FR3086335A1

FR3086335A1 - Procede de calcul d’une puissance de consigne d’une turbine dans un turbocompresseur

Info

Publication number: FR3086335A1
Application number: FR1858793A
Authority: FR
Inventors: Moustansir Taibaly; Mathieu Selle
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2020-03-27
Anticipated expiration: 2038-09-26
Also published as: FR3086335B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de calcul d'une puissance de consigne d'une turbine (P3 cons) dans un turbocompresseur (2, 3) associé à un moteur thermique (1), la turbine (3) étant placée dans une ligne d'échappement (5) du moteur thermique (1) et un compresseur (2) du turbocompresseur (2, 3) étant placé dans une ligne d'admission d'air (4) en entrée du moteur thermique (1), la turbine (3) et le compresseur (2) étant reliés par un arbre (11) de turbocompresseur, la puissance de turbine de consigne (P3 cons) étant calculée en fonction d'une puissance du compresseur de consigne (P2 cons). La puissance de turbine de consigne (P3 cons) est une somme de la puissance du compresseur de consigne (P2 cons) et d'une puissance liée à une accélération de l'arbre de turbocompresseur de consigne (PAC) et calculée en fonction d'une accélération de l'arbre (11) de turbocompresseur de consigne.

Description

PROCEDE DE CALCUL D’UNE PUISSANCE DE CONSIGNE D’UNE TURBINE DANS UN TURBOCOMPRESSEUR [0001 ] La présente invention concerne un procédé de calcul d’une puissance de consigne d’une turbine dans un turbocompresseur associé à un moteur thermique ainsi qu’un procédé de régulation d’une pression de suralimentation en air à une admission d’air d’un moteur thermique selon une pression de suralimentation de consigne mettant en œuvre un tel procédé de calcul de puissance de consigne d’une turbine, ceci préférentiellement lors d’une phase transitoire de fonctionnement du moteur thermique et du turbocompresseur.

[0002] Les niveaux de performance requis pour les fonctions de contrôle d’un turbocompresseur étant de plus en plus exigeants, il est d’intérêt de bien connaître l’état du turbocompresseur à contrôler, en stabilisé et en transitoire.

[0003] Fréquemment, le contrôle commande d’un moteur turbocompressé, aussi bien à allumage commandé ou à allumage par compression, intègre une fonction de pilotage de la pression de suralimentation basée sur des estimateurs.

[0004] Quand la turbine comprend un système de géométrie variable ou une soupape de décharge, la position de la géométrie variable ou de la soupape de décharge de cette turbine est nécessaire pour réguler du mieux que possible la pression de suralimentation de consigne afin de maîtriser la recirculation des gaz d’échappement à l’admission du moteur, quand présente notamment pour un moteur à allumage commandé, de même que le débit d’air et la richesse, donc les émissions de polluants au niveau du moteur.

[0005] Ceci vaut aussi pour le respect des critères de contrainte au niveau du turbocompresseur que sont notamment la pression en amont de la turbine, la pression en aval du compresseur, le pompage du compresseur et un sur-régime du turbocompresseur.

[0006] La présente invention s’adresse principalement à des moteurs suralimentés disposant d’une structure de régulation de pression de suralimentation, c’est-à-dire que la position de la géométrie variable ou de la soupape de décharge est estimée via des équations physiques.

[0007] Ces équations permettent d’estimer un ratio de détente, dans le cas d’une géométrie variable ou un débit passant dans la turbine, dans le cas d’une soupape de décharge, nécessaires à la turbine afin de réaliser la pression de suralimentation de consigne.

[0008] Pour cela, il est connu aussi bien pour des moteurs à allumage par compression qu’à allumage commandé d’utiliser une relation associant la puissance de la turbine à la puissance du compresseur.

[0009] La figure 1 montre un moteur thermique 1 avec un turbocompresseur 2, 3. Le compresseur 2 est placé dans une ligne d’admission d’air 4 au moteur thermique 1 en se trouvant en amont d’un doseur d’air 7 et d’un refroidisseur d’air de suralimentation 8 et en aval d’un filtre à air 9.

[0010] La turbine 3 est placée dans une ligne d’échappement 5 du moteur thermique 1 en aval d’un élément de dépollution 10 et en amont d’une vanne de recirculation 6a des gaz d’échappement vers l’admission du moteur faisant partie d’une ligne de recirculation 6 des gaz d’échappement vers l’admission du moteur qui est optionnelle en étant utilisée fréquemment en association avec un moteur thermique 1 à allumage par compression.

[0011] Le compresseur 2 et la turbine 3 sont reliés par un arbre 11 de turbocompresseur.

[0012] Selon cet état de la technique, une unité de contrôle moteur calcule une pression de suralimentation Psur et une pression de suralimentation de consigne Psur cons. A partir de la puissance de consigne du compresseur P2 cons, il est calculé une puissance de consigne de la turbine P3 cons sachant qu’il est supposé que la puissance de consigne du compresseur P2 cons est égale à la puissance de consigne de la turbine P3 cons, ce qui est parfois inexact notamment lors d’un régime transitoire.

[0013] A partir de la puissance de la turbine de consigne P3 cons, il est adapté une position de la géométrie variable de la turbine 3 ou d’une soupape de décharge Pos tgv sd équipant la turbine 3.

[0014] Les équations utilisées sont une équation relative à la puissance de la turbine de consigne qui est supposée être égale à la puissance du compresseur de consigne soit:

Puissance_{turbineconsigne} = Puissance_{compresseurconsigne} la puissance du compresseur de consigne étant donnée par l’équation suivante :

(Y air-1 \ PiC T^air — IJ r uissunce_{compresseurcons e} — '1 compresseur

PiC étant un ratio de compression du compresseur, Qair consigne un débit d’air de consigne, Tamontcompresseur une température en amont du compresseur, yair l’indice adiabatique de l’air ou coefficient adiabatique et Cpair la chaleur massique de l’air à pression constante.

[0015] A partir de l’équilibre du turbocompresseur, on peut donc déduire un débit de gaz brûlés nécessaire à la turbine si on connaît son ratio de détente, ce qui est le cas pour une soupape de décharge ou un ratio de détente si on connaît le débit à la turbine, ce qui est le cas pour une turbine équipée d’une géométrie variable.

[0016] Comme précédemment mentionné, le modèle selon l’état de la technique néglige l’inertie du turbocompresseur. Cela n’a pas d’impact en stabilisé car le régime du turbocompresseur est constant, il n’y a donc pas de puissance liée à son accélération.

[0017] Par contre dans une phase transitoire, cela pourrait être très utile afin de rendre la réponse de la régulation de pression de suralimentation plus rapide. En effet si le régime du turbocompresseur doit augmenter, alors il faut que la turbine fournisse à la fois la puissance demandée au compresseur, mais aussi la puissance nécessaire à l’élévation du régime de turbocompresseur.

[0018] Dans l’autre sens, si le régime du turbocompresseur doit diminuer, la diminution du régime de turbocompresseur permettra de fournir une partie de la puissance nécessaire au compresseur, alors la turbine devra fournir une énergie plus faible que celle demandée au compresseur.

[0019] Le document FR-A-3 059 713 décrit un organe de commande capable de détecter les régimes transitoires lors de fortes accélérations. En effet, lors de régimes stabilisés, cet organe impose un réglage du compresseur selon une première cartographie. Cependant, lors d’une détection de brusque accélération, traduit par un régime transitoire, une seconde cartographie prend le pas sur la première et impose de nouveaux réglages sur le compresseur en prenant en compte les réglages de la première cartographie.

[0020] A fur et à mesure que le régime transitoire tend vers un régime stabilisé, la seconde cartographie s’efface pour laisser la première cartographie imposer ses réglages.

[0021 ] Si ce document divulgue des capacités de basculement entre régimes stabilisés et transitoires d’un organe de commande ainsi que les méthodes de détection de ce basculement, c’est uniquement le compresseur qui est l’objet de réglage et non la turbine.

[0022] Le problème à la base de la présente est, pour un moteur thermique turbocompressé, de calculer le plus précisément possible la puissance de la turbine de consigne en fonction de la puissance du compresseur de consigne, ceci notamment dans des phases transitoires de fonctionnement du moteur thermique.

[0023] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un procédé de calcul d’une puissance de consigne d’une turbine dans un turbocompresseur associé à un moteur thermique, la turbine étant placée dans une ligne d’échappement du moteur thermique et un compresseur du turbocompresseur étant placé dans une ligne d’admission d’air en entrée du moteur thermique, la turbine et le compresseur étant reliés par un arbre de turbocompresseur, la puissance de turbine de consigne étant calculée en fonction d’une puissance du compresseur de consigne, caractérisé en ce que la puissance de turbine de consigne est une somme de la puissance du compresseur de consigne et d’une puissance liée à une accélération de l’arbre de turbocompresseur de consigne et calculée en fonction d’une accélération de l’arbre de turbocompresseur de consigne.

[0024] L’invention consiste à calculer la puissance liée à la variation du régime du turbocompresseur en prenant en compte accélération de l’arbre de turbocompresseur de consigne, avantageusement aussi bien pendant des phases transitoires d’accélération ou des phases transitoires de décélération.

[0025] Cette puissance liée à la variation du régime du turbocompresseur en prenant en compte l’accélération de l’arbre de turbocompresseur peut ensuite être intégrée dans le bilan du turbocompresseur afin d’adapter la puissance à récupérer au niveau de la turbine.

[0026] Ceci permet d’améliorer la structure de contrôle de la pression de suralimentation en intégrant une partie transitoire qui n’est pas incluse actuellement, ce qui sera mentionné dans le procédé de régulation d’une pression de suralimentation en air à une admission d’air d’un moteur thermique selon une pression de suralimentation de consigne. Cela permet d’avoir une réponse plus dynamique du contrôle de la pression de suralimentation.

[0027] L’idée à la base de la présente invention part d’une nouvelle équation entre la puissance du compresseur de consigne et la puissance de la turbine de consigne en prenant en compte la puissance d’accélération de l’arbre du turbocompresseur et de concevoir une modélisation du régime de turbocompresseur courant, c’est-à-dire celui qui est vu par le contrôle à un instant t et le régime de turbocompresseur tel qu’attendu en stabilisé.

[0028] Avantageusement, l’accélération de l’arbre de turbocompresseur de consigne est calculée en fonction d’un régime du turbocompresseur de consigne et d’un régime du turbocompresseur modélisé de consigne.

[0029] Avantageusement, un régime du turbocompresseur modélisé de consigne corrigé et courant Nturbo cor courant est donné par une cartographie en fonction d’un débit d’air dans le compresseur corrigé courant Q compresseur cor courant et d’un ratio de compression du compresseur PiCcourant selon l’équation suivante :

^Nturbo_corcourant = f (Qcompresseur^_courant’ ^PlCcourant) un régime du turbocompresseur réel courant Nturbo réel courant étant donné en fonction du régime du turbocompresseur modélisé de consigne Nturbo cor courant, de la température en amont du compresseur réelle Tamontcompresseur réelle et d’une température de référence Tref par l’équation suivante :

ï^Pamontcompresseur_r/._Piip

Nturbo , = ^Nturbo X --------^ree^-courant ^cor courant 1 [0030] Avantageusement, le régime du turbocompresseur corrigé de consigne N turbo cor consigne est calculé selon l’équation suivante, Q compresseur cor consigne étant le débit du compresseur de consigne corrigé et PiCconsigne un ratio de compression de consigne du compresseur:

Nturbo,,,_r ~ f \Q compresseur_rnr > PiCconsigne) ^CUI consigne \ ^{r CUI} consigne ^a / un régime du turbocompresseur réel de consigne Nturbo réel consigne étant donné en fonction du régime du turbocompresseur corrigé de consigne modélisé Nturbo cor consigne, de la température en amont du compresseur réelle Tamontcompresseur réelle et d’une température de référence Tref par l’équation suivante :

JT ¹ amontcompresseur_r^_en_e m

ref [0031] Avantageusement, une accélération du turbocompresseur de consigne AccélérationTurbocompresseur consigne est donnée selon le régime du turbocompresseur réel de consigne Nturbo réel consigne, le régime du turbocompresseur réel courant Nturbo réel courant, Atmontée_régime étant un intervalle de temps de montée en régime du turbocompresseur, calibrable en fonction d’une réponse souhaitée pour une régulation d’une pression de suralimentation à une admission du moteur thermique, par l’équation suivante :

_ ^Nturbo^eiconsigne ^N^rboréelcourant Acceleration_{Turbocompresseurconsigne} “ ^l-montée_rég ime [0032] Avantageusement, une puissance liée à une inertie du turbocompresseur Puissanceinertie étant donnée en fonction d’un couple d’inertie Cinertie et d’une vitesse de rotation du turbocompresseur ω par l’équation suivante :

Puissance_inertie Ci_nern_e x ω comme :

άω

Cinertie J ^x

I étant un moment d’inertie du turbocompresseur, variable physique déterminée lors d’une conception du turbocompresseur et dœ/dt étant une accélération du turbocompresseur, il est obtenu:

άω Puissance_inertie = J x —— x ω dt en remplaçant la vitesse de rotation du turbocompresseur ω par le régime du turbocompresseur réel courant Nturbo réel courant et en dérivant dœ/dt sur l’intervalle de temps de montée en régime Atmontée_régime, dœ variant alors entre le régime du turbocompresseur réel de consigne Nturbo réel consigne et le régime du turbocompresseur réel courant Nturbo réel courant, il est obtenu l’équation suivante :

Puissancei_nerti_e = ^Ntvrboréelcons.gne ^NturborCclcouran[ Δ tmontée_rég ime ^X Nturbo_r courant [0033] Avantageusement, le régime du turbocompresseur de consigne est calculé en fonction d’une pression de suralimentation de consigne à l’admission du moteur thermique.

[0034] Avantageusement, la puissance du compresseur de consigne est calculée en fonction d’une pression de suralimentation de consigne à une admission du moteur thermique.

[0035] L’invention concerne un procédé de régulation d’une pression de suralimentation en air à une admission d’air d’un moteur thermique selon une pression de suralimentation de consigne, caractérisé en ce qu’il met en oeuvre un tel procédé de calcul d’une puissance de consigne d’une turbine pendant une phase transitoire, la turbine étant à géométrie variable ou présentant une soupape de décharge, une position de la géométrie variable ou de la soupape de décharge étant imposée pour une obtention de la puissance de consigne d’une turbine en correspondance avec la pression de suralimentation de consigne.

[0036] Le principal avantage de la présente invention réside en la prise en compte d’une phase transitoire dans le bilan du turbocompresseur ou toute autre situation de vie pour laquelle une accélération de l’arbre du turbocompresseur n’est pas négligeable, afin de calculer la position de la géométrie variable ou de la soupape de décharge à imposer pour la régulation de la pression de suralimentation dans l’admission d’air du moteur thermique.

[0037] Ceci permet d’obtenir une amélioration de la qualité des régulations de pression de suralimentation, notamment en phases transitoires pour lesquelles l’inertie du turbocompresseur était négligée auparavant.

[0038] L’invention concerne aussi un moteur thermique turbocompressé comprenant un turbocompresseur avec au moins une turbine et un compresseur, ladite au moins une turbine étant à géométrie variable ou comprenant une soupape de décharge, une unité de contrôle moteur assurant un pilotage du turbocompresseur en délivrant une puissance de turbine de consigne, une puissance du compresseur de consigne et une pression de suralimentation de consigne, l’unité de contrôle moteur comprenant des moyens d’actionnement d’une position de la géométrie variable ou de la soupape de décharge pour une variation de la puissance de la turbine, le moteur thermique turbocompressé mettant en oeuvre un tel procédé de calcul d’une puissance de consigne d’une turbine ou un tel procédé de régulation d’une pression de suralimentation en air à une admission d’air du moteur thermique en fonction d’une pression de suralimentation de consigne, caractérisé en ce que l’unité de contrôle moteur comprend des moyens de calcul d’une puissance liée à une accélération de l’arbre de turbocompresseur de consigne et des moyens d’ajout de la puissance liée à une accélération à une puissance de consigne du compresseur pour une obtention d’une puissance de consigne de la turbine.

[0039] La solution proposée par la présente invention est purement logicielle et permet le contrôle en dynamique de la position de la turbine à géométrie variable ou de la soupape de décharge. Son coût est ainsi réduit et ne demande aucune adaptation des éléments physiques associés au moteur thermique et du moteur thermique lui-même. En effet, Il n’y a pas de coût supplémentaire car il s’agit d’un dispositif logiciel simple à mettre en place.

[0040] 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 :

- la figure 1 est une représentation schématique d’un moteur turbocompressé avec un logigramme de calcul de la puissance de turbine de consigne selon l’état de la technique,

- la figure 2 est une représentation schématique d’un moteur turbocompressé avec un logigramme de calcul de la puissance de turbine de consigne selon la présente invention. [0041] 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. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité.

[0042] Chacune des références aux figures désigne respectivement un même élément. Cependant, dans les équations de la description, certains des éléments sont désignés sous une autre appellation reprenant complètement le nom de l’élément, ce qui n’est pas possible aux figures.

[0043] Le terme accélération recouvre aussi bien une accélération positive qu’une accélération négative comme une décélération.

[0044] La figure 2 reprend essentiellement les caractéristiques de l’ensemble du moteur thermique 1 et du turbocompresseur 2, 3, le procédé de la présente invention étant implémenté dans une unité de contrôle du moteur donc représentant une solution logicielle ne requérant pas de changement des éléments présents dans la ligne d’échappement 5 ou dans la ligne d’admission d’air 4 du moteur thermique 1, notamment en ce qui concerne le compresseur 2 ou la turbine 3.

[0045] C’est donc la partie logicielle représentée par les rectangles reliés par des traits qui différencie la figure 2 de la figure 1, comme il va être expliqué.

[0046] En se référant à la figure 2, la présente invention concerne un procédé de calcul d’une puissance de consigne d’une turbine P3 cons dans un turbocompresseur 2, 3 associé à un moteur thermique 1.

[0047] Le moteur thermique 1 peut être un moteur à allumage par compression, notamment un moteur Diesel ou fonctionnant au gazole ou un moteur thermique 1 à allumage commandé, notamment un moteur à carburant essence ou à mélange contenant de l’essence. Le moteur thermique 1 peut faire partie d’un véhicule automobile, ce qui est une application préférentielle pour la présente invention mais non limitative.

[0048] Comme précédemment mentionné, la turbine 3 est placée dans une ligne d’échappement 5 du moteur thermique 1, un compresseur 2 du turbocompresseur 2, 3 étant placé dans une ligne d’admission d’air 4 en entrée du moteur thermique 1, la turbine 3 et le compresseur 2 étant couplés par un arbre 11 de turbocompresseur, la puissance de turbine de consigne P3 cons étant calculée en fonction d’une puissance du compresseur de consigne P2 cons.

[0049] A la figure 2, comme à la figure 1, une pression de suralimentation Psur est régulée en fonction d’une pression de suralimentation de consigne Psur cons.

[0050] Selon l’invention, la puissance de turbine de consigne P3 cons n’est plus égale à la puissance du compresseur de consigne P2 cons, ce qui est le cas lors d’un régime transitoire et qui était négligé par les procédés de l’état de la technique.

[0051] La puissance de turbine de consigne P3 cons est une somme de la puissance du compresseur de consigne P2 cons et d’une puissance liée à une accélération de l’arbre de turbocompresseur de consigne PAC et calculée en fonction d’une accélération de l’arbre 11 de turbocompresseur de consigne, ce qui est référencé P3 = P2 + PAC à la figure 2.

[0052] La référence C Ac cons indique un calcul d’une accélération de consigne de l’arbre du turbocompresseur. L’accélération de l’arbre 11 de turbocompresseur de consigne peut être calculée en fonction d’un régime du turbocompresseur de consigne Nturbo cons et d’un régime du turbocompresseur modélisé de consigne Nturbo cor cons.

[0053] Le régime du turbocompresseur modélisé de consigne Nturbo cor cons à la figure 2 peut donner un régime de compresseur modélisé corrigé et courant symbolisé par Nturbo cor courant dans certaines des équations suivantes.

[0054] Ce régime de compresseur modélisé corrigé et courant Nturbo cor courant peut être donné par une cartographie en fonction d’un débit d’air dans le compresseur 2 corrigé courant Q compresseur cor courant et d’un ratio de compression du compresseur PiCcourant selon l’équation suivante :

^Nturbo_corcourant = f (Qcompresseur_corcourant> recourant) [0055] Un régime du turbocompresseur réel courant Nturbo réel courant peut être donné en fonction du régime du turbocompresseur modélisé de consigne Nturbo cor courant, de la température en amont du compresseur 2 réelle Tamontcompresseur réelle et d’une température de référence Tref par l’équation suivante :

JT ¹ amontcompresseur_r^_en_eFF [0056] Le régime du turbocompresseur 2, 3 corrigé de consigne N turbo cor consigne peut être calculé selon l’équation suivante, Q compresseur cor consigne étant le débit du compresseur 2 de consigne corrigé et PiCconsigne un ratio de compression de consigne du compresseur 2:

Nturbo_rnr — f ( Qcompresseur_rnr > PiCconsiqne ) consigne \ consigne ^u / [0057] Un régime du turbocompresseur réel de consigne Nturbo réel consigne peut être donné en fonction du régime du turbocompresseur corrigé de consigne modélisé Nturbo cor consigne, de la température en amont du compresseur 2 réelle Tamontcompresseur réelle et d’une température de référence Tref par l’équation suivante :

Nturbo_réel . = Nturbo_cor . * --------F------~ ^ICCiconsigne consigne I ^ref [0058] La température de référence peut être une température de 20°C, ce qui n’est pas limitatif.

[0059] Une accélération du turbocompresseur de consigne AccélérationTurbocompresseur consigne, formant la partie Ac cons à la figure 2 de la référence de calcul de l’accélération de consigne C Ac cons peut être donnée selon le régime du turbocompresseur réel de consigne Nturbo réel consigne, le régime du turbocompresseur réel courant Nturbo réel courant.

[0060] Dans cette équation, Atmontée_régime est un intervalle de temps de montée en régime du turbocompresseur 2, 3, calibrable en fonction d’une réponse souhaitée pour une régulation d’une pression de suralimentation à une admission du moteur thermique 1, ce qui donne:

_Λ ,,, ^NtUrb°réelconsigne ^Nturb°réelcourant

Acceleration_{Turbocompresseurconsigne} — ^{u L}montée_r ég ime [0061 ] Une puissance liée à une inertie du turbocompresseur Puissanceinertie, référencée PAC à la figure 2 en étant équivalente à la puissance d’accélération de consigne, peut être calculée sous la référence C AC cons en fonction d’un couple d’inertie Cinertie et d’une vitesse de rotation du turbocompresseur ω par l’équation suivante :

Puis S ance i_nertie ^inertie ^x [0062] Comme il est connu que :

άω inertie J ^x

J étant un moment d’inertie du turbocompresseur 2, 3, variable physique déterminée lors d’une conception du turbocompresseur 2, 3 et drn/dt étant une accélération du turbocompresseur 2, 3, il est obtenu:

άω Puissancein_erti_e = J x — x ω dt [0063] En remplaçant la vitesse de rotation du turbocompresseur ω par le régime du turbocompresseur réel courant Nturbo réel courant et en dérivant drn/dt sur l’intervalle de temps de montée en régime Atmontée_régime, dm variant alors entre le régime du turbocompresseur réel de consigne Nturbo réel consigne et le régime du turbocompresseur réel courant Nturbo réel courant, il est obtenu l’équation suivante :

Puissanceinertie ⁼ ^Nturboréelcons.gne ^Nturboréelcourant Δ tmontée_rég ime ^X N_tUrbo_r courant [0064] Le régime du turbocompresseur de consigne Nturbo cons peut être calculé en fonction d’une pression de suralimentation de consigne Psur cons à l’admission du moteur thermique 1.

[0065] La puissance du compresseur de consigne P2 cons peut être calculée en fonction d’une pression de suralimentation de consigne Psur cons à une admission du moteur thermique 1.

[0066] Le but de la détermination d’une puissance de turbine 3 est de réguler au plus juste la pression de suralimentation Psur à l’admission d’air du moteur thermique 1. Pour ce faire, l’invention concerne aussi un procédé de régulation d’une pression de suralimentation en air Psur à une admission d’air d’un moteur thermique 1 selon une pression de suralimentation de consigne Psur cons.

[0067] Le procédé de régulation met en oeuvre un tel procédé de calcul d’une puissance de consigne d’une turbine P3 cons pendant une phase transitoire, la turbine 3 étant à géométrie variable ou présentant une soupape de décharge. Une position de la géométrie variable ou de la soupape de décharge Pos tgv sd est imposée pour une obtention de la puissance de consigne d’une turbine P3 cons en correspondance avec la pression de suralimentation de consigne Psur cons.

[0068] L’invention concerne aussi un moteur thermique 1 turbocompressé comprenant un turbocompresseur 2, 3 avec au moins une turbine 3 et un compresseur 2, ladite au moins une turbine 3 étant à géométrie variable ou comprenant une soupape de décharge. Une unité de contrôle moteur assure un pilotage du turbocompresseur 2, 3 en délivrant une puissance de turbine de consigne P3 cons, une puissance du compresseur de consigne P2 cons et une pression de suralimentation de consigne Psur cons.

[0069] L’unité de contrôle moteur comprend des moyens d’actionnement d’une position de la géométrie variable ou de la soupape de décharge Pos tgv sd pour une variation de la puissance de la turbine 3.

[0070] Le moteur thermique 1 turbocompressé met en oeuvre un procédé de calcul d’une puissance de consigne d’une turbine P3 cons ou un procédé de régulation d’une pression de suralimentation en air Psur à une admission d’air du moteur thermique 1 en fonction d’une pression de suralimentation de consigne Psur cons tels que précédemment décrit.

[0071 ] L’unité de contrôle moteur comprend des moyens de calcul d’une puissance liée à une accélération de l’arbre de turbocompresseur de consigne PAC et des moyens d’ajout de la puissance liée à une accélération PAC à une puissance de consigne du compresseur 2 pour une obtention d’une puissance de consigne de la turbine P3 cons.

[0072] L’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemples.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de calcul d’une puissance de consigne d’une turbine (P3 cons) dans un turbocompresseur (2, 3) associé à un moteur thermique (1), la turbine (3) étant placée dans une ligne d’échappement (5) du moteur thermique (1) et un compresseur (2) du turbocompresseur (2, 3) étant placé dans une ligne d’admission d’air (4) en entrée du moteur thermique (1 ), la turbine (3) et le compresseur (2) étant reliés par un arbre (11) de turbocompresseur, la puissance de turbine de consigne (P3 cons) étant calculée en fonction d’une puissance du compresseur de consigne (P2 cons), caractérisé en ce que la puissance de turbine de consigne (P3 cons) est une somme de la puissance du compresseur de consigne (P2 cons) et d’une puissance liée à une accélération de l’arbre de turbocompresseur de consigne (PAC) et calculée en fonction d’une accélération de l’arbre (11) de turbocompresseur de consigne.
2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l’accélération de l’arbre (11) de turbocompresseur de consigne est calculée en fonction d’un régime du turbocompresseur de consigne (Nturbo cons) et d’un régime du turbocompresseur modélisé de consigne (Nturbo cor cons).
3. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel un régime du turbocompresseur modélisé de consigne corrigé et courant Nturbo cor courant est donné par une cartographie en fonction d’un débit d’air dans le compresseur (2) corrigé courant Q compresseur cor courant et d’un ratio de compression du compresseur PiCcourant selon l’équation suivante :

^Nturbo_corcourant = f (Qcompresseur^_courant’ ^PlCcourant) un régime du turbocompresseur réel courant Nturbo réel courant étant donné en fonction du régime du turbocompresseur modélisé de consigne Nturbo cor courant, de la température en amont du compresseur (2) réelle Tamontcompresseur réelle et d’une température de référence Tref par l’équation suivante :

\Tamontcompresseur_r/,_Piip

Nturbo , = ^N _tUrbo X ---------TT-----^ree^-courant ^cor courant 1
4. Procédé selon la revendication precedente, dans lequel le regime du turbocompresseur (2, 3) corrigé de consigne N turbo cor consigne est calculé selon l’équation suivante, Q compresseur cor consigne étant le débit du compresseur (2) de consigne corrigé et PiCconsigne un ratio de compression de consigne du compresseur (2):

Nturbo,_nr ~ f \ Qcompresseur_rnr > PiCconsiane ) un régime du turbocompresseur réel de consigne Nturbo réel consigne étant donné en fonction du régime du turbocompresseur corrigé de consigne modélisé Nturbo cor consigne, de la température en amont du compresseur (2) réelle Tamontcompresseur réelle et d’une température de référence Tref par l’équation suivante :

i Tamontcompresseur répiip

Nturbo_réel . =N_turbOcor . X ---------r------— ^ICCiconsigne consigne I ^ref
5. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, une accélération du turbocompresseur de consigne AccélérationTurbocompresseur consigne est donnée selon le régime du turbocompresseur réel de consigne Nturbo réel consigne, le régime du turbocompresseur réel courant Nturbo réel courant, Atmontée_régime étant un intervalle de temps de montée en régime du turbocompresseur (2, 3), calibrable en fonction d’une réponse souhaitée pour une régulation d’une pression de suralimentation (Psur) à une admission du moteur thermique (1), par l’équation suivante :

_Λ ,,, ^Nturb°réelconsigne ~ ^Nturboréelcourant

Acceleration_{Turbocompresseurconsigne} — ^{u L}montée_rég ime
6. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, une puissance liée à une inertie du turbocompresseur Puissanceinertie étant donnée en fonction d’un couple d’inertie Cinertie et d’une vitesse de rotation du turbocompresseur ω par l’équation suivante :

Puis S ance i_nertie ^inertie X comme :

r.

''inertie άω dt / étant un moment d’inertie du turbocompresseur (2, 3), variable physique déterminée lors d’une conception du turbocompresseur (2, 3) et drn/dt étant une accélération du turbocompresseur (2, 3), il est obtenu:

άω

Puissance_inertie = J x —— x ω at en remplaçant la vitesse de rotation du turbocompresseur ω par le régime du turbocompresseur réel courant Nturbo réel courant et en dérivant drn/dt sur l’intervalle de temps de montée en régime Atmontée_régime, dm variant alors entre le régime du turbocompresseur réel de consigne Nturbo réel consigne et le régime du turbocompresseur réel courant Nturbo réel courant, il est obtenu l’équation suivante :

_n . _ , ^Nturbo^eiconsigne ^N^rboréelcourant

Puissance_inertie J x x S_turbOréel “ ^Lmontée_rég ime
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel le régime du turbocompresseur de consigne (Nturbo cons) est calculé en fonction d’une pression de suralimentation de consigne (Psur cons) à l’admission du moteur thermique (1).
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la puissance du compresseur de consigne (P2 cons) est calculée en fonction d’une pression de suralimentation de consigne (Psur cons) à une admission du moteur thermique (1).
9. Procédé de régulation d’une pression de suralimentation en air (Psur) à une admission d’air d’un moteur thermique (1 ) selon une pression de suralimentation de consigne (Psur cons), caractérisé en ce qu’il met en oeuvre un procédé de calcul d’une puissance de consigne d’une turbine (P3 cons) selon l’une quelconque des revendications précédentes pendant une phase transitoire, la turbine (3) étant à géométrie variable ou présentant une soupape de décharge, une position de la géométrie variable ou de la soupape de décharge (Pos tgv sd) étant imposée pour une obtention de la puissance de consigne de la turbine (P3 cons) en correspondance avec la pression de suralimentation de consigne (Psur cons).
10. Moteur thermique (1) turbocompressé comprenant un turbocompresseur (2, 3) avec au moins une turbine (3) et un compresseur (2), ladite au moins une turbine (3) étant à géométrie variable ou comprenant une soupape de décharge, une unité de contrôle moteur assurant un pilotage du turbocompresseur (2, 3) en délivrant une puissance de turbine de consigne (P3 cons), une puissance du compresseur de consigne (P2 cons) et une pression de suralimentation de consigne (Psur cons), l’unité de contrôle moteur comprenant des moyens d’actionnement d’une position de la géométrie variable ou de la soupape de décharge (Pos tgv sd) pour une variation de la puissance de la turbine 5 (3), le moteur thermique (1) turbocompressé mettant en œuvre un procédé de calcul d’une puissance de consigne d’une turbine (P3 cons) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 ou un procédé de régulation d’une pression de suralimentation en air (Psur) à une admission d’air du moteur thermique (1) en fonction d’une pression de suralimentation de consigne (Psur cons) selon la revendication 9, caractérisé en ce que 10 l’unité de contrôle moteur comprend des moyens de calcul d’une puissance liée à une accélération de l’arbre (11) de turbocompresseur de consigne (PAC) et des moyens d’ajout de la puissance liée à une accélération (PAC) à une puissance de consigne du compresseur (2) pour une obtention d’une puissance de consigne de la turbine (P3 cons).