compressor Qcomp, given according to the following equation: Πξ” pref __ f) X !Πξ ”p ref __ f) X ! corr vcomp τ · D *ref *itcorr vcomp τ · D * ref * it 7. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le débit du compresseur Qcomp est obtenu à partir d’un bilan de masse à l’admission dans lequel Vadm est un volume d’admission, Qremp un débit de remplissage du moteur et P2s une pression statique dans le plenum, t étant le temps, et en supposant que la variation temporelle de la température dans le plenum est très faible impliquant une dérivée de la température dans le plenum T2s par rapport au temps sensiblement nulle, r étant la constante des gaz parfaits et T2s une température statique dans le plenum, on obtient pour le débit du compresseur Qcomp :7. Method according to the preceding claim, in which the flow rate of the compressor Qcomp is obtained from an intake mass balance in which Vadm is an intake volume, Qremp is an engine filling flow rate and P2s is a pressure. static in the plenum, t being time, and assuming that the temporal variation of the temperature in the plenum is very small implying a derivative of the temperature in the plenum T2s with respect to time substantially zero, r being the constant of the ideal gases and T2s a static temperature in the plenum, for the flow rate of the compressor Qcomp: ... —f) j. ^adm ^2 s... —f) j. ^ adm ^ 2 s Qcomp Qremp “ÿT le débit de remplissage du moteur Qremp étant défini par la pression statique de consigne P2s à dans le plenum du moteur et, selon un modèle de remplissage, a étant une pente du modèle de remplissage et β un décalage du modèle de remplissage en tant que constantes dépendantes d’un point de fonctionnement du moteur:Qcomp Qremp “ÿT the filling flow rate of the motor Qremp being defined by the static reference pressure P2s to in the plenum of the motor and, according to a filling model, a being a slope of the filling model and β an offset of the filling model as constants dependent on an engine operating point: Qremp = s + β le débit du compresseur Qcomp étant alors défini par l’équation suivante :Qremp = s + β the flow rate of the compressor Qcomp then being defined by the following equation: Qcomp ~ aP2s + β + ^adm dP2.s rT2s dt d’où en introduisant cette dernière équation dans l’équation donnant le débit corrigé au compresseur Qcorr en fonction du débit du compresseur Qcomp il est obtenu:Qcomp ~ aP 2s + β + ^ adm dP 2 .s rT 2s dt where by introducing this last equation in the equation giving the corrected flow to the compressor Qcorr according to the flow of the compressor Qcomp it is obtained: QcorrQcorr
Figure FR3086000A1_C0001
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Figure FR3086000A1_C0002
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aP2s + β +aP 2s + β + Vgdm. dP2s^ j Tj rT2s dt /^TrefVgdm. dP 2 s ^ j Tj rT 2s dt / ^ Tref PrêtReady Pit la dérivée de Qcorr par rapport au temps, s’écrivant alors :Pit the derivative of Qcorr with respect to time, writing: dQcorr {JT Pref dP2s , Vadmd2P2s dt ®ref' Pit a dt ' rT2s dt2 dQcorr {JT Pref dP 2s , V adm d 2 P 2s dt ®ref 'Pit a dt' rT 2s dt 2
8. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, dans le cas d’une phase transitoire, il est approximé qu’une montée en pression de suralimentation est constante avec une dérivée de la pression statique dans le plenum en fonction du temps restant constante et une dérivée seconde nulle, d’où en introduisant cette approximation dans l’équation de la puissance inertielle Pinertielle, il est obtenu:8. Method according to the preceding claim, in which, in the case of a transient phase, it is approximated that a rise in boost pressure is constant with a derivative of the static pressure in the plenum as a function of the time remaining constant and a zero second derivative, from where by introducing this approximation in the equation of the inertial power Pinertielle, it is obtained: PinertiellePinertielle 1 dP2s y--· —77“ + ÊIL1 dP 2s y-- · —77 “+ EYE Pl PrefPl Pref T-ref Pit dP2s dt soit :T-ref Pit dP 2s dt either: 1 /2.ît\2 T, / I L \dP2s r inertielle ~~ T I I -J I a fT ' * ref· α | 77 '1 /2.ît \ 2 T, / IL \ dP 2s r inertial ~~ TII -JI a fT '* ref · α | 77 ' 2 \ ÔU / p-.t\ dref i dt \ y r )2 \ ÔU / p-.t \ dref i dt \ y r ) 9. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la dérivée partielle du régime du turbocompresseur par rapport au taux de compression ne du compresseur a et la dérivée partielle du régime du turbocompresseur par rapport au débit corrigé Qcorr b sont respectivement calculées selon la fonction f établie lors d’une conception du compresseur, cette fonction étant sous forme polynomiale avec les coefficients p01, p02, p10, p11, p20 :9. Method according to the preceding claim, in which the partial derivative of the speed of the turbocharger with respect to the compression ratio ne of the compressor a and the partial derivative of the speed of the turbocharger with respect to the corrected flow rate Qcorr b are respectively calculated according to the function f established when designing the compressor, this function being in polynomial form with the coefficients p01, p02, p10, p11, p20: ôf2 a(Ttc, Qcorr ) ~ .....ôf 2 a (Tt c , Qcorr) ~ ..... = pio + pli. Qcorr + 2- p20. ffc = pio + fold. Qcorr + 2- p20. ff c Qcorr ) df2 ri Qcorr pOl + pllnc + 2.p02. Qcorr Qcorr) df 2 ri Qcorr pOl + plln c + 2.p02. Q corr 10. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la dérivée de la pression statique dans le plenum en fonction du temps, est calculée selon une différence 5 entre une pression statique de consigne P2s* dans le plenum et la pression statique P2s mesurée dans le plenum selon l’équation suivante :10. Method according to the preceding claim, in which the derivative of the static pressure in the plenum as a function of time is calculated according to a difference between a static reference pressure P2s * in the plenum and the static pressure P2s measured in the plenum according to the following equation: dP2s P?.s* ~ P?.s dt r(Nmot)dP 2s P? .s * ~ P? .s dt r (N word ) Où r(Nmot) est une constante de temps fonction du régime moteur Nmot représentant 0 une durée caractéristique de montée en pression de suralimentation déterminée lors d’essais transitoires à régime moteur constant en calculant la pente de montée en suralimentation, la puissance inertielle Pinertieiie étant donnée par l’équation suivante :Where r (N word ) is a time constant as a function of the engine speed Nmot representing 0 a characteristic duration of rise in boost pressure determined during transient tests at constant engine speed by calculating the slope of rise in boost, the inertial power Pinertieiie being given by the following equation: 1 /2.π\2 Ί\ I 71 ? \ P2s*-P2s 1 /2.π \ 2 Ί \ I 71 ? \ P 2s * -P 2s Pinertielle = Z \~77T} -/-77i a + b. 77 -Pref-a I 777’7; 7“Pinertielle = Z \ ~ 77T} - / - 77i a + b. 77 -Pref- to 1 777'7; 7 “ 2 \ 60/ Pu\ Tref I Htynot)2 \ 60 / P u \ T ref I Htynot)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2953253A1 (en) 2009-12-02 2011-06-03 Renault Sa METHOD FOR CONTROLLING TWO STAGE SUPERIORING OF FIXED GEOMETRY TURBOCHARGERS WITH DYNAMIC ESTIMATOR AND LIMITING THE PRESSURE BEFORE TURBINE
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