FR3090046A1 - PROCEDE DE contrôle D’UN MOTEUR A COMBUSTION ITERNE SURALIMENTE AVEC RECIRCULATION PARTIELLE DES GAZ D’ECHAPPEMENT A L’ADMISSION, ET DISPOSITIF DE MOTORISATION ASSOCIE - Google Patents

PROCEDE DE contrôle D’UN MOTEUR A COMBUSTION ITERNE SURALIMENTE AVEC RECIRCULATION PARTIELLE DES GAZ D’ECHAPPEMENT A L’ADMISSION, ET DISPOSITIF DE MOTORISATION ASSOCIE Download PDF

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Abstract

Dispositif de motorisation (1) d’un véhicule automobile comprenant un moteur (2) à combustion interne du type suralimenté par compresseur (8), ledit moteur étant associé à au moins un circuit de recirculation partielle à basse pression apte à prélever une partie des gaz d’échappement du moteur en un point du circuit d’échappement (4) du moteur situé en aval de la turbine (12) du turbocompresseur (8) et à les réintroduire en un point du circuit d’admission (3) du moteur situé en aval du compresseur (9) du turbocompresseur (8), ledit circuit de recirculation comprenant : au moins une pompe (24) pour prélever lesdits gaz d’échappement en aval de la turbine ; et, des moyens de stockage (26) sous pression et de réintroduction sous pression à l’admission du moteur desdits gaz d’échappement, caractérisé en ce que ledit circuit de recirculation comprend au moins deux réservoirs distincts (26,29) de stockage sous pression et de réintroduction sous pression à l’admission desdits gaz, chacun des deux réservoirs étant apte à stocker des gaz d’échappement du moteur pendant que l’autre réservoir en réintroduit simultanément dans le circuit d’admission du moteur, et que ledit circuit de recirculation comprend en outre des moyens de prélèvement (16) de gaz d’échappement du moteur prélevés à partir d’un autre point du circuit d’échappement situé en amont de ladite turbine (12).

Description

Description
Titre de l’invention : PROCEDE DE contrôle D’UN MOTEUR A COMBUSTION ITERNE SURALIMENTE AVEC RECIRCULATION PARTIELLE DES GAZ D’ECHAPPEMENT A
L’ADMISSION, ET DISPOSITIF DE MOTORISATION ASSOCIE
Domaine technique de l’invention
[0001] La présente invention concerne un procédé de contrôle d’un moteur à combustion interne suralimenté et associé par ailleurs à au moins un circuit de recirculation partielle des gaz d’échappement à l’admission du moteur, plus particulièrement dans le domaine de l’automobile. Elle concerne également un dispositif de motorisation pour la mise en œuvre d’un tel procédé.
Etat de la technique
[0002] De nombreux moteurs à combustion interne suralimentés par turbocompresseur sont équipés d’au moins un circuit de recirculation partielle des gaz d’échappement à l’admission du moteur. Il peut s’agir classiquement d’un circuit de recirculation à haute pression, dans lequel un conduit prélève une partie des gaz de combustion dans le circuit d’échappement du moteur en un point situé en amont de la turbine du turbocompresseur et les renvoie dans le circuit d’admission du moteur situé en aval du compresseur du turbocompresseur, et/ou d’un circuit de recirculation à basse pression, dans lequel un conduit prélève une partie des gaz de combustion dans le circuit d’échappement en un point situé en aval de la turbine et les renvoie dans le circuit d’admission en un point situé en amont du compresseur.
[0003] L’intérêt d’un tel circuit, couramment désigné par le terme de circuit EGR (de l’acronyme en langue anglaise pour : Exhaust Gas Recycling), est largement connu et utilisé sur les moteurs de type diesel pour diminuer les émissions d’oxydes d’azote qui sont produites en abondance dans les gaz de combustion de ces moteurs. Sur les moteurs du type à allumage commandé, c’est-à-dire fonctionnant notamment à l’essence, les circuits EGR viennent aussi à être de plus en plus utilisés afin de diminuer la consommation de carburant du moteur, en diminuant la température de combustion et les pertes par pompage. Il est aussi bien connu qu’un tel circuit classique de recirculation partielle des gaz d’échappement à l’admission subit aux moins les deux contraintes suivantes :
[0004] D’une part, le taux d’EGR, c’est-à-dire la proportion de gaz d’échappement que l’on peut introduire dans les chambres de combustion du moteur, par rapport à la quantité totale de gaz d’admission (air frais et gaz recyclés), est limité par l’écart de pression qui règne entre le point de prélèvement des gaz dans le circuit d’échappement du moteur et le point de réintroduction desdits gaz dans le circuit d’admission. Selon les conditions de fonctionnement du moteur, il se peut que l’écart de pression soit très faible, ce qui ne permet pas de renvoyer à l’admission autant de gaz recyclés qu’il serait souhaitable pour obtenir les meilleures performances du moteur.
[0005] D’autre part, le temps de transfert des gaz d’échappement recyclés entre le circuit d’échappement et les cylindres du moteur est plus long que le temps de transfert de l’air frais vers les cylindres, en raison d’une distance plus importante à parcourir par lesdits gaz que par l’air frais, surtout lorsqu’il s’agit d’un circuit EGR à basse pression. Ainsi, le débit instantané réel de gaz recyclés dans le moteur s’adapte moins vite à sa consigne de débit de gaz recyclés que le débit instantané réel d’air à sa consigne de débit d’air.
[0006] Il résulte de ces deux restrictions qu’un moteur équipé d’un circuit EGR classique n’est pas toujours réglé d’une manière optimale, notamment quand il fonctionne dans des conditions fortement transitoires. Plus précisément, dans ces conditions transitoires, les débits instantanés réels d’air et de gaz d’échappement recyclés ne suivent pas à la même vitesse leurs valeurs de consigne respectives qui sont imposées par un calculateur du moteur en réponse à un changement plus ou moins marqué du point de fonctionnement régime-charge du moteur. En outre, ledit débit réel de gaz recyclés peut rester toujours insuffisant par rapport à ce qui serait souhaitable, si l’écart de pression entre l’échappement et l’admission du moteur est faible, même lorsque le débit atteint une valeur stabilisée. La qualité du mélange dans les chambres de combustion du moteur est alors perturbée, ce qui se traduit par une mauvaise combustion, c’est-à-dire notamment par une augmentation des émissions polluantes d’oxydes d’azote.
[0007] On connaît de l’état de la technique plusieurs dispositifs et procédés qui visent à résoudre ce problème d’adaptation de débit de gaz recyclés, en découplant la phase de production des gaz EGR de la phase de consommation de ces gaz dans le moteur.
[0008] Par exemple, la publication US-A1-20030154716 divulgue un moteur à combustion interne suralimenté par turbocompresseur associé à un circuit de recirculation partielle à basse pression dans lequel le conduit de recirculation comprend une pompe, un réservoir de stockage et une vanne de réglage connectée au moteur. La pompe est apte à prélever une grande quantité de gaz d’échappement en aval de la turbine de manière à remplir le réservoir sous pression. Un clapet anti-retour peut être monté entre la pompe et le réservoir pour éviter le reflux de gaz sous pression du réservoir. Le réservoir est apte à alimenter le circuit d’admission du moteur (en aval du compresseur) grâce à l’ouverture de la vanne de réglage (dite : vanne EGR), dont le degré d’ouverture permet le dosage de la quantité de gaz d’échappement délivrées, compte tenu de la pression dans le réservoir.
[0009] Grâce à la présence de la pompe, un tel dispositif permet d’augmenter les quantités de gaz d’échappement prélevées par rapport aux quantités qui pourraient être prélevées pendant le fonctionnement du moteur de manière classique, c’est-à-dire en mettant seulement à profit l’écart de pression régnant entre le point de prélèvement des gaz et le point de réintroduction à l’admission. Mais il est toujours nécessaire d’utiliser l’énergie de la pompe, qui est produite indirectement par le moteur, ce qui entraîne une hausse de la consommation de carburant du moteur.
[0010] Grâce à la présence du réservoir sous pression et à sa proximité par rapport au moteur, un tel dispositif permet de maîtriser le temps de transfert des gaz d’échappement vers l’admission du moteur, plus précisément d’éliminer le retard du flux des gaz d’échappement par rapport au flux d’air frais. Néanmoins, un tel arrangement ne permet pas de remplir et de décharger simultanément le réservoir sous pression. Il est nécessaire pour maîtriser la pression dans le réservoir de prévoir en alternance des phases de fonctionnement au cours desquelles on remplit le réservoir en actionnant la pompe, tout en maintenant la vanne EGR fermée, et d’autres phases de fonctionnement au cours desquelles la pompe est à l’arrêt et on alimente le moteur en gaz d’échappement recyclés (gaz EGR) dans des proportions données en ouvrant la vanne EGR et en ajustant sa position. Le moteur est alors privé de gaz EGR pendant la durée des phases de remplissage, ce qui conduit à des émissions accrues d’oxydes d’azote pendant ces phases si le moteur est amené à fonctionner sur un point de fonctionnement fortement émissif en oxydes d’azote.
Présentation de l’invention
[0011] L’invention propose de remédier de manière efficace aux défauts des dispositifs connus des circuits de recirculation des gaz d’échappement, notamment des dispositifs qui comprennent des moyens de stockage sous pression et de délivrance desdits gaz.
[0012] Elle propose pour cela un dispositif de motorisation d’un véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne du type suralimenté par turbocompresseur, ledit moteur étant associé à au moins un circuit de recirculation partielle à basse pression apte à prélever une partie des gaz d’échappement du moteur en un point du circuit d’échappement du moteur situé en aval de la turbine du turbocompresseur et à les réintroduire en un point du circuit d’admission du moteur situé en aval du compresseur du turbocompresseur, ledit circuit de recirculation comprenant au moins une pompe pour prélever lesdits gaz d’échappement en aval de la turbine et des moyens de stockage et de réintroduction sous pression à l’admission du moteur desdits gaz d’échappement.
[0013] La principale caractéristique du dispositif selon l’invention est que ledit circuit de re circulation comprend au moins deux réservoirs distincts de stockage sous pression et de réintroduction sous pression à l’admission desdits gaz, chacun des deux réservoirs étant apte à stocker des gaz d’échappement du moteur pendant que l’autre réservoir en réintroduit simultanément dans le circuit d’admission du moteur, et que ledit circuit comprend en outre des moyens de prélèvement de gaz d’échappement du moteur à partir d’un autre point du circuit d’échappement qui est situé en amont de la turbine. Brève description des figures
[0014] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels :
[0015] [fig. 1] est une vue schématique illustrant un dispositif de motorisation selon l’invention, pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention.
[0016] [fig.2] est un logigramme illustrant les différentes étapes d’un procédé de contrôle selon un mode de réalisation de l’invention.
Description détaillée des figures
[0017] La figure 1 représente un dispositif de motorisation 1 apte à la mise en œuvre du procédé selon l’invention, qui équipe notamment un véhicule automobile. Il comprend un moteur à combustion interne 2, par exemple un moteur du type à allumage commandé (fonctionnant notamment à l’essence) ou un moteur du type diesel, suralimenté, qui se présente ici de manière non limitative sous la forme d’un moteur à quatre cylindres en ligne.
[0018] Pour son fonctionnement, un tel moteur 2 aspire de l’air dans le sens de la flèche Fl par l’intermédiaire d’un circuit d’admission 3, et rejette ses gaz de combustion par un circuit d’échappement 4 afin de les diriger vers un ou plusieurs dispositifs de dépollution 5 des gaz de combustion du moteur puis de les évacuer dans l’atmosphère extérieure dans le sens de la flèche F2.
[0019] Le moteur consomme également du carburant, qui est amené au moteur grâce à un système d’injection (non représenté) comprenant par exemple au moins un injecteur de carburant par cylindre apte à injecter le carburant directement dans chacun des cylindres.
[0020] Dans le circuit d’admission d’air 3, un filtre à air 7 permet d’éliminer les poussières contenues dans l’air. S’agissant dans le cadre de l’invention d’un moteur 2 suralimenté, le moteur 2 comprend par ailleurs un turbocompresseur 8 dont le compresseur 9 est monté en aval du filtre à air 7. De plus, il est possible qu’un échangeur de température 10 soit disposé à l’aval du compresseur 8. Le circuit d’amission 3 peut encore comprendre, en aval du compresseur 9, une vanne de réglage (non représentée) du débit des gaz entrant dans le moteur 2. Il comprend ensuite un collecteur d’admission
11, ou répartiteur 11, du moteur, apte à répartir l’air en provenance du compresseur dans les différents cylindres du moteur.
[0021] Le compresseur 9 est entraîné par une turbine 12 du turbocompresseur 8, par l’intermédiaire d’un arbre commun 13. La turbine 12 est montée dans le circuit d’échappement 4 du moteur, en aval d’un collecteur d’échappement 14 du moteur, plus précisément entre le collecteur d’échappement 14 et le dispositif de dépollution 5.
[0022] Les gaz d’échappement du moteur qui ne sont pas destinés à être recyclés sont rejetés dans l’atmosphère extérieure après avoir successivement traversé le collecteur d’échappement 14, la turbine 12, le dispositif de dépollution 5, et finalement une vanne à l’échappement 15 qui permet d’ajuster la contrepression du moteur.
[0023] Dans le cadre de l’invention, le circuit d’échappement 4 comprend un circuit de recirculation des gaz d’échappement (circuit EGR) spécifique.
[0024] Ce circuit de recirculation comprend deux branches distinctes 16,17 de prélèvement des gaz dans le circuit d’échappement du moteur, qui débouchent à une extrémité d’une conduite de prélèvement commune 18. Celle-ci se scinde, à son autre extrémité, en deux branches distinctes de stockage 19,20 sous pression des gaz d’échappement provenant de l’une ou de l’autre des deux branches de prélèvement 16,17. Les deux branches de stockage 19,20 se rejoignent, à leur autre extrémité, en une conduite commune de délivrance des gaz recyclés 21 au moteur qui est pourvue d’une vanne de réglage de débit 22, qui débouche en un point du circuit d’admission 3 situé en aval du compresseur 9, de manière non limitative directement dans le répartiteur 11 comme il est représenté sur la figure 1.
[0025] On décrit maintenant plus en détails les différentes branches du circuit de recirculation des gaz d’échappement.
[0026] La turbine 12 est associée à une branche de dérivation, qui contourne ladite turbine et qui comporte une vanne de décharge à l’échappement (ou vanne « waste gate » d’après sa désignation en anglais) 23 pour pouvoir ajuster l’énergie apportée par les gaz d’échappement à la turbine 12 et qui est ensuite transférée au compresseur 9. Cette dérivation permet aussi d’éviter une pression trop élevée en amont de la turbine 12, qui risquerait d’endommager cette dernière.
[0027] Dans les moteurs suralimentés connus de l’état de la technique, la branche de dérivation prend naissance juste en amont de la turbine, et son autre extrémité, c’est-à-dire l’extrémité aval dans le sens de circulation des gaz, débouche à proximité de la sortie de la turbine, en amont des dispositifs de dépollution 5. Selon l’invention au contraire, la branche de contournement de la turbine constitue la première branche 16 de prélèvement des gaz d’échappement. En d’autres termes, elle prend naissance en amont de la turbine, mais son extrémité aval débouche dans la conduite de prélèvement commune 18. En outre, pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention, la branche de dérivation comprend des moyens de détermination (non représentés) de la dépression ΔΡ régnant aux bornes de la turbine, par exemple un capteur de dépression ou un capteur de pression amont et un capteur de pression aval.
[0028] La deuxième branche de prélèvement 17 prend naissance en un point du circuit d’échappement situé en aval du dispositif de dépollution 5, et son autre extrémité débouche dans la conduite de prélèvement commune 18. Elle comprend une pompe 24, par exemple une pompe électrique dont l’énergie provient d’une batterie du véhicule.
[0029] Une première branche de stockage 19 comprend, d’amont en aval, une première vanne d’entrée 25, par exemple une vanne tout ou rien (vanne « on-off ») ou encore un clapet anti-retour, un premier réservoir 26, et une première vanne de sortie 27, par exemple une vanne tout-ou-rien. En outre, pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention, la première branche de stockage comprend des moyens de détermination (non représentés) de la pression Pi régnant dans le premier réservoir 26, par exemple un capteur de pression.
[0030] Une deuxième branche de stockage 20 comprend, d’amont en aval, une deuxième vanne d’entrée 28, par exemple une vanne tout ou rien (vanne « on-off ») ou encore un clapet anti-retour, un deuxième réservoir 29, et une deuxième vanne de sortie 30, par exemple une vanne tout-ou-rien. En outre, pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention, la deuxième branche de stockage comprend des moyens de détermination (non représentés) de la pression P2 régnant dans le deuxième réservoir 29, par exemple un capteur de pression.
[0031] On comprend de la description du circuit de recirculation qui précède, que les deux réservoirs 26,29 peuvent être remplis par des gaz qui proviennent soit de la première branche de prélèvement 16 sous l’effet de la pression des gaz régnant en amont de la turbine 12, soit de la deuxième branche de prélèvement 17 grâce à l’aspiration des gaz d’échappement par la pompe 24. D’autre part, les gaz d’échappement recyclés à l’admission peuvent provenir soit de la première branche de stockage 19, soit de la deuxième branche de stockage 20, par la conduite de délivrance 21.
[0032] Un tel dispositif présente les deux avantages suivants : D’une part, on peut simultanément remplir l’un des deux réservoirs 26,29 tout en alimentant le moteur en gaz recyclés à partir de l’autre réservoir (qui n’est pas en charge), et cela de manière alternative, ce qui évite des interruptions d’alimentation du moteur en gaz d’échappement recyclés. D’autre part, dès que la pression en amont de la turbine est supérieure à un seuil minimal (ce qui se présente notamment sur les points de fonctionnement à forte charge et/ou à haut régime du moteur) et que la vanne de décharge 23 est ouverte, on peut utiliser gratuitement l’énergie des gaz circulant dans la première branche de prélèvement pour remplir l’un ou l’autre des réservoirs. On entend par « gratuitement » le fait qu’on peut remplir l’un ou l’autre des réservoirs sans avoir besoin d’utiliser la pompe, au lieu de perdre cette énergie des gaz d’échappement en les évacuant dans l’atmosphère extérieure. On économise donc de l’énergie et on limite la consommation de carburant du moteur.
[0033] La figure 2 illustre de manière plus détaillée les étapes d’un mode de réalisation du procédé de contrôle du moteur selon l’invention, utilisant un tel dispositif.
[0034] Le procédé proprement dit est itératif à partir d’une étape 1000 qui débute au démarrage du véhicule, et il est mis en œuvre pendant toute la durée du fonctionnement du moteur, par un calculateur du moteur. Il est précédé d’une étape d’initialisation 100 dont l’utilité sera expliquée par la suite.
[0035] Le procédé comprend une première étape 1000 de détermination d’une consigne de couple moteur C et d’une valeur de régime du moteur N. La consigne de couple peut par exemple être déterminée par le calculateur en fonction d’une valeur de l’enfoncement de la pédale d’accélérateur du véhicule par le conducteur et de la valeur courante du régime mesurée par un capteur.
[0036] Le procédé se poursuit par une étape 1100 au cours de laquelle le calculateur du moteur établit une valeur de consigne de débit d’air Qair, une valeur de consigne de débit de gaz recyclés (ou : gaz EGR) Qegr, et une valeur de consigne de débit de carburant Qcarb correspondant au point de fonctionnement régime-charge déterminé à l’étape 1000.
[0037] Le procédé se poursuit ensuite par une étape 1200 au cours de laquelle le calculateur déduit des consignes de l’étape 1100 des consignes de paramètres de fonctionnement du moteur aptes à être obtenues par le réglage de la position d’actionneurs du moteurs : par exemple, une consigne de pression de suralimentation Psurab qui correspond à une position de la vanne de décharge (vanne waste gate) 23 de la turbine, une consigne de position d’ouverture aegr de la vanne EGR 22, et une consigne de temps d’injection tinj des injecteurs de carburant. Bien entendu, d’autres paramètres peuvent aussi être considérés, par exemple la position d’un boîtier-papillon dans le cas d’un moteur à allumage commandé. Le calculateur pilote alors les actionneurs correspondants du moteur vers leur position de consigne.
[0038] Le procédé se poursuit par une étape 1300 au cours de laquelle on mesure la pression Pi des gaz d’échappement régnant dans le premier réservoir de stockage 26 et la pression P2 des gaz d’échappement régnant dans le deuxième réservoir de stockage 29.
[0039] Il est à noter que la capacité de chacun des réservoirs 26,29 à délivrer des gaz EGR à l’admission du moteur dépend du fait que la pression des gaz stockés en son sein est supérieure à un seuil minimal de pression (noté Pimin pour le premier réservoir 26 et P 2min pour le deuxième réservoir 29). Quand ladite pression baisse jusqu’à atteindre ledit seuil minimal de pression est atteint, la délivrance des gaz EGR n’est plus possible et s’arrête.
[0040] Il est aussi à noter qu’un réservoir peut être rempli tant que la pression des gaz EGR stockés est inférieure à un seuil maximal de pression (noté Pimax pour le premier réservoir 26 et P2max pour le deuxième réservoir 29). Quand ladite pression n’est plus inférieure audit seuil, il convient d’arrêter de continuer de remplir ledit réservoir pour des raisons de fiabilité et de sécurité.
[0041] Dans la suite, on dira qu’un réservoir est vide quand sa pression n’est plus supérieure au seuil minimum P|mm,P2miri. et qu’il est plein quand sa pression n’est plus inférieure au seuil maximum Pimax,P2max.
[0042] Comme les étapes suivantes vont le décrire, le procédé consiste, alternativement : [0043] -à remplir le premier réservoir tout en prélevant des gaz EGR nécessaires au fonctionnement du moteur sur le deuxième réservoir, jusqu’à ce que le premier réservoir soit plein, ou jusqu’à ce que le deuxième réservoir soit vide avant que le premier soit complètement plein (cette dernière situation rendant impossible la délivrance de gaz EGR depuis le deuxième réservoir) ; et,
[0044] -de manière symétrique, à remplir le deuxième réservoir jusqu’à ce qu’il soit plein, ou jusqu’à ce que le premier réservoir soit vide avant que le deuxième soit complètement plein (cette dernière situation rendant impossible la délivrance de gaz EGR depuis le premier réservoir).
[0045] Dans chaque phase, le remplissage du réservoir se fait par la branche de dérivation de la turbine (c’est-à-dire par la vanne « waste gate » 23) si la dépression aux bornes de la turbine est suffisante, sinon par la deuxième branche 17 (« par la pompe »). En d’autres termes, à partir d’un instant donné où on alimente le moteur en gaz EGR à partir d’un réservoir donné (qu’il s’agisse du premier ou du deuxième), on continue d’alimenter le moteur par ce même réservoir tant que cela est possible, puis, quand cela devient impossible, on bascule l’alimentation en gaz EGR du moteur sur l’autre réservoir et on recommence à remplir le réservoir qui avait été mis dans l’incapacité de fournir des gaz EGR.
[0046] Plus précisément, le procédé se poursuit par une première étape de test 1400 au cours de laquelle le calculateur vérifie si la double condition suivante est remplie :
[0047] -La pression Pi dans le premier réservoir est strictement inférieure à un seuil maximal Plmax (i.e. : elle n’est pas égale au seuil, donc le premier réservoir n’est pas plein) ; et,
[0048] -La pression P2 dans le deuxième réservoir est strictement supérieure à un seuil minimal P2min (i.e. : elle n’est pas égale au seuil, donc le deuxième réservoir n’est pas vide).
[0049] Si tel est le cas, le procédé oriente vers l’étape 1500 dans laquelle on détermine une valeur de l’écart de pression ΔΡ régnant aux bornes de la turbine. Le procédé se poursuit par une deuxième étape de test 1600 au cours de laquelle on compare cette pression différentielle à un seuil APS.
[0050] Si la pression différentielle est supérieure ou égale audit seuil, le procédé se poursuit par une étape 1700 au cours de laquelle on remplit le premier réservoir 26 par la première branche de prélèvement 16, et on introduit des gaz EGR dans le moteur en vidant (partiellement) le deuxième réservoir 29. Pour cela, le calculateur arrête la pompe 24, ouvre la première vanne d’entrée 25, ferme la première vanne de sortie 27, ferme la deuxième vanne d’entrée 28, et ouvre la deuxième vanne de sortie 30. La quantité d’EGR est ajustée par la position aegr de la vanne EGR 22 correspondante (étape 1200 du procédé vers laquelle le procédé itératif oriente), cette position dépendant de la pression P2des gaz dans le deuxième réservoir.
[0051] Si au contraire la pression différentielle est inférieure audit seuil, le procédé se poursuit par une étape 1800 au cours de laquelle on remplit le premier réservoir 26 par la deuxième branche de prélèvement 17, et on introduit des gaz EGR dans le moteur en vidant (partiellement) le deuxième réservoir 29. Pour cela, le calculateur actionne la pompe 24, ouvre la première vanne d’entrée 25, ferme la première vanne de sortie 27, ferme la deuxième vanne d’entrée 28, et ouvre la deuxième vanne de sortie 30. La quantité d’EGR est encore ajustée par la position aegr de la vanne EGR 22 correspondante (étape 1200 du procédé vers laquelle le procédé itératif oriente), cette position dépendant de la pression P2 des gaz dans le deuxième réservoir.
[0052] A l’issue de l’étape 1700 ou de l’étape 1800, le procédé reprend à l’étape 1000.
[0053] Dans le cas où l’une au moins des deux conditions de la première étape de test 1400 n’est pas remplie (i.e. : le premier réservoir est plein, ou le deuxième réservoir est vide), le procédé oriente vers une étape 1900 de détermination de la pression différentielle courante aux bornes de la turbine similaire à l’étape 1500, puis vers une troisième étape 2000 de comparaison de ladite pression différentielle avec un seuil minimum, similaire à la deuxième étape de test 1600.
[0054] Si ladite pression différentielle est supérieure ou égale audit seuil, le procédé oriente vers une étape 2100 au cours de laquelle on remplit le deuxième réservoir 29 par la première branche de prélèvement 16, et on introduit des gaz EGR dans le moteur en vidant (partiellement) le premier réservoir 26. Pour cela, le calculateur arrête la pompe 24, ferme la première vanne d’entrée 25, ouvre la première vanne de sortie 27, ouvre la deuxième vanne d’entrée 28, et ferme la deuxième vanne de sortie 30. La quantité d’EGR sera ajustée par la position aegr de la vanne EGR 22 correspondante (étape 2500 du procédé vers laquelle le procédé oriente par la suite), cette position dépendant, contrairement au cas de l’étape 1700, de la pression Pi des gaz dans le premier réservoir 26.
[0055] Si au contraire la pression différentielle est inférieure audit seuil, le procédé se poursuit par une étape 2200 au cours de laquelle on remplit le deuxième réservoir 29 par la deuxième branche de prélèvement 17, et on introduit des gaz EGR dans le moteur en vidant (partiellement) le premier réservoir 26. Pour cela, le calculateur actionne la pompe 24, ferme la première vanne d’entrée 25, ouvre la première vanne de sortie 27, ouvre la deuxième vanne d’entrée 28, et ferme la deuxième vanne de sortie. La quantité d’EGR est encore ajustée par la position aegr de la vanne EGR 22 correspondante (étape 2500 du procédé) cette position dépendant de la pression Pi des gaz dans le premier réservoir.
[0056] A l’issue de l’étape 2100 ou de l’étape 2200, le procédé se poursuit par une étape 2300, similaire à l’étape 100, de détermination du point de fonctionnement du moteur (consigne de couple C et régime N).
[0057] Il se poursuit ensuite par une étape 1400 similaire à l’étape 1100, au cours de laquelle le calculateur du moteur établit une valeur de consigne de débit d’air Qair, une valeur de consigne de débit de gaz recyclés (gaz EGR) Qegr, et une valeur de consigne de débit de carburant Qcarb correspondant au point de fonctionnement régime-charge déterminé à l’étape 1000.
[0058] Le procédé se poursuit ensuite par une étape 2500 similaire à l’étape 1200, au cours de laquelle le calculateur déduit des consignes de l’étape 2400 des consignes de paramètres de fonctionnement du moteur aptes à être obtenues par la position d’actionneurs du moteurs : par exemple, une consigne de pression de suralimentation P surai, qui correspond à une position de la vanne de décharge (vanne waste gate) 23 de la turbine, une consigne de position d’ouverture aegr de la vanne EGR 22, et une consigne de temps d’injection tinj des injecteurs de carburant. Bien entendu, d’autres paramètres peuvent aussi être considérés, par exemple une position de boîtier-papillon dans le cas d’un moteur à allumage commandé. Le calculateur pilote alors les actionneurs correspondants du moteur vers leur position de consigne.
[0059] Le procédé se poursuit par une étape 2600 similaire à l’étape 1300, au cours de laquelle on mesure la pression Pi des gaz d’échappement régnant dans le premier réservoir de stockage 26 et la pression P2 des gaz d’échappement régnant dans le deuxième réservoir de stockage 29.
[0060] Le procédé se poursuit ensuite par une quatrième étape de test 2700 similaire à la première étape de test 1400, au cours de laquelle le calculateur vérifie si la double condition suivante est remplie :
[0061] -La pression P2 dans le deuxième réservoir est strictement inférieure à un seuil maximal P2max (i.e. : elle n’est pas égale au seuil, donc le deuxième réservoir n’est pas plein) ; et,
[0062] -La pression Pi dans le premier réservoir est strictement supérieure à un seuil minimal Pimin (i.e. : elle n’est pas égale au seuil, donc le premier réservoir n’est pas vide).
[0063] Si tel est le cas, le procédé reprend à l’étape 1900 dans laquelle on détermine une valeur de l’écart de pression ΔΡ régnant aux bornes de la turbine, et on continue de remplir le deuxième réservoir tout en vidant le premier.
[0064] En revanche, dans le cas où l’une au moins des deux conditions de la quatrième étape de test 2700 n’est pas remplie (i.e. : le deuxième réservoir est plein, ou le premier réservoir est vide), le procédé reprend à l’étape 1500, si bien qu’on recommence à remplir le premier réservoir au lieu du deuxième, et à vider le deuxième au lieu du premier.
[0065] On comprend de ce qui précède que l’enchaînement des étapes permet de remplir alternativement chacun des deux réservoirs tout en vidant l’autre, ce qui permet à la fois de stocker des gaz EGR tout en en délivrant simultanément au moteur en fonction du besoin de celui-ci.
[0066] Néanmoins, pour que le procédé tel qu’il vient d’être décrit fonctionne parfaitement, il convient qu’au moins l’un des deux réservoirs 26,29 ne soit pas vide lors du démarrage du procédé proprement dit à l’étape 1000, c’est-à-dire, que la pression dans au moins un réservoir soit supérieure au seuil de délivrance des gaz EGR.
[0067] Si tel n’est pas le cas, alors à la première itération du procédé, l’étape 1400 oriente vers l’étape 1900 (à cause de l’insuffisance de pression dans le deuxième réservoir), puis il conduit par la suite à l’étape 2100 ou à l’étape 2200 dans laquelle on devrait commencer à remplir le deuxième réservoir tout en vidant le premier. Mais le pilotage des actionneurs décrit à l’étape 2100 ou à l’étape 2200 pour vider le premier réservoir ne permet de délivrer aucun gaz EGR car la pression est insuffisante également dans le premier réservoir, donc le moteur n’est pas alimenté en gaz EGR du tout.
[0068] Cette première itération de l’étape 2700 oriente alors le procédé vers l’étape 1500 (à cause, au moins, de l’insuffisance de pression dans le premier réservoir, et peut-être aussi du fait que la pression dans le deuxième réservoir est encore très loin d’atteindre sa valeur maximale), puis il conduit par la suite à l’étape 1700 ou à l’étape 1800 dans laquelle on devrait commencer à remplir le premier réservoir tout en vidant le deuxième. L’alimentation en gaz EGR par le deuxième réservoir est possible si la pression dans le deuxième réservoir a été suffisamment augmentée lors du premier remplissage de l’étape 2100 ou 2200. Dans le cas contraire, le moteur continue d’être privé de gaz EGR, et le procédé oriente à nouveau vers l’étape 1900, puis vers un nouveau remplissage du deuxième réservoir, et ainsi de suite.
[0069] On comprend de ce qui précède que, si les deux réservoirs sont vides simultanément au démarrage du procédé, alors le procédé proprement dit peut, en fonction de la rapidité du stockage des gaz et du besoin de consommation desdits gaz par le moteur, passer par une alternance plus ou moins longue de phases de remplissage du deuxième réservoir et de vidange simultanée du premier réservoir, entrecoupées de phases de remplissage du premier réservoir et de vidange simultanée du deuxième réservoir, pendant la durée desquelles aucun gaz EGR n’est en réalité délivré au moteur, ce qui est défavorable aux émissions polluantes ou à la consommation de carburant.
[0070] Pour éviter qu’un tel cas de figure se présente, on peut avantageusement faire précéder le procédé proprement dit (c’est-à-dire : le procédé à partir de l’étape 1000) d’une étape 100 d’initialisation, en réalité une étape d’amorçage, consistant par exemple à remplir au moins partiellement le deuxième réservoir de gaz de gaz recirculés par la pompe lors du premier démarrage à froid du moteur, en procédant à une alternance de courtes phases de remplissage et d’alimentation du moteur en gaz recirculés par le même réservoir pendant les instants qui suivent ledit démarrage, notamment pendant la phase de ralenti avant la mise en mouvement du véhicule. Le besoin en gaz recirculés au démarrage à froid étant alors très faible, on peut facilement commencer à remplir le deuxième réservoir.
[0071] Ainsi, la combustion est toujours améliorée. Il n’est ensuite pas nécessaire de prévoir des remplissages ultérieurs, le dispositif étant apte à remplir les réservoirs plus vite que le moteur n’a de besoin de consommation, notamment grâce à l’emploi de la pompe qui permet d’atteindre une pression et un débit de remplissage élevés.

Claims (1)

  1. Revendications [Revendication 1] Dispositif de motorisation (1) d’un véhicule automobile comprenant un moteur (2) à combustion interne du type suralimenté par compresseur (8), ledit moteur étant associé à au moins un circuit de recirculation partielle à basse pression apte à prélever une partie des gaz d’échappement du moteur en un point du circuit d’échappement (4) du moteur situé en aval de la turbine (12) du turbocompresseur (8) et à les réintroduire en un point du circuit d’admission (3) du moteur situé en aval du compresseur (9) du turbocompresseur (8), ledit circuit de recirculation comprenant : au moins une pompe (24) pour prélever lesdits gaz d’échappement en aval de la turbine ; et, des moyens de stockage (26) sous pression et de réintroduction sous pression à l’admission du moteur desdits gaz d’échappement, caractérisé en ce que ledit circuit de recirculation comprend au moins deux réservoirs distincts (26,29) de stockage sous pression et de réintroduction sous pression à l’admission desdits gaz, chacun des deux réservoirs étant apte à stocker des gaz d’échappement du moteur pendant que l’autre réservoir en réintroduit simultanément dans le circuit d’admission du moteur, et que ledit circuit de recirculation comprend en outre des moyens de prélèvement (16) de gaz d’échappement du moteur prélevés à partir d’un autre point du circuit d’échappement qui est situé en amont de ladite turbine (12). [Revendication 2] Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de prélèvement (16) des gaz d’échappement prélevés à partir d’un point du circuit d’échappement situé en amont de ladite turbine se présentent sous la forme d’une branche de dérivation (16) de la turbine (12) associée à des moyens de détermination de la dépression (ΔΡ) régnant aux bornes de ladite turbine, les gaz d’échappement stockés dans l’un ou l’autre réservoir (26,29) étant prélevés à partir de ladite branche de dérivation (16) quand ladite dépression (ΔΡ) est supérieure ou égale à un seuil, ou à partir de la pompe (24) dans le cas contraire. [Revendication 3] Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le circuit de recirculation partielle des gaz d’échappement comprend une première branche de prélèvement (16) des gaz constituée de ladite branche de dérivation (16) de la turbine et une deuxième branche de prélèvement (17) équipée de ladite pompe (24) prenant naissance en un point du circuit d’échappement situé en aval de dispositifs de dépollution (5) du moteur,
    lesdites deux branches de prélèvement débouchant dans une conduite de prélèvement commune (18) qui se scinde à son autre extrémité en deux branches de stockage (19,20) des gaz comprenant chacune un réservoir (26,29). [Revendication 4] Dispositif selon la revendication 3, dans lequel chaque réservoir (26,29) comprend des moyens de détermination de la pression (Pi,P2) régnant en son sein, chaque réservoir étant apte à stocker des gaz d’échappement lorsque la pression régnant en son sein (Pi,P2) est inférieure à un seuil de pression maximal (Pimax,P2max) et que simultanément a pression régnant au sein de l’autre réservoir reste supérieure à un seuil de pression minimal (P2min,Pimin) pendant que ledit autre réservoir réintroduit des gaz d’échappement à l’admission du moteur. [Revendication 5] Dispositif selon la revendication 4, dans lequel chaque réservoir (26,29) comprend des vannes d’entrée (25,28) et de sortie (27,30), chaque réservoir étant apte à stocker des gaz d’échappement en ouvrant sa vanne d’entrée et en fermant sa vanne de sortie, et apte à délivrer des gaz d’échappement en fermant sa vanne d’entrée et en ouvrant sa vanne de sortie. [Revendication 6] Procédé de contrôle d’un moteur à combustion interne dans un dispositif de motorisation conforme à la revendication 5, comportant au moins : une étape dans laquelle on prélève des gaz d’échappement recirculés du moteur par une pompe ; une étape dans laquelle on stocke lesdits gaz dans un réservoir ; et, une étape dans laquelle on réintroduit lesdits gaz dans le circuit d’admission du moteur, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins : -une étape (1300) au cours de laquelle on détermine la valeur de la pression (Pi,P2) régnant dans chaque réservoir du dispositif ; -une étape (1400) au cours de laquelle on vérifie si, simultanément, la pression régnant dans un premier réservoir (Pi) est inférieure à un seuil de pression maximal (Pimax) et que la pression régnant dans un second réservoir (P2) est supérieure à un seuil de pression minimal (P2min) ; -tant que tel est le cas, une étape (1700,1800) au cours de laquelle on remplit ledit premier réservoir de gaz d’échappement et on vide ledit second réservoir en réintroduisant des gaz d’échappement à l’admission du moteur à partir dudit second réservoir ; -quand tel n’est pas le cas, une étape (2100,2200) au cours de laquelle on remplit ledit second réservoir et on vide ledit premier réservoir ; -une étape (2700) au cours de laquelle on vérifie si, simultanément, la
    [Revendication 7] pression régnant dans ledit second réservoir (P2) est inférieure à un seuil de pression maximal (P2max) et que la pression régnant dans ledit premier réservoir (Pi) est supérieure à un seuil de pression minimal (Pimin) ;
    -tant que tel est le cas, une étape (2100,2200) au cours de laquelle on continue de remplir ledit second réservoir et on vide ledit premier réservoir ; et,
    -quand tel n’est pas le cas, une étape (1700,1800) au cours de laquelle on remplit ledit premier réservoir et on vide ledit second réservoir. Procédé de contrôle selon la revendication 6, comportant en outre une étape de détermination (1500,1900) de la dépression aux bornes de la turbine, et une étape de comparaison (1600,2000) de ladite dépression avec un seuil, les étapes de remplissage de chacun des réservoirs (1700,1800,2100,2200) se faisant à partir de la branche de dérivation de la turbine lorsque ladite dépression est supérieure ou égale audit seuil, ou à partir de la pompe dans le cas contraire.
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