FR3115565A1 - Procédé et système de correction d’une mesure de débit d’air admis dans un moteur à combustion interne - Google Patents

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Abstract

Procédé de correction (100) d’une mesure (S) de débit d’air admis dans un moteur à combustion interne comprenant un premier circuit (34) de recirculation des gaz d’échappement à haute pression comportant une vanne EGR haute pression (V EGR HP) et un deuxième circuit (36) de recirculation des gaz d’échappement à basse pression comportant une vanne EGR basse pression (V EGR BP), dans lequel :- on mesure le débit d’air (S) admis dans le moteur à combustion interne ;- on détermine une valeur estimée du débit d’air (D_est) en fonction de la mesure (S) de débit d’air et de coefficients de linéarisation (ai, bi, ci, di et ei) issus d’un banc d’essai en fonction d’une valeur mesurée de débit d’air et d’une valeur de référence de débit d’air ;- on détermine un facteur de correction en fonction de la charge et du régime du fonctionnement du moteur ; et- on ajoute le facteur de correction (F) à la valeur estimée du débit d’air (D_est). Figure pour l’abrégé : Fig 3

Description

Procédé et système de correction d’une mesure de débit d’air admis dans un moteur à combustion interne
La présente invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne, et plus particulièrement la correction de la mesure du débit d’air entrant dans ledit moteur, en présence de pulsations de pression.
La pollution de l’air fait l’objet des principales préoccupations environnementales de ces dernières années. Maintenir une bonne qualité de l’air est donc devenu l’un des défis environnementaux principaux actuels.
Les normes actuelles de dépollution étant de plus en plus sévères, une précision accrue de la mesure de débit d’air à l’admission est nécessaire.
Afin de limiter les émissions de particules polluantes à l’échappement, un capteur de pression ou un débitmètre d’air doit être implanté sur la ligne d’admission du moteur, positionné en sortie du filtre à air ou boîte à air afin de mesurer une information de débit volumique ou massique.
Les signaux bruts acquis par les capteurs de débit sont traités par une unité de commande électronique afin de conditionner lesdits signaux et de les filtrer de manière à fournir une information fiable pour des stratégies de commande du moteur à combustion interne.
L’information du débit d’air d’admission est utilisée pour régler une quantité de gaz d’échappement recyclés à l’admission, dit « exhaust gaz recirculation » en termes anglo-saxons, d’acronyme « EGR », par l’intermédiaire d’une ou plusieurs vannes « EGR » à haute pression et/ou à basse pression. La quantité de gaz recirculés permet de traiter les oxydes d’azote.
Toutefois, des pulsations à l’admission peuvent être mesurées en cours de fonctionnement du moteur. De telles pulsations peuvent provenir de différentes sources, notamment de l’admission du moteur, dû à une ouverture séquentielle des soupapes d’admission, ou de l’échappement du moteur, lorsque le circuit de recirculation des gaz recyclés est ouvert.
Ces pulsations du moteur entraînent une erreur de mesure du débit d’air d’admission, générant des écarts entre la position réelle de la vanne EGR et la position que la vanne devrait adopter si le débit d’air mesuré par le débitmètre correspondait à un débit réel. Ces écarts génèrent des erreurs sur le débit de gaz EGR recyclé et sur le taux d’EGR correspondant au débit de gaz recyclés divisé par le débit total de gaz admis dans le moteur, ce qui entraîne une augmentation des émissions d’oxyde d’azote.
L’architecture du circuit d’admission est un facteur déterminant sur l’influence de la génération de pulsations à l’admission puisque la mesure du débit d’air par un débitmètre est basée sur une mesure de vitesse locale de l’air multipliée par la section du débitmètre.
Toutefois, il n’est pas toujours possible de modifier la géométrie du circuit d’admission pour limiter les pulsations vues par le débitmètre.
Le document FR 2 944 059 – A1 propose un procédé de correction de la valeur du débit d’air indiquée par un débitmètre à l’admission d’un moteur en utilisant plusieurs cartographies.
Toutefois, la correction est fonction du régime et de la charge et ne tient pas compte des gaz d’échappement recyclés.
En outre, la correction proposée par ce document est issue d’une table cartographiée comprenant des équations complexes.
Dans les conditions d’utilisation réelles, le taux d’EGR peut être décrémenté ou incrémenté en fonction de contraintes d’émissions maximales de dioxyde de carbone « CO2 » ou de fiabilité rencontrées. Ainsi, l’utilisation de cartographies de correction ne peut pas répondre au besoin.
Il existe un besoin pour améliorer la qualité et la robustesse des émissions polluantes, sans utiliser de cartographies de correction complexes nécessitant des essais préalables sur tous les points de fonctionnement possibles et une taille de la mémoire très importante dans le calculateur du moteur.
L’objet de la présente invention est donc de proposer un procédé et un système de correction d’une mesure de débit d’air admis dans un moteur à combustion interne capable de prendre en compte l’ensemble des modes de fonctionnement du moteur et les pulsations à l’admission et d’être robuste dans toutes les conditions d’utilisation réelles.
L’invention a pour objet un procédé de correction d’une mesure de débit d’air admis dans un moteur à combustion interne comprenant un premier circuit de recirculation des gaz d’échappement à haute pression comportant une vanne EGR haute pression et un deuxième circuit de recirculation des gaz d’échappement à basse pression comportant une vanne EGR basse pression, dans lequel :
- on mesure le débit d’air admis dans le moteur à combustion interne ;
- on détermine une valeur estimée du débit d’air en fonction de la mesure de débit d’air et de coefficients de linéarisation issus de polynômes d’ordre 4 déterminés lors d’essais réalisés sur un banc d’essai en fonction d’une valeur mesurée de débit d’air et d’une valeur de référence de débit d’air. Chacun des polynômes correspond à un mode de fonctionnement du moteur choisi au moins parmi le mode de fonctionnement avec les vannes fermées, le mode de fonctionnement avec la vanne basse pression seule en position non fermée, et le mode de fonctionnement avec la vanne haute pression seule en position non fermée.
Selon le procédé, on détermine un facteur de correction en fonction de la charge et du régime du fonctionnement du moteur ; et on ajoute le facteur de correction à la valeur estimée du débit d’air.
Le procédé propose une correction du débit d’air d’admission par l’intermédiaire d’un procédé faisant intervenir un nombre limité de calibrations simples et l’identification d’un polynôme donnant le lien entre le signal brut du débitmètre et le débit réel estimé.
Avantageusement, lors de l’étape de détermination d’une valeur estimée du débit d’air, on détermine la linéarisation de la mesure de débit d’air pour chacun des modes de fonctionnement du moteur.
Par exemple, on calcule un ratio entre un taux d’EGR de référence déterminé lors des essais réalisés sur un banc d’essai et un taux d’EGR réel et on calcule le rapport entre le ratio entre les taux d’EGR BP et HP de référence, et le ratio entre les taux réels d’EGR BP et HP.
Lors de l’étape de détermination d’une valeur estimée du débit d’air on peut calculer un premier barycentre des coefficients de linéarisation pour les modes avec la vanne basse pression seule en position non fermée et le mode de fonctionnement avec la vanne haute pression seule en position non fermée, en fonction dudit rapport.
Lors de l’étape de détermination d’une valeur estimée du débit d’air, on peut calculer un barycentre des coefficients de linéarisation pour le mode de fonctionnement avec les vannes fermées avec le premier barycentre en fonction du ratio.
Avantageusement, lors de l’étape de détermination du facteur de correction, on détermine un facteur de correction pour chacun des modes de fonctionnement du moteur en fonction de la charge et du régime de fonctionnement du moteur, lesdits facteurs de correction étant fonction d’un polynôme d’ordre 3 déterminé lors d’essais réalisés sur un banc d’essai, on calcule un premier barycentre non linéaire des facteurs de correction pour les modes de fonctionnement avec la vanne basse pression seule en position non fermée et avec la vanne haute pression seule en position non fermée en fonction du rapport ; et on calcule un barycentre non linéaire du facteur de correction avec le barycentre en fonction du ratio.
Selon un second aspect, l’invention concerne un système de correction d’une mesure de débit d’air admis dans un moteur à combustion interne comprenant un premier circuit de recirculation des gaz d’échappement à haute pression comportant une vanne EGR haute pression, un deuxième circuit de recirculation des gaz d’échappement à basse pression comportant une vanne EGR basse pression, et un capteur de mesure du débit d’air admis dans le moteur à combustion interne. Le système de correction comprend :
- un module d’estimation d’une valeur estimée du débit d’air en fonction de la mesure de débit d’air et de coefficients de linéarisation issus de polynômes d’ordre 4 déterminés lors d’essais réalisés sur un banc d’essai en fonction d’une valeur mesurée de débit d’air et d’une valeur de référence de débit d’air, chacun des polynômes correspondant à un mode de fonctionnement du moteur choisi au moins parmi le mode de fonctionnement avec les vannes fermées, le mode de fonctionnement avec la vanne basse pression seule en position non fermée, et le mode de fonctionnement avec la vanne haute pression seule en position non fermée ;
- un module de détermination d’un facteur de correction en fonction d’un signal de régime et d’un signal de la charge du fonctionnement du moteur; et
- un module d’application du facteur de correction à la valeur estimée du débit d’air.
Avantageusement, le module d’estimation du débit d’air comprend au moins trois modules de linéarisation du débit d’air mesuré par le capteur pour chacun des modes de fonctionnement du moteur.
Les modules de linéarisation permettent d’identification le lien entre la valeur réelle du débit d’air mesurée par le capteur et le débit d’air optimal du moteur estimé par une baie d’analyse.
Par exemple, le système comprend un module de calcul d’un ratio entre un taux d’EGR de référence déterminé lors des essais réalisés sur un banc d’essai et un taux d’EGR réel et un module de calcul d’un rapport entre le ratio entre les taux d’EGR BP et HP de référence et le ratio entre les taux réels le taux d’EGR BP et HP.
Avantageusement, le module d’estimation du débit d’air comprend un premier module de détermination d’un premier barycentre des coefficients de linéarisation pour les modes avec la vanne basse pression seule en position non fermée et le mode de fonctionnement avec la vanne haute pression seule en position non fermée en fonction du rapport.
Par exemple, le module d’estimation du débit d’air comprend un deuxième module de détermination de l’estimation du débit d’air configuré pour réaliser un barycentre des coefficients de linéarisation pour le mode de fonctionnement avec les vannes fermées avec le premier barycentre en fonction du ratio.
Avantageusement, le module de détermination d’un facteur de correction comprend au moins trois matrices de correction respectivement pour le mode de fonctionnement avec les vannes fermées, le mode de fonctionnement avec la vanne basse pression seule en position non fermée, et le mode de fonctionnement avec la vanne haute pression seule en position non fermée, chacune des matrices de correction étant configurée pour déterminer un facteur de correction pour chacun des modes de fonctionnement du moteur en fonction de la charge et du régime de fonctionnement du moteur, lesdits facteurs de correction étant fonction d’un polynôme d’ordre 3 déterminé lors d’essais réalisés sur un banc d’essai.
Par exemple, le module de détermination d’un facteur de correction comprend un premier module de détermination d’un premier barycentre non linéaire des facteurs de correction issus respectivement des matrices de correction pour les modes de fonctionnement avec la vanne basse pression seule en position non fermée et avec la vanne haute pression seule en position non fermée en fonction du rapport ; et un deuxième module de calcul du facteur de correction en fonction du premier barycentre, du facteur de correction pour le mode de fonctionnement avec les vannes fermées et du ratio, le deuxième module étant configuré pour réaliser un barycentre non linéaire du facteur de correction issus de la matrice avec le barycentre.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un véhicule automobile comprenant un premier circuit de recirculation des gaz d’échappement à haute pression comportant une vanne EGR haute pression, un deuxième circuit de recirculation des gaz d’échappement à basse pression comportant une vanne EGR basse pression, et un capteur de mesure du débit d’air admis dans le moteur à combustion interne et un système de correction tel que décrit précédemment.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
représente, de manière très schématique, un exemple de structure d’un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile équipé d’une ligne d’échappement pourvue d’un système de post-traitement des gaz d’échappement et un système de correction de la mesure du débitmètre selon l’invention ;
illustre en détail le système de correction de la mesure du débitmètre de la ; et
représente la synoptique d’un procédé de correction de la mesure du débitmètre selon l’invention mise en œuvre par le système de la .
Sur la , on a représenté, de manière schématique, la structure générale d’un moteur à combustion interne 10, notamment de type Diesel, d’un véhicule automobile.
Ces architectures sont données à titre d’exemple et ne limitent par l’invention à la seule configuration à laquelle peut s’appliquer la correction de la mesure du débitmètre selon l’invention.
Dans l’exemple illustré, le moteur à combustion interne 10 comprend, de manière non limitative, quatre cylindres 12 en ligne, un collecteur d’admission d’air frais 14, un collecteur d’échappement 16 et un système de turbo-compression 18.
Les cylindres 12 sont alimentés en air par l’intermédiaire du collecteur d’admission 14, ou répartiteur d’admission, lui-même alimenté par une conduite 20 pourvue d’un filtre à air 22 et du compresseur 18b du turbocompresseur 18 du moteur 10.
Tel qu’illustré, chaque cylindre est alimenté par du carburant, type gazole, par l’intermédiaire d’un injecteur de carburant Ic.
De manière connue, le turbocompresseur 18 comporte essentiellement une turbine 18a entraînée par les gaz d’échappement et un compresseur 18b monté sur le même axe ou arbre que la turbine 18a et assurant une compression de l’air distribué par le filtre à air 22, dans le but d’augmenter la quantité (débit massique) d’air admise dans les cylindres 12 du moteur 10. La turbine 18a peut être du type « à géométrie variable », c’est-à-dire que la roue de la turbine est équipée d’ailettes à inclinaison variable afin de moduler la quantité d’énergie prélevée sur les gaz d’échappement, et ainsi la pression de suralimentation.
Un échangeur thermique 24 est placé après la sortie du compresseur 18b équipant la conduite d’alimentation 14a du collecteur d’admission 14 en air frais.
Le moteur à combustion interne 10 comprend ainsi un circuit d’admission Ca et un circuit d’échappement Ce.
Le circuit d’admission Ca comprend, d’amont en aval dans le sens de circulation de l’air :
- le filtre à air 22 ou boîte à air ;
- un débitmètre 26 disposé dans la conduite d’admission 20 en aval du filtre à air 22 ; le débitmètre 26 étant configuré pour mesurer la valeur réelle du débit d’air entrant dans le moteur 10 ;
- le compresseur 18b du turbocompresseur 18 configuré pour comprimer les gaz d’échappement recyclés à basse pression, tel que sera décrit ultérieurement ;
- l’échangeur thermique 24 configuré pour refroidir les gaz d’admission correspondant à un mélange d’air frais et de gaz recirculés après leur compression dans le compresseur 18b ;
- une vanne de réglage 28 disposée dans la conduite d’alimentation 14a du collecteur d’admission 14, en aval de l’échangeur thermique 24 et en amont du collecteur d’admission 14, ladite vanne 28 étant configurée pour régler le débit d’air et de gaz recyclés à basse pression entrant dans les cylindres 12 ; et
- le collecteur d’admission 14.
Le circuit d’échappement Ce comprend, d’amont en aval dans le sens de circulation des gaz brûlés :
- le collecteur d’échappement 16 ;
- la turbine 18a du turbocompresseur 18 configurée pour prélever de l’énergie sur les gaz d’échappement qui la traversent, ladite énergie de détente étant transmise au compresseur 18b par l’intermédiaire de l’arbre commun, pour la compression des gaz d’admission ;
- un système 40 de dépollution des gaz de combustion du moteur.
En ce qui concerne le collecteur d’échappement 16, celui-ci récupère les gaz d’échappement issus de la combustion et évacue ces derniers vers l’extérieur, par l’intermédiaire d’un conduit d’échappement des gaz 30 débouchant sur la turbine 18a du turbocompresseur 18 et par une ligne d’échappement 32 montée en aval de ladite turbine 18a.
De manière non limitative, le moteur 10 comprend deux circuits de recirculation partielle 34, 36 des gaz d’échappement à l’admission, dits « exhaust gas recirculation » ou « EGR », en termes anglo-saxons.
Le premier circuit 34 de recirculation des gaz d’échappement à haute pression, dit « EGR HP », prend naissance en un point du conduit d’échappement 30 en amont de la turbine 18a et renvoie les gaz d’échappement en un point de la conduite d’alimentation 14a en aval du compresseur 18b et notamment en aval de l’échangeur thermique 24 et de la vanne de réglage 28. Le premier circuit 34 de recirculation comprend une première vanne « V EGR HP » configurée pour réguler le débit des gaz d’échappement à haute pression.
Le premier circuit 34 de recirculation des gaz d’échappement est configuré pour récupérer une partie des gaz d’échappement et les réintroduire dans le collecteur d’admission d’air 14, afin de limiter la quantité d’oxydes d’azote produits par la combustion tout en évitant la formation de fumée dans les gaz d’échappement. Le premier circuit de recirculation 34 pourrait, par exemple, comporter un échangeur thermique (non représenté).
Le deuxième circuit 36 de recirculation des gaz d’échappement à basse pression, dit « EGR BP », prend naissance en un point de la ligne d’échappement 32, en aval de ladite turbine 18a, et notamment en aval du système 40 de dépollution des gaz et renvoie les gaz d’échappement en un point de la conduite 20 d’alimentation en air frais, en amont du compresseur 18b du turbocompresseur 18, notamment en aval du débitmètre 26. Le débitmètre 26 ne mesure que le débit d’air frais seul.
Tel qu’illustré, le deuxième circuit 36 de recirculation comprend, dans le sens de circulation des gaz recyclés, un filtre 36a, un refroidisseur 36b et une deuxième vanne « V EGR BP » configurée pour réguler le débit des gaz d’échappement à basse pression. La deuxième vanne « V EGR BP » est disposée en aval du refroidisseur 36b, en aval du débitmètre 26 et en amont du compresseur 18b.
A titre d’exemple nullement limitatif, le système 40 de dépollution des gaz de combustion du moteur comprend un catalyseur d’oxydation 42 situé dans la ligne d’échappement 32 directement en aval de la turbine 18a, un premier catalyseur 44 de réduction sélective des oxydes d’azotes, dit « selective catalytic reduction », d’acronyme « SCR » en termes anglo-saxons, disposé dans la ligne d’échappement 26 en aval catalyseur d’oxydation 42 et un deuxième catalyseur 46 de réduction sélective des oxydes d’azotes ayant une fonction de filtre à particules, dit « selective catalytic reduction filter», d’acronyme « SCRF » en termes anglo-saxons, disposé dans la ligne d’échappement 26 en aval catalyseur d’oxydation 42 et en amont du premier catalyseur 44 « SCR ».
Les deux catalyseurs 44, 46 de réduction sélective des oxydes d’azotes sont, ici, montés dans une même enveloppe (non référencée), par exemple métallique.
Le système 40 comprend en outre un dispositif 48 d’injection d’un agent réducteur, par exemple à base d’urée (Adblue®), qui injecte ledit agent réducteur directement en aval du catalyseur d’oxydation 42 et en amont du deuxième catalyseur 46 de réduction sélective des oxydes d’azote.
Le système 40 comprend un mélangeur 49 monté entre le dispositif d’injection 48 et le deuxième catalyseur 46 de réduction sélective des oxydes d’azote et configuré pour homogénéiser l’agent réducteur dans les gaz d’échappement.
Le moteur comprend une unité électronique de commande 50 configurée pour commander les différents éléments du moteur à combustion interne à partir de données recueillies par des capteurs, tels que, de manière non limitative, un capteur de pression d’air de suralimentation (non référencé) situé en amont de la vanne 28 de débit d’air, un capteur P3.2 de pression d’air de suralimentation après piquage de la vanne haute pression V EGR HP, un capteur P_Coll de pression des gaz d’échappement en sortie du collecteur d’échappement 16, un capteur P_AVT de pression des gaz d’échappement avant turbine 26 placé à l’entrée de la turbine 18a du turbocompresseur 18, et des capteurs P6.1 et P6.2 disposé dans le conduit 36 de recirculation des gaz BP respectivement en amont et en aval de la vanne V EGR BP.
L’unité de commande électronique 50 pourrait recevoir d’autres données, telles que les températures à différents endroits du moteur, ou d’autres pressions.
Dans un mode de pilotage non limitatif du moteur 10, l’ensemble des actionneurs qui viennent d’être décrits peuvent être commandés par l’unité électronique de commande 50 de la manière suivante pour obtenir le débit d’air, le débit de gaz EGR HP et le débit de gaz EGR BP définis pour un point de fonctionnement régime-charge du moteur.
La position de la vanne 28 de réglage de débit et/ou des ailettes de la turbine est ajustée pour régler un débit total de gaz (mélange d’air frais et de gaz recirculés basse pression) dans le moteur. On peut chercher à obtenir une pression de consigne P_cons donnée dans le collecteur d’admission.
La position de la vanne V EGR HP est ajustée pour obtenir le débit de gaz recirculés à haute pression. Ledit débit peut être estimé par un capteur de pression différentielle P2.2 aux bornes de la vanne 28 en utilisant, par exemple, une formule de Barré Saint Venant. Par différence de la pression, on obtient la somme du débit d’air et du débit de gaz recirculés à haute pression.
La position de la vanne V EGR BP peut être réglée pour que le débit d’air mesuré par le débitmètre 26 converge sur la consigne de débit Débit_cons, ce qui indirectement, par différence, donne aussi le débit de gaz recirculés à basse pression.
Le débit de carburant est par exemple ajusté pour que la richesse du mélange air-carburant converge, en boucle fermée, sur une consigne de richesse R_cons correspondant au point de fonctionnement du moteur (régime/charge), la valeur de la richesse étant déterminée grâce à une mesure d’une sonde à oxygène NOx1(+O2) proportionnelle montée en amont du catalyseur d’oxydation 42.
Dans cet exemple non limitatif, une erreur sur la valeur du débit d’air mesuré fausse non seulement le débit d’air, mais aussi le débit de gaz recirculés à basse pression et le taux d’EGR du moteur, ce qui entraîne un problème de traitement des oxydes d’azote (NOx).
L’unité de commande électronique 50 comprend un système de correction 60 d’une mesure S de débit d’air effectuée par le débitmètre 26.
La mesure S issue du débitmètre 26 correspond à un signal instantané brut sous forme de valeur numérique.
Afin d’être exploitée, cette valeur numérique doit être transformée en valeur physique du débit.
Le système de correction 60 comprend un module 61 d’estimation du débit d’air en fonction de la mesure S de débit d’air en sortie du débitmètre 26. Le module 61 d’estimation du débit d’air est configuré pour délivrer une valeur estimée du débit d’air D_est.
Le module 61 d’estimation du débit d’air comprend trois modules 62, 63, 64 de linéarisation du signal brut S mesuré par le débitmètre, respectivement pour le mode de fonctionnement avec les vannes V EGR BP et V EGR HP fermées, le mode de fonctionnement avec la vanne V EGR BP seule, et le mode de fonctionnement avec la vanne V EGR HP seule. Chacun des modules 62, 63, 64 de linéarisation du signal brut S comprend des coefficients ai, bi, ci, di et ei d’un polynôme d’ordre 4 déterminés lors d’essais réalisés sur un banc d’essai. Le paramètre « i » est compris entre 1 et j, j étant le nombre de mode de fonctionnement du moteur.
Lors des essais réalisés sur le banc d’essai, l’ensemble des points de fonctionnement régime-charge du moteur ont été balayés de manière à obtenir, pour chacun des modes de fonctionnement du moteur, une courbe ayant pour ordonnées un signal brut fourni par le capteur du moteur à combustion interne, tel qu’un débitmètre, situé dans le conduit d’alimentation d’air frais, et en abscisses l’information fournie par un moyen de mesure permettant de s’affranchir de l’impact du mode de fonctionnement du moteur. Cette dernière mesure peut être réalisée par une mesure de la composition des gaz, par un débitmètre de référence utilisé dans des conditions optimales de mesure, comme sur un banc d’essai.
De manière nullement limitative, les trois modes de fonctionnement du moteur correspondent au mode de fonctionnement avec le circuit 36 de recirculation des gaz basse pression seul, c’est-à-dire avec la vanne V EGR BP seule en position non fermée, la vanne V EGR HP étant fermée, au mode de fonctionnement avec le circuit 34 de recirculation des gaz haute pression seul, c’est-à-dire avec la vanne V EGR HP seule en position non fermée, la vanne V EGR BP étant fermée, et au mode de fonctionnement avec uniquement la circulation de l’air, les vannes V EGR BP et V EGR HP étant fermées.
On pourrait prévoir d’autres modes de fonctionnement du moteur.
A partir de chacune des trois courbes, on détermine un polynôme d’ordre 4 sous la forme :
Avec :
y(i), l’information fournie par un moyen de mesure permettant de s’affranchir de l’impact du mode de fonctionnement du moteur, exprimée en Kg/h, i étant compris entre 1 et j, j étant le nombre de modes de fonctionnement du moteur ;
x, le signal brut fourni par le débitmètre ; et
ai, bi, ci, di, et ei, des coefficients de linéarisation.
Les modules de linéarisation 62, 63, 64 permettent d’identifier le lien entre la valeur réelle du débit d’air mesurée par le débitmètre 26 et le débit d’air optimal du moteur estimé par une baie d’analyse (la baie étant réputée donner des mesures rigoureusement exactes).
Lors de la réalisation des essais, le taux d’EGR TEGRde référence qui a été appliqué selon le mode de fonctionnement est noté.
Le module 61 d’estimation du débit d’air comprend en outre un module 65 de calcul du ratio R1 entre le taux d’EGR TEGRde référence et le taux d’EGR réel TEGR_R.
Le taux d’EGR correspond au débit de gaz recyclés divisé par le débit total de gaz admis dans le moteur. La détermination du taux d’EGR est connue et ne sera pas davantage décrite.
Le module 61 d’estimation du débit d’air comprend en outre un module 66 de calcul du rapport R2 entre le ratio entre les taux d’EGR BP et HP de référence TEGR_ BPet TEGR_ HPet le ratio entre les taux réels d’EGR BP et HP TEGR _BP _Ret TEGR_ HP _R.
En variante, les modules de calcul 65, 66 pourraient être indépendants du module 61 d’estimation.
Le module 61 d’estimation du débit d’air comprend un premier module 67 de détermination d’un premier barycentre B1 des coefficients a2, b2, c2, d2 et e2 ; et a3, b3, c3, d3 et e3 issus respectivement des modules 63, 64 de linéarisation pour les modes avec la vanne V EGR BP seule en position non fermée et le mode de fonctionnement avec la vanne V EGR HP seule en position non fermée, en fonction du rapport R2 déterminée par le module 66 de calcul.
Le module 61 d’estimation du débit d’air comprend un deuxième module 68 de détermination de l’estimation du débit d’’air D_est. Le module 68 réalise un barycentre des coefficients a1, b1, c1, d1 et e1 issus du module 62 de linéarisation pour le mode de fonctionnement avec les vannes fermées, avec le barycentre B1 en fonction du ratio R1 déterminé par le module 65 de calcul.
Toutefois, l’estimation du débit d’air D_est ne tient pas compte des pulsations générées dans le moteur.
Afin d’avoir une correction fiable du débit d’air, il est nécessaire de prendre en compte la densité de l’air dans le collecteur, c’est-à-dire la masse volumique, ainsi que le régime moteur N.
Les pulsations générées suivant le mode de fonctionnement sont différentes. En effet, une ouverture de la vanne V EGR BP génère des pulsations d’air à l’admission plus importantes que lorsque la vanne EGR BP est fermée.
Le système de correction 60 comprend un module 70 de détermination d’un facteur de correction F en fonction d’un signal de régime N et d’un signal de la charge C du fonctionnement du moteur.
La charge C correspond à la densité de l’air et peut être calculée à partir de la pression et de la température régnant dans le collecteur d’échappement 16.
Le module 70 de détermination d’un facteur de correction F comprend trois matrices de correction 71, 72, 73 respectivement pour le mode de fonctionnement avec les vannes V EGR BP et V EGR HP fermées, le mode de fonctionnement avec la vanne V EGR BP seule en position non fermée, et le mode de fonctionnement avec la vanne V EGR HP seule en position non fermée.
Chacune des matrices de correction 71, 72, 73 détermine un facteur de correction FEGR, FEGR_BPet FEGR_HPen fonction du mode de fonctionnement du moteur.
Les facteurs de correction FEGR, FEGR_BPet FEGR_HP sont issus d’un polynôme d’ordre 3 déterminé lors d’essais réalisés sur un banc d’essai.
Le module 70 de détermination d’un facteur de correction F comprend un premier module 74 de détermination d’un premier barycentre non linéaire B2 des facteurs de correction FEGR_BPet FEGR_HPissus respectivement des matrices de correction 72, 73 pour les modes avec la vanne V EGR BP seule en position non fermée et avec la vanne V EGR HP seule en position non fermée, en fonction du rapport R2 déterminé par le module 66 de calcul.
Le module 70 de détermination d’un facteur de correction F comprend un deuxième module 75 de calcul du facteur de correction F en fonction du premier barycentre B2, du facteur de correction FEGR pour le mode de fonctionnement avec les vannes fermées et du ratio R1 déterminé par le module 65 de calcul. Le module 75 réalise un barycentre non linéaire du facteur de correction FEGR issus de la matrice 71 avec le barycentre B2.
Le système de correction 60 comprend enfin un module 76 d’application de la correction recevant en entrée la valeur estimée du débit D_est délivrée par le module 62 d’estimation du débit et le facteur de correction F. Le module 76 d’application de la correction ajoute le facteur de correction F à la valeur estimée du débit D_est après linéarisation afin d’obtenir le polynôme d’ordre 4 selon l’équation ci-dessous :
Avec :
y, l’information fournie par un moyen de mesure permettant de s’affranchir de l’impact du mode de fonctionnement du moteur, exprimée en Kg/h;
x, le signal brut fourni par le débitmètre 26 ; et
a, b, c, d, et e, des coefficients de correction dépendant des coefficients de linéarisation et du facteur F de correction.
A partir de cette équation, le module 76 d’application de la correction détermine la valeur corrigée du débit d’air D_corr destinée à être utilisée pour piloter les différents actionneurs du moteur à combustion interne.
Tel qu’illustré sur la , un procédé de correction 100 d’une mesure S de débit d’air effectuée par le débitmètre 26.
Lors de l’étape 101, on récupère le signal brut S issu du débitmètre 26, le régime N et la charge C de fonctionnement du moteur.
Lors de l’étape 101, on calcule le ratio R1 entre le taux d’EGR TEGRde référence et le taux d’EGR réel TEGR_Rselon l’équation Math 2 et le rapport R2 entre le ratio entre les taux d’EGR BP et HP de référence TEGR_ BPet TEGR_ HPet le ratio entre les taux réels d’EGR BP HP TEGR _BP_Ret d’EGR HP TEGR_ HP_Rselon l’équation Math 3.
Le procédé 100 comprend une étape 110 de détermination d’une valeur estimée du débit d’air D_est en fonction de la mesure S de débit d’air en sortie du débitmètre 26 et de coefficients de linéarisation déterminés sur un banc d’essai.
Lors de l’étape 110, on linéarise, aux étapes 111, 112 et 113, le signal brut S mesuré par le débitmètre 26, respectivement pour le mode de fonctionnement avec les vannes V EGR BP et V EGR HP fermées, le mode de fonctionnement avec la vanne V EGR BP seule en position non fermée, et le mode de fonctionnement avec la vanne V EGR HP seule en position non fermée, en appliquant les coefficients ai, bi, ci, di et ei d’un polynôme d’ordre 4 déterminés lors d’essais réalisés sur un banc d’essai.
La détermination de ces coefficients est décrite en détails en référence aux modules 62, 63, 64 de linéarisation et ne sera pas reprise ici.
On calcule ensuite, à l’étape 114, un premier barycentre B1 des coefficients a2, b2, c2, d2 et e2 ; et a3, b3, c3, d3 et e3 de linéarisation pour les modes avec la vanne V EGR BP seule et le mode de fonctionnement avec la vanne V EGR HP seule en fonction du rapport R2.
Puis, on calcule, à l’étape 115, un barycentre des coefficients a1, b1, c1, d1 et e1 de linéarisation pour le mode de fonctionnement avec les vannes fermées, avec le barycentre B1 en fonction du ratio R.
Le procédé 100 comprend en outre une étape 120 de détermination d’un facteur de correction F en fonction d’un signal de régime N et d’un signal de la charge C du fonctionnement du moteur, en parallèle de l’étape 110,
Lors de l’étape 120, on détermine, aux étapes 121, 122, 123, un facteur de correction FEGR, FEGR_BPet FEGR_HPen fonction du mode de fonctionnement du moteur, à savoir avec les vannes V EGR BP et V EGR HP fermées, le mode de fonctionnement avec la vanne V EGR BP seule en position non fermée, et le mode de fonctionnement avec la vanne V EGR HP seule en position non fermée.
Les facteurs de correction FEGR, FEGR_BPet FEGR_HP sont issus d’un polynôme d’ordre 3 déterminé lors d’essais réalisés sur un banc d’essai.
On calcule ensuite, à l’étape 124, un premier barycentre non linéaire B2 des facteurs de correction FEGR_BPet FEGR_HPpour les modes avec la vanne V EGR BP seule en position non fermée et avec la vanne V EGR HP seule en position non fermée, en fonction du rapport R2.
Puis, on calcule, à l’étape 125, un barycentre non linéaire du facteur de correction FEGR issus de la matrice 71 avec le barycentre B2 en fonction du ratio R1.
Le procédé 100 comprend enfin une étape 130 d’application de la correction en fonction de la valeur estimée du débit D_est et du facteur de correction F. Lors de l’étape 130, on ajoute le facteur de correction F à la valeur estimée du débit D_est après linéarisation afin d’obtenir le polynôme d’ordre 4 selon l’équation Math 4 et on détermine la valeur corrigée du débit d’air D_corr destinée à être utilisée pour piloter les différents actionneurs du moteur à combustion interne.
Le système et le procédé selon l’invention permettent de corriger de manière fiable et efficace le signal brut de débit d’air issu du débitmètre en prenant en compte l’ensemble des modes de fonctionnement du moteur ainsi que les pulsations à l’admission.

Claims (14)

  1. Procédé de correction (100) d’une mesure (S) de débit d’air admis dans un moteur à combustion interne comprenant un premier circuit (34) de recirculation des gaz d’échappement à haute pression comportant une vanne EGR haute pression (V EGR HP) et un deuxième circuit (36) de recirculation des gaz d’échappement à basse pression comportant une vanne EGR basse pression (V EGR BP), dans lequel :
    - on mesure le débit d’air (S) admis dans le moteur à combustion interne ;
    - on détermine une valeur estimée du débit d’air (D_est) en fonction de la mesure (S) de débit d’air et de coefficients de linéarisation (ai, bi, ci, di et ei) issus de polynômes d’ordre 4 déterminés lors d’essais réalisés sur un banc d’essai en fonction d’une valeur mesurée de débit d’air et d’une valeur de référence de débit d’air, chacun des polynômes correspondant à un mode de fonctionnement du moteur choisi au moins parmi le mode de fonctionnement avec les vannes (V EGR BP ; V EGR HP) fermées, le mode de fonctionnement avec la vanne basse pression (V EGR BP) seule en position non fermée, et le mode de fonctionnement avec la vanne haute pression (V EGR HP) seule en position non fermée ;
    - on détermine un facteur de correction en fonction de la charge et du régime du fonctionnement du moteur ; et
    - on ajoute le facteur de correction (F) à la valeur estimée du débit d’air (D_est).
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lors de l’étape de détermination d’une valeur estimée du débit d’air (D_est), on détermine la linéarisation de la mesure (S) de débit d’air pour chacun des modes de fonctionnement du moteur.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on calcule un ratio (R1) entre un taux d’EGR (TEGR) de référence déterminé lors des essais réalisés sur un banc d’essai et un taux d’EGR réel (TEGR_R) et on calcule le rapport (R2) entre le ratio entre les taux d’EGR BP et HP de référence (TEGR_ BP ;TEGR_ HP) et le ratio entre les taux réels d’EGR BP et d’EGR HP (TEGR _BP_Ret TEGR_ HP_R).
  4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel lors de l’étape de détermination d’une valeur estimée du débit d’air (D_est), on calcule un premier barycentre (B1) des coefficients de linéarisation pour les modes avec la vanne basse pression (V EGR BP) seule en position non fermée et le mode de fonctionnement avec la vanne haute pression (V EGR HP) seule en position non fermée, en fonction du rapport (R2).
  5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel lors de l’étape de détermination d’une valeur estimée du débit d’air (D_est), on calcule un barycentre des coefficients de linéarisation pour le mode de fonctionnement avec les vannes fermées avec le premier barycentre (B1) en fonction du ratio (R1).
  6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel lors de l’étape de détermination du facteur de correction (F),
    - on détermine un facteur de correction (FEGR, FEGR_BP,FEGR_HP) pour chacun des modes de fonctionnement du moteur en fonction de la charge (C) et du régime (N) de fonctionnement du moteur, lesdits facteurs de correction (FEGR, FEGR_BP,FEGR_HP) étant fonction d’un polynôme d’ordre 3 déterminé lors d’essais réalisés sur un banc d’essai,
    - on calcule un premier barycentre non linéaire (B2) des facteurs de correction (FEGR_BP ,FEGR_HP) pour les modes de fonctionnement avec la vanne basse pression (V EGR BP) seule en position non fermée et avec la vanne haute pression (V EGR HP) seule en position non fermée, en fonction du rapport (R2) ; et
    - on calcule un barycentre non linéaire du facteur de correction (FEGR )avec le barycentre (B2) en fonction du ratio (R1).
  7. Système de correction (60) d’une mesure (S) de débit d’air admis dans un moteur à combustion interne comprenant un premier circuit (34) de recirculation des gaz d’échappement à haute pression comportant une vanne EGR haute pression (V EGR HP), un deuxième circuit (36) de recirculation des gaz d’échappement à basse pression comportant une vanne EGR basse pression (V EGR BP), et un capteur (26) de mesure du débit d’air (S) admis dans le moteur à combustion interne comprenant :
    - un module (61) d’estimation d’une valeur estimée du débit d’air (D_est) en fonction de la mesure (S) de débit d’air et de coefficients de linéarisation (ai, bi, ci, di et ei) issus de polynômes d’ordre 4 déterminés lors d’essais réalisés sur un banc d’essai en fonction d’une valeur mesurée de débit d’air et d’une valeur de référence de débit d’air, chacun des polynômes correspondant à un mode de fonctionnement du moteur choisi au moins parmi le mode de fonctionnement avec les vannes (V EGR BP ; V EGR HP) fermées, le mode de fonctionnement avec la vanne basse pression (V EGR BP) seule en position non fermée, et le mode de fonctionnement avec la vanne haute pression (V EGR HP) seule en position non fermée ;
    - un module (70) de détermination d’un facteur de correction (F) en fonction d’un signal de régime (N) et d’un signal de la charge (C) du fonctionnement du moteur; et
    - un module (76) d’application du facteur de correction (F) à la valeur estimée du débit d’air (D_est).
  8. Système selon la revendication 7, dans lequel le module (61) d’estimation du débit d’air comprend au moins trois modules (62, 63, 64) de linéarisation du débit d’air mesuré (S) mesuré par le capteur (26) pour chacun des modes de fonctionnement du moteur.
  9. Système selon la revendication 7 ou 8, comprenant un module (65) de calcul d’un ratio (R1) entre un taux d’EGR (TEGR) de référence déterminé lors des essais réalisés sur un banc d’essai et un taux d’EGR réel (TEGR_R) et un module (66) de calcul d’un rapport (R2) entre le ratio entre les taux d’EGR BP et HP de référence (TEGR_BP ;TEGR_HP) et le ratio entre les taux réels d’EGR BP et d’EGR HP (TEGR_BP_Ret TEGR_HP_R).
  10. Système selon la revendication 9, dans lequel le module (61) d’estimation du débit d’air (D_est) comprend un premier module (67) de détermination d’un premier barycentre (B1) des coefficients de linéarisation pour les modes avec la vanne basse pression (V EGR BP) seule en position non fermée et le mode de fonctionnement avec la vanne haute pression (V EGR HP) seule en position non fermée, en fonction du rapport (R2).
  11. Système selon la revendication 10, dans lequel le module (61) d’estimation du débit d’air (D_est) comprend un deuxième module (68) de détermination de l’estimation du débit d’air (D_est) configuré pour réaliser un barycentre des coefficients de linéarisation pour le mode de fonctionnement avec les vannes fermées avec le premier barycentre (B1) en fonction du ratio (R1).
  12. Système selon l’une quelconque des revendications 7 à 11, dans lequel le module (70) de détermination d’un facteur de correction (F) comprend au moins trois matrices de correction (71, 72, 73) respectivement pour le mode de fonctionnement avec les vannes (V EGR BP ; V EGR HP) fermées, le mode de fonctionnement avec la vanne basse pression (V EGR BP) seule en position non fermée, et le mode de fonctionnement avec la vanne haute pression (V EGR HP) seule en position non fermée, chacune des matrices de correction (71, 72, 73) étant configurée pour déterminer un facteur de correction (FEGR, FEGR_BP,FEGR_HP) pour chacun des modes de fonctionnement du moteur en fonction de la charge (C) et du régime (N) de fonctionnement du moteur, lesdits facteurs de correction (FEGR, FEGR_BP,FEGR_HP) étant fonction d’un polynôme d’ordre 3 déterminé lors d’essais réalisés sur un banc d’essai.
  13. Système selon la revendication 12, dans lequel le module (70) de détermination d’un facteur de correction (F) comprend un premier module (74) de détermination d’un premier barycentre non linéaire (B2) des facteurs de correction (FEGR_BP ,FEGR_HP) issus respectivement des matrices de correction (72, 73) pour les modes de fonctionnement avec la vanne basse pression (V EGR BP) seule en position non fermée et avec la vanne haute pression (V EGR HP) seule en position non fermée, en fonction du rapport (R2) ; et un deuxième module (75) de calcul du facteur de correction (F) en fonction du premier barycentre non linéaire (B2), du facteur de correction (FEGR) pour le mode de fonctionnement avec les vannes fermées et du ratio (R1), le deuxième module (75) étant configuré pour réaliser un barycentre non linéaire du facteur de correction (FEGR) issus de la matrice (71) avec le premier barycentre non linéaire (B2).
  14. Véhicule automobile comprenant un premier circuit (34) de recirculation des gaz d’échappement à haute pression comportant une vanne EGR haute pression (V EGR HP), un deuxième circuit (36) de recirculation des gaz d’échappement à basse pression comportant une vanne EGR basse pression (V EGR BP), et un capteur (26) de mesure du débit d’air (S) admis dans le moteur à combustion interne et un système de correction selon l’une quelconque des revendications 7 à 13.
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