WO2009136028A1 - Systeme et procede de controle de l'air frais et des gaz brules introduits dans un moteur a combustion interne lors des transitions entre la purge d'un piege a oxydes d'azote et la regeneration d'un filtre a particules - Google Patents

Systeme et procede de controle de l'air frais et des gaz brules introduits dans un moteur a combustion interne lors des transitions entre la purge d'un piege a oxydes d'azote et la regeneration d'un filtre a particules Download PDF

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rich mixture
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fresh air
transition
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Emmanuel Buis
Yohann Petillon
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Renault S.A.S
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Definitions

  • the invention relates to the control of fresh air and flue gases introduced into an internal combustion engine during transitions between the purge of a nitrogen oxide trap and the regeneration of a particulate filter. More particularly, the invention relates to engines equipped with a partial recirculation loop of the exhaust gas, also called "EGR circuit".
  • combustion modes can be, for example, a normal combustion mode, a combustion mode specific for the regeneration of the particulate filter or a specific combustion mode for purging the nitrogen oxide trap. It is therefore important to control the quantities of partially recirculated gases and the quantities of fresh air admitted to the engine during the various combustion modes used to maintain the exhaust gas treatment systems such as the particulate filter and the engine. nitrogen oxide trap.
  • control structure in rich mixture is adapted for a combustion mode during the purge of the nitrogen oxide trap and the control structure in lean mixture is sufficient for a combustion mode during the regeneration of the particulate filter.
  • these maintenance phases require high exhaust gas temperatures. In order to maintain high exhaust gas temperatures, it is wise to alternate these two modes of combustion. In fact, returning to a normal combustion mode between a regeneration of the particulate filter and purging of the nitrogen oxide trap can result in the loss of the acquired gain of a high temperature for the next hot mode.
  • Another need is to provide a degraded mode in case of malfunction of the system, to overcome possible system failures and to ensure greater control of air flows and partially recirculated gases.
  • a control system of an internal combustion engine powertrain for a motor vehicle equipped with an electronic control unit comprises an internal combustion engine, a partial exhaust gas recirculation loop provided with an a recirculation valve controlled via a first actuator, and connected to a fresh air supply duct of the engine provided with an air intake damper controlled by means of a second actuator. Means for determining the flow rate of fresh air and the flow rate of the partially recirculated gases are also provided.
  • the electronic control unit comprises: a first means for controlling said actuators, according to a rich mixing control structure, comprising two controllers for respectively controlling the position of the air intake flap and the position of the recirculation valve at position setpoints; second means for controlling said actuators, according to a lean mixture control structure, comprising a regulator for controlling the position of the air intake flap or the position of the recirculation valve on a position reference value; and
  • selection means for activating one or the other of said control means.
  • the rich mixing control structure is capable of slaving the actuators to setpoint positions equal to the set positions of said actuators of the lean-mix control structure during a transition from a rich mixture control structure to a control system. control structure in lean mixture.
  • control system it is possible to pass from a control structure comprising two regulators to a structure comprising a single regulator while ensuring a continuity of position of the equipment controlled by the actuators and therefore, thereby, a control of the flow rate. air during combustion mode transitions.
  • the power train comprises a nitrogen oxide trap placed on the exhaust line of the gases.
  • the selection of the rich mixture control structure is effected instantaneously during a transition from a lean mixture control structure to a rich mixture control structure to purge said nitrogen oxide trap.
  • the powertrain comprises a particulate filter placed on the gas exhaust line.
  • the rich mixing control structure slaves the recirculation valve to a closed position during a transition from a rich mix control structure to a lean mix control structure to regenerate said particulate filter.
  • the rich mixing control structure slaves the air intake flap to an open position during a transition from a rich mixture control structure to a mixed control structure. poor for a normal combustion mode.
  • control system comprises means for detecting a malfunction of at least one means for determining the flow rate of fresh air and / or the flow rate of the partially recirculated gases and for controlling the opening of the shutter of supplying air and closing the recirculation valve during a transition to a lean mixture control structure.
  • a method for controlling a motor vehicle power unit with partial exhaust gas recirculation in which the fresh air flow rate and the flow rate of the partially recirculated gases are regulated, either according to a structure control in rich mixture, or according to a lean mixture control structure.
  • the flow rates, according to the control structure in rich mixture are regulated on set values equal to the flow instructions of the control structure in lean mixture during a transition from a control structure in a rich mixture to a control system. control structure in lean mixture.
  • a method for a motor equipped with a nitrogen oxide trap in which the control structure is selected in an instant rich mixture during a transition from a lean mixture control structure to a rich mixture control structure for purging the nitrogen oxide trap.
  • a method for an engine equipped with a particulate filter, in which the flow rate of the partially recirculated gases, according to the control structure in rich mixture, is regulated to stopping the partial recirculation of the exhaust gases during a transition from a rich mixture control structure to a lean mixture control structure to regenerate the particulate filter.
  • the fresh air flow according to the control structure in rich mixture, is regulated on a fresh air flow setpoint during a transition of a control structure in a rich mixture. to a lean mixture control structure for a normal combustion mode.
  • the partial recirculation of the gas gases is stopped. exhaust and a flow of fresh air, according to one or the other of said structures during a transition to a control structure lean mixture.
  • FIG. 1 is a block diagram of a control system of a powertrain
  • FIG. 2 is a block diagram of a means for managing the transitions of control structures;
  • FIG. 3 illustrates a normal combustion mode and a combustion mode for a thermal catalyst mode;
  • FIG. 4 illustrates a combustion mode during the regeneration of a particulate filter
  • FIG. 5 illustrates a mode of combustion with high levels of partially recirculated gases
  • FIGS. 6 and 7 are block diagrams of the air flow control means and flow control means partially recirculated gases
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating the main phases of the process for managing a transition to a lean-mix control structure.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating the main phases of the method of managing a transition to a control structure in rich mixture.
  • FIG. 1 shows a powertrain 1 and an electronic control unit 2.
  • the powertrain 1 comprises an internal combustion engine 3 comprising four cylinders 4.
  • the fresh air admitted 5 passes through a air filter 6 mounted on an air intake duct 7.
  • the air is compressed in a compressor 8 of a turbocharger group 9 comprising said compressor 8 and an expansion turbine 10 mounted on the same mechanical drive shaft 1 1 that the compressor 8, so that the turbine 10 can rotate the compressor 8.
  • Compressed air heated by the compression is cooled by a cooling member 12 mounted on a fresh air supply duct 13 which brings the air compressed to the intake manifold 14 of the engine 3.
  • An exhaust duct 15 brings the exhaust gas from an exhaust manifold 16 from the engine 3 to the turbine
  • the exhaust gases from the turbine 10 and expanded, are then discharged through an exhaust line 17 where are mounted a trap nitrogen oxides 18 and a particulate filter 19.
  • An exhaust 20 rejects in the 3.
  • a recirculation loop 21 recirculates part of the exhaust gas from the engine 3, from the exhaust duct 15 to the fresh air supply duct 13.
  • the recirculation loop 21 is provided with a recirculation valve 22, or EGR valve, for modifying the quantity of partially recirculated exhaust gas which is controlled by means of a first actuator 23.
  • the fresh air supply duct 13 comprises an air intake flap 24, making it possible to modify the quantity of fresh air supplied to the engine 3, and which is controlled by means of a second actuator 25.
  • air intake flap 24 is located upstream of the connection between the recirculation loop 21 and the fresh air supply duct 13.
  • the recirculation loop 21 is further provided with a flowmeter 26, for measuring the flow Q ⁇ GR.mes exhaust gas partially recirculated in said loop of Recirculation 21.
  • the air intake duct 7 also comprises a flow meter 27 for measuring the flow Qair.mes fresh air supply of the engine 3.
  • the electronic control unit 2 comprises a rich mixture control structure 28 and a lean mixture control structure 29.
  • the rich mixture control structure designates a model-based control structure for controlling the EGR valve 22 and the air intake flap 24, respectively via the first actuator 23 and the second actuator 25, in parallel, which is necessary for a combustion mode rich mixture.
  • the lean mixing control structure designates a control structure for controlling the fresh air flow of the engine 3 by the control of the EGR valve 22, via the first actuator 23, or the intake flap of the engine. air 24, through the second actuator 25, which is sufficient for lean burn modes.
  • the electronic control unit also includes a selection module 30, or coordinator, for activating the rich mixture control structure 28 by selecting said rich structure or for activating the lean control structure 29 by selecting said lean structure.
  • the control structures 28 and 29 comprise regulators for controlling the positions of the EGR valve 22 and the air intake flap 24 respectively from, among other things, measurements of the flow Q ⁇ GR.mes of the partially recirculated exhaust gases. and Qair.mes supply flow of fresh air from the engine 3.
  • the flowmeter 27 transmits, by a connection 31 the air flow Qair.mes to the control structure in rich mixture 28 and by a connection 32 the air flow Qair.mes to the control structure in lean mixture 29.
  • the flowmeter 26 transmits, through a connection 33, the flow of the partially recirculated gases Q ⁇ GR.mes to the rich mixture control structure 28 and by a connection 34 the flow rate Q ⁇ GR.mes to the lean mixture control structure 29.
  • the system may be equipped with a position sensor of the EGR valve 22 and a position sensor of the air intake flap 24, not shown in the figure, to measure the position of the valve 22 and the flap 24.
  • the rich mixture control structure 28 comprises a first regulator for developing a position setpoint% R-flap, transmitted by the connection 35 to the coordinator 30 and intended for the actuator 25 which controls the position of the air intake flap
  • the rich mixing control structure 28 comprises a second regulator for developing a setpoint of position% Valve_R, transmitted by the connection 36 to the coordinator 30 and intended for the actuator 23 which controls the position of the valve EGR
  • the lean mixture control structure comprises a regulator for developing a position setpoint towards the coordinator 30, ie a position setpoint% P_PET transmitted by the connection
  • the position instructions are:
  • % Flap_R position set of the air intake flap 24 at the outlet of the rich mixture structure 28.
  • % Valve_R position setpoint of the EGR valve 22 at the outlet of the rich mixture structure 28.
  • % Flap_P position set of the air intake flap 24 at the outlet of the lean structure 29.
  • % Valve_P position setpoint of the EGR valve 22 at the outlet of the lean mixture structure 29.
  • the coordinator 30 transmits the position instructions produced by the control structures 28 and 29 either via the connection 39 towards the actuator 25 of the air intake flap 24 or by the connection 40 towards the actuator. 23 of the EGR valve 22.
  • the actuator 25 transmits the position control to the air intake flap 24 via the connection 60.
  • the actuator 23 transmits the position control to the EGR valve 22 through the connection 61.
  • FIG. represented a block diagram of a means for managing control structure transitions. Some of the elements described in FIG. 1 are shown in the figure.
  • the fresh air supply duct 13 comprising the air intake flap 24 and its associated control actuator 25 is shown, the recirculation loop 21 comprising the EGR valve 22 and its associated control actuator 23, flow meters 26 and 27 and electronic control unit 2.
  • the rich mixing control structure 28 comprises two regulators 41 and 42. These regulators make it possible to slave the EGR valve 22 from, among other things, the measurement of the flow Q ⁇ GR.mes and a setpoint value Q EGR , CO ⁇ S_ R and the air intake flap 24 from, among other things, the flow rate Qair.mes and a setpoint Qair.cons R- In another embodiment, the setpoint values QEGR.COHS R and Qair.cons R can be replaced by position instructions.
  • the first regulator 41 receives the measured airflow Qair.mes through the connection 31 and the setpoint value Qmr.cons R by the connection 43 from a model 44 and delivers a position setpoint% R_flag transmitted by the connection 35 to the coordinator 30.
  • the second controller 42 receives the flow of partially recirculated Q ⁇ GR.mes gas by a connection 33 and the set value Qegr, CO ⁇ S_R via the connection 45 from template 46 and outputs a position command% Vanne_R transmitted via the connection 36 to the coordinator 30.
  • the lean mixture control structure 29 comprises a regulator 47 and three selectors 48, 49 and 50.
  • the regulator 47 allows, either to slave the EGR valve 22 from, inter alia, the measurement of the flow Q ⁇ GR.mes and a setpoint QEGR, CO ⁇ S_P, or to slave the air intake flap 24 from, between Another is the measurement of the flow Qair.mes and a setpoint Q a ⁇ r, cons_p-
  • the selector 48 is a setpoint selector which receives the set Qair.ons P by the connection 51 from a model 52 and the setpoint QEGR, CO ⁇ S_P by the connection 53 from the model 54. This setpoint selector 48 makes it possible to transmit the setpoint selected by the connection 55 to the regulator 47.
  • the selector 49 is a flow selector which receives the measurement of the flow rate Qair.mes by the connection 32 and the flow measurement
  • the flow switch can transmit the flow measurement selected by the connection 56 to the controller 47.
  • the controller 47 receives a selected flow measurement Qair.mes or Q ⁇ GR.mes by connection 56 and a selected setpoint Qair.ons P or QEGR, CO ⁇ S_P by the connection 55 and delivers a position setpoint transmitted by the connection 57 to the control selector 50.
  • the control selector 50 transmits the position command delivered by the regulator 47, either in the direction of the actuator 25 of the air intake flap 24, or in the direction of the actuator 23 of the EGR valve 22.
  • the control selector 50 transmits, via the connection 37, the position setpoint% Volet_P established by the regulator 47 from, among other things, the measurement of the flow rate Qair.mes selected by the selector Flow rate 49 and the setpoint value Qair.ons P selected by the setpoint selector 48.
  • the control selector 50 transmits by the connection 38 the position setpoint% Valve_P established by the regulator 47 from, inter alia, the flow measurement Q ⁇ GR.mes selected by the flow selector 49 and the setpoint value QEGR, CO ⁇ S_P selected by the selector 48.
  • the coordinator 30 makes it possible to effect the transitions between the rich mixture control structure 28 and the structure of the control in lean mixture 29 by selecting one or the other.
  • the coordinator comprises two selectors 58 and 59.
  • the selector of the flap 58 receives the position setpoint% R_PET transmitted by the connection 35 from the rich structure 28 and the position set% P_PET transmitted by the connection 37 from the poor structure 29.
  • the selector of the valve 59 receives the position set% Valve_R transmitted by the connection 36 from the rich structure 28 and the position set% Valve_P transmitted by the connection 38 from the poor structure 29.
  • the selector of the flap 58 transmits the position setpoint selected by the connection 39 to the actuator 25 and the selector of the valve 59 transmits the position setpoint selected by the connection 40 to the actuator 23.
  • the actuator 25 transmits the position control to the air intake flap 24 via the connection 60.
  • the actuator 23 transmits the position control to the EGR valve 22 through the connection 61.
  • FIG. 1 shows a motor 3, a fresh air supply duct 13 comprising an air intake flap 24, a recirculation loop 21 comprising an EGR valve 22, an intake manifold 14 and an exhaust manifold 16.
  • the operation of the lean-burn engine 3 comprises four main combustion modes, a normal combustion mode, a mode of regeneration of the particulate filter 19, a mode of combustion with high rates of partially recirculated gases and a mode of combustion for a mode thermal catalyst.
  • a normal combustion mode a mode of regeneration of the particulate filter 19
  • a mode of combustion with high rates of partially recirculated gases and a mode of combustion for a mode thermal catalyst.
  • the regulation will be established by the control structure lean mixture 29, to regulate said fresh air flow, either by the control of the air intake flap 24, or by servocontrol of the EGR valve 22.
  • the regulation of the flow of the partially recirculated gases has a direct influence on the fresh air flow according to the law. of flow conservation establishing that the flow admitted into the engine 3 is equal to the sum between the flow of fresh air and the flow of partially recirculated gases.
  • FIG. 3 illustrates the management of the fresh air flow in normal combustion mode.
  • the air intake flap 24 is open, and the lean control structure 29 slaves the EGR valve 22 via the regulator 47.
  • FIG. management of fresh air flow in combustion mode for a thermal catalyst mode corresponds to a mode of initialization of the operation of a catalyst, not shown in the figure and which can be mounted on the exhaust line 17. Indeed, during the initialization phase the catalyst requires an increase temperature as fast as possible.
  • Such a mode requires specific positional instructions of the air intake flap 24 and the EGR valve 22 different from the normal combustion mode.
  • FIG. 4 illustrates the management of the fresh air flow in the regeneration mode of the particulate filter 19.
  • the air intake flap 24 is slaved. by the lean mixing control structure 29 through the regulator 47, and the EGR valve 22 is in the closed position.
  • Figure 5 illustrates the management of fresh air flow in the combustion mode with high levels of partially recirculated gases.
  • the air intake flap 24 is controlled by the lean mixing control structure 29 via the regulator 47, and the valve
  • EGR 22 is in open, saturated position.
  • EGR valve or saturated air inlet flap is meant equipment that can no longer follow the servo command and can no longer be controlled.
  • the purging of the nitrogen oxide trap is carried out, for its part, when the engine 3 operates in a rich mixture.
  • the positions of the EGR valve 22 and the air intake flap 24 are regulated and controlled on position reference values determined by the rich mixture control structure 28.
  • the transition from a lean mixture structure 29 to a rich mixture structure 28 is provided by the rich mixture structure 28.
  • the coordinator 30 directly selects the rich mixture structure 28 by the selector 58 which selects the position setpoint% R -Vand by the selector 59 which selects the position reference% Valve_R.
  • the rich mixture structure 28 instantaneously regulates the air intake flap 24 and the EGR valve 22. In order to ensure the continuity of position of the EGR valve 22 and the air intake flap 24, during this transition, the position instructions of the rich mixture structure 28 are equal to those of the lean structure 29.
  • the transition from a rich mixture structure 28 to a lean structure 29 is also ensured by the rich mixture structure 28.
  • the rich mixture structure 28 controls the actuators 23 and 25 so that the air intake flap 24 and the EGR valve 22 acquire the position suitable for the desired lean burn mode prior to selection of the desired fuel.
  • lean mixture structure 29 is also ensured.
  • This degraded combustion mode corresponds to a mode in which the EGR valve 22 is closed and the air intake flap 24 is open.
  • FIG. 6 illustrates an exemplary embodiment of the regulator 41 of the fresh air flow of the control structure in rich mixture.
  • the regulator 41 comprises two modules 62 and 63 of calculation, a subtractor 64, a proportional integral controller or PI 65 and an adder 66.
  • the calculation module 62 makes it possible to determine a measurement S e ff_voiet, mes of effective section of the air admission vo 24 from the measurement of air flow Qai r . m es and other measurements from sensors, not shown in the figure, as a measure P co ⁇ , my of the gas pressure in the intake manifold 14, a measurement Psurai. the air pressure in the compressor 8 and a measurement Tsu r ai. m es the temperature of the air downstream of the compressor 8.
  • Q a ⁇ r me S WPI. my, Psurai. mes and T sura i, mes are received by the module 62 of calculation, respectively by the connections 3 1 and 67 to 69.
  • the calculation of the measurement S e ff_ vo iet, mes of effective cross section of the vo l of admission of air 24 is then transmitted via a connection 70 from the calculation module 62 to the subtractor 64.
  • the calculation module 63 makes it possible to determine a setpoint
  • the Q instructions has ⁇ r, cons_R and P co ⁇ , cons_R are received by the mo dule 63 calculation by the connections 43 respectively and 71, and the measurements P SU rai, mes and T on ai, mes are received by the module 63 of calculation respectively by the connections 72 and 73.
  • the subtractor 64 subtracts the measurement S e ff_ vo iet, mes of effective cross section of the air intake vo let 24, received by the connection 70, to the setpoint S e ff_ V oiet, cons_R, received by the connection 74 and transmits the calculated difference .DELTA.S e ff_ vo iet via the connection 75 to the proportional integral controller 65.
  • FIG. 7 illustrates an exemplary embodiment of the regulator 42 of the flow rate of the partially recirculated gases of the control structure in rich mixture.
  • the regulator 42 comprises two calculation modules 78 and 79, a subtractor 80, an integral proportional regulator or PI 81 and an adder 82.
  • the calculation module 78 makes it possible to determine a measurement
  • the measurement Q ⁇ G R.mes may be replaced by an estimate of the flow Q ⁇ R.est G of exhaust gas recirculated partially developed by a estimation module not shown in FIG.
  • the calculation of the measurement S e ff_ V anne, my cross section of the EGR valve 22 is then transmitted via a connection 86 from the module 78 of calculation to the subtracter 80.
  • the calculation module 79 makes it possible to determine a set point Seff valve.cons R of cross-section of the EGR valve 22 from the flow setpoint QEGR.
  • QEGR instructions. CO ⁇ S R and P co . con s_R are received by the module 79 of calculation respectively by the connections 45 and 87.
  • the measurements Pavt.mes and T E GR, my are received by the module 79 for calculating respectively the connections 88 and 89.
  • the calculation of the S eff _ setpoint is detached, cons_R effective section of the EGR valve 22 is then transmitted via a connection 90 from the module 79 for calculating to the subtractor 80.
  • the subtractor 80 subtracts the measurement S eff _ V anne, mes of effective section of the EGR valve 22, received by the connection 86, the set S eff _vanne, cons_R, received by the connection 90 and transmits the calculated difference ⁇ S eff va va ne through the connection 91 to the integral proportional regulator 81.
  • This integral proportional controller 81 performs a processing of the difference ⁇ S eff va ve transmitted by the subtractor 80 and provides, through the connection 92 a control signal which will be added to the setpoint ⁇ S eff _ van ne, received by the connection 93, by the adder 82 to establish a position control% Valve_R via the connection 36.
  • the regulator 47 of the structure Lean mixture control 29 may be performed in a manner similar to those described in FIGS. 6 and 7 above.
  • FIGS. 8 and 9 show two flowcharts illustrating the main phases of the method for managing the transitions of the combustion modes.
  • This method can be implemented by the system which has just been described.
  • This method can be implemented in the electronic control unit 2 on board the vehicle.
  • the transitions are triggered by a supervisor upstream of the rich mixture control structures 28 and lean mix 29 previously described and can also be implemented in the electronic control unit 2.
  • FIG. 8 shows a flowchart illustrating the main phases of the process during a transition to a lean mixing control structure 29.
  • Step 100 corresponds to a decision made by the supervisor to transition a combustion mode in rich mixture to a lean burn mode. This step 100 is continued by two steps 101 and 102 for regulating the flow of fresh air and the flow of the partially recirculated gases which are both carried out in parallel.
  • Step 100 corresponding to a regulation of the fresh air flow rate on a set flow rate (or position of the air intake valve 24) of the lean mixture control structure 29 to be selected.
  • Step 102 corresponding to a regulation of the flow of the partially recirculated gases on a set flow rate (or position of the EGR valve 22) of the lean mixture control structure 29 to be selected.
  • a validation step 103 consists in validating the transition conditions. This step may consist in validating the end of a delay, or the "open" position of the air intake flap 24 during a transition to the normal combustion mode, or the "closed” position of the EGR valve. 22 during a transition to the specific combustion mode for the regeneration of the particulate filter 19. This validation step 103 is then followed by a step 104 for selecting the lean mixture control structure 29.
  • FIG. 9 shows a flowchart illustrating the main phases of the process during a transition to a rich mixture control structure 28.
  • the step 105 corresponds to a decision made by the supervisor to transition a combustion mode in lean mixture to a combustion mode rich mixture. This step 105 is continued directly by a step 106 of selecting the control structure in rich mixture 28.

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Abstract

Procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile avec recirculation partielle des gaz d' échappement dans lequel on régule le débit d' air frais et le débit des gaz partiellement recirculés, soit selon une structure de commande en mélange riche, soit selon une structure de commande en mélange pauvre et dans lequel on régule les débits, selon la structure de commande en mélange riche, sur des valeurs de consigne égales aux consignes de débit de la structure de commande en mélange pauvre lors d'une transition d'une structure de commande en mélange riche vers une structure de commande en mélange pauvre.

Description

Système et procédé de contrôle de l'air frais et des gaz brûlés introduits dans un moteur à combustion interne lors des transitions entre la purge d'un piège à oxydes d'azote et la régénération d'un filtre à particules
L 'invention concerne le contrôle de l' air frais et des gaz brûlés introduits dans un moteur à combustion interne lors des transitions entre la purge d'un piège à oxydes d' azote et la régénération d'un filtre à particules. Plus particulièrement, l'invention concerne les moteurs équipés d'une boucle de recirculation partielle des gaz d' échappement, appelé également « circuit EGR ».
Les normes de pollution actuelles imposent la mise en œuvre de stratégies permettant de diminuer les émissions d'oxydes d' azote (NOx) et de particules. Un moyen d' atteindre cet objectif est la mise en œuvre de systèmes de traitement des gaz d' échappement comme un piège à oxydes d' azote et un filtre à particules, en addition d'un circuit EGR. Néanmoins, l'utilisation de ces systèmes de traitement nécessite des phases de maintenance effectuées avec des conditions de combustion spécifiques. En effet, le filtre à particules nécessite une température élevée des gaz d' échappement pour être régénéré et plus particulièrement, une montée en température aussi rapide que possible. Le piège à oxydes d'azote doit être purgé des oxydes d' azote et des oxydes de soufre (SOx) à chaud et en milieu réducteur et cette purge nécessite également une montée en température des gaz d' échappement aussi rapide que possible. En outre, ces systèmes de traitement nécessitent périodiquement la mise en œuvre de modes de combustion spécifiques alternés pour leur maintenance.
D ' autre part, afin de respecter les seuils d' émissions polluantes imposés par les normes actuelles, il convient de maîtriser les quantités de gaz partiellement recirculés et les quantités d' air frais admises dans le moteur quel que soit le mode de combustion en cours de fonctionnement du moteur. Ces modes de combustion peuvent être, par exemple, un mode de combustion normal, un mode de combustion spécifique pour la régénération du filtre à particules ou un mode de combustion spécifique pour la purge du piège à oxydes d' azote. Il est donc important de maîtriser les quantités de gaz partiellement recirculés et les quantités d'air frais admises dans le moteur lors des différents modes de combustion utilisés pour assurer la maintenance des systèmes de traitement des gaz d' échappement comme le filtre à particules et le piège à oxydes d' azote. En outre, il apparaît nécessaire de gérer les phases de transition d'un mode de combustion à l 'autre pour une maîtrise complète des débits d' air admis et de gaz d' échappement partiellement recirculés, et pour garantir un confort de conduite du véhicule. Cette mise en œuvre périodique des phases alternées spécifiques de maintenance peut, en effet, dégrader la qualité de la conduite, la consommation de carburant et la gestion des émissions polluantes. II existe des moyens de contrôle des débits d' air et des gaz partiellement recirculés qui utilisent des structures de commandes pour réguler ces débits. On peut se référer par exemple à la demande de brevet français FR 2 886 339, déposée au nom de la demanderesse, qui décrit une structure appelée « structure de commande en mélange riche » utilisée pour réguler le débit d' air et le débit des gaz partiellement recirculés en mélange riche, c' est-à-dire lorsque le rapport entre la masse de carburant et la masse de comburant utilisé par le moteur lors de la combustion est proche de 1. Mais cette structure de commande en mélange riche nécessite l'utilisation de deux régulateurs de débits qu'il faut calibrer en fonction des différents modes de combustion en cours, ce qui est coûteux en temps de mise au point. On peut se référer à la demande de brevet internationale WO 2007/063258, également déposée au nom de la demanderesse, qui décrit une structure appelée « structure de commande en mélange pauvre » utilisée pour réguler le débit d' air ou le débit des gaz partiellement recirculés en mélange pauvre, c ' est-à-dire lorsque le rapport entre la masse de carburant et la masse de comburant utilisé par le moteur lors de la combustion est inférieur à 1. Mais cette structure de commande en mélange pauvre utilise un seul régulateur, elle n' est donc pas adaptée pour un mode de combustion en mélange riche qui nécessite la régulation simultanée des débits d' air et des gaz partiellement recirculés.
Cependant, la structure de commande en mélange riche est adaptée pour un mode de combustion lors de la purge du piège à oxydes d' azote et la structure de commande en mélange pauvre est suffisante pour un mode de combustion lors de la régénération du filtre à particules. D ' autre part, ces phases de maintenance nécessitent des températures de gaz d' échappement élevées. Afin de conserver des températures des gaz d'échappement élevées, il est judicieux d'alterner ces deux modes de combustion. En effet, le fait de revenir à un mode de combustion normal entre une régénération du filtre à particules et une purge du piège à oxydes d' azote, peut entraîner la perte du gain acquis d'une température élevée pour le mode chaud suivant.
On peut citer des documents qui décrivent l'intérêt du contrôle de cette alternance des modes de combustion lors de la régénération du filtre à particules et de la purge du piège à oxydes d' azote. On peut citer par exemple la demande de brevet américain US 2003/01 10760 qui décrit une méthode de gestion du couple lors des transitions entre les phases de purge d'un piège à oxydes d'azote et de régénération d'un filtre à particules. Mais la gestion du débit d' air est établie par l' intermédiaire d'une consigne de débit d' air calculée à partir du couple moteur et ne précise pas comment maîtriser le débit d' air lors des transitions des modes de combustion. On peut également citer la demande de brevet britannique GB 2 408 003 , qui décrit un moyen de contrôle des phases de purge d'un piège à oxydes d' azote et de régénération d'un filtre à particules déclenchée à partir de l'estimation de masse des oxydes de soufre et de particules présentes à l' échappement. Mais ce document ne divulgue pas un moyen de gestion du débit d' air lors des transitions de phases. En outre, d' autres documents décrivent des moyens de déclencher l' alternance des phases de purge d'un piège à oxydes d' azote et de régénération d'un filtre à particules sur différents critères, comme par exemple la demande de brevet européen EP 1 510 671 , qui utilise l'estimation de masse des oxydes de soufre et de particules présentes à l' échappement, la demande de brevet américain US 2006/0070373 et la demande de brevet international WO 00/3291 1 , qui utilisent la température au sein du piège à oxydes d' azote, les demandes de brevet européen EP
1 538 31 1 et EP 1 102 920, qui utilisent les quantités de particules et de soufre stockées à l' échappement, la demande de brevet international WO 2005/073525 , qui utilise un facteur lambda d'excès d' air du filtre à particules. Mais ces documents ne décrivent pas comment maîtriser le débit d' air au moment des transitions entre les phases de purge du piège à oxydes d' azote et de régénération du filtre à particules.
Un besoin existe donc pour un système de gestion des transitions entre les différents modes de combustion, c' est-à-dire un système pour maîtriser les débits d' air et des gaz partiellement recirculés lors des transitions entre l'utilisation d'une structure de commande en mélange riche vers l'utilisation d'une structure de commande en mélange pauvre.
Un autre besoin est de prévoir un mode dégradé en cas de dysfonctionnement du système, pour pallier aux éventuelles défaillances du système et pour assurer une plus grande maîtrise des débits d' air et des gaz partiellement recirculés.
Dans un mode de réalisation, un système de contrôle d'un groupe motopropulseur à combustion interne pour véhicule automobile équipé d'une unité de commande électronique, comprend un moteur à combustion interne, une boucle de recirculation partielle des gaz d' échappement munie d'une vanne de recirculation commandée par l' intermédiaire d'un premier actionneur, et raccordé à un conduit d' alimentation en air frais du moteur muni d'un volet d' admission d'air commandé par l'intermédiaire d'un deuxième actionneur. Des moyens de détermination du débit d' air frais et du débit des gaz partiellement recirculés sont également prévus.
L 'unité de commande électronique comprend : un premier moyen de commande desdits actionneurs, selon une structure de commande en mélange riche, comprenant deux régulateurs pour asservir respectivement, la position du volet d'admission d' air et la position de la vanne de recirculation sur des valeurs de consigne de position ; un deuxième moyen de commande desdits actionneurs, selon une structure de commande en mélange pauvre, comprenant un régulateur pour asservir la position du volet d'admission d' air ou la position de la vanne de recirculation sur une valeur de consigne de position ; et
- un moyen de sélection pour activer l'un ou l' autre desdits moyens de commande.
La structure de commande en mélange riche est capable d' asservir les actionneurs sur des positions de consigne égales aux positions de consigne desdits actionneurs de la structure de commande en mélange pauvre lors d'une transition d'une structure de commande en mélange riche vers une structure de commande en mélange pauvre.
Grâce à ce système de contrôle, on peut passer d'une structure de commande comprenant deux régulateurs à une structure comprenant un seul régulateur tout en assurant une continuité de position des équipements commandés par les actionneurs et donc, par ce fait, une maîtrise du débit d' air lors des transitions des modes de combustion.
D ' autre part, on évite ainsi les à coups résultant d'un passage d'une structure à l'autre pour garantir un meilleur confort de conduite.
Selon un autre mode de réalisation, le groupe motopropulseur comprend un piège à oxydes d' azote placé sur la ligne d'échappement des gaz. La sélection de la structure de commande en mélange riche est effectuée de manière instantanée lors d'une transition d'une structure de commande en mélange pauvre vers une structure de commande en mélange riche pour purger ledit piège à oxydes d' azote.
Selon un autre mode de réalisation, le groupe motopropulseur comprend un filtre à particules placé sur la ligne d' échappement des gaz. La structure de commande en mélange riche asservit la vanne de recirculation sur une position de fermeture lors d'une transition d'une structure de commande en mélange riche vers une structure de commande en mélange pauvre pour régénérer ledit filtre à particules. Selon un autre mode de réalisation, la structure de commande en mélange riche asservit le volet d' admission d' air sur une position d'ouverture lors d'une transition d'une structure de commande en mélange riche vers une structure de commande en mélange pauvre pour un mode de combustion normal.
Selon un autre mode de réalisation, le système de contrôle comprend un moyen pour détecter un dysfonctionnement d' au moins un moyen de détermination du débit d'air frais et/ou du débit des gaz partiellement recirculés et pour commander l'ouverture du volet d'admission d' air et la fermeture de la vanne de recirculation lors d'une transition vers une structure de commande en mélange pauvre.
Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile avec recirculation partielle des gaz d' échappement dans lequel on régule le débit d' air frais et le débit des gaz partiellement recirculés, soit selon une structure de commande en mélange riche, soit selon une structure de commande en mélange pauvre. On régule par ailleurs les débits, selon la structure de commande en mélange riche, sur des valeurs de consigne égales aux consignes de débit de la structure de commande en mélange pauvre lors d'une transition d'une structure de commande en mélange riche vers une structure de commande en mélange pauvre.
Selon un autre mode de mise en œuvre, il est proposé un procédé, pour un moteur équipé d'un piège à oxydes d' azote, dans lequel on sélectionne la structure de commande en mélange riche de manière instantanée lors d'une transition d'une structure de commande en mélange pauvre vers une structure de commande en mélange riche pour purger le piège à oxydes d' azote.
Selon un autre mode de mise en œuvre, il est proposé un procédé, pour un moteur équipé d'un filtre à particules, dans lequel on régule le débit des gaz partiellement recirculés, selon la structure de commande en mélange riche, jusqu'à l' arrêt de la recirculation partielle des gaz d' échappement lors d'une transition d'une structure de commande en mélange riche vers une structure de commande en mélange pauvre pour régénérer le filtre à particules. Selon un autre mode de mise en œuvre, on régule le débit d' air frais, selon la structure de commande en mélange riche, sur une consigne de débit d' air frais lors d'une transition d'une structure de commande en mélange riche vers une structure de commande en mélange pauvre pour un mode de combustion normal.
Selon un autre mode de mise en œuvre, en cas de dysfonctionnement d' au moins un moyen de détermination du débit d' air frais et/ou du débit des gaz partiellement recirculés, on commande l'arrêt de la recirculation partielle des gaz d' échappement et un débit d' air frais, selon l'une ou l' autre desdites structures lors d'une transition vers une structure de commande en mélange pauvre.
D ' autres buts, caractéristiques et avantages 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 :
- la figure 1 est un schéma synoptique d'un système de contrôle d'un groupe motopropulseur ;
- la figure 2 est un schéma synoptique d'un moyen de gestion des transitions de structures de commande ; - la figure 3 illustre un mode de combustion normal et un mode de combustion pour un mode thermique catalyseur ;
- la figure 4 illustre un mode de combustion lors de la régénération d'un filtre à particules ;
- la figure 5 illustre un mode de combustion à fort taux de gaz partiellement recirculés ;
- les figures 6 et 7 sont des schémas synoptiques des moyens de régulation du débit d' air et des moyens de régulation du débit des gaz partiellement recirculés ;
- la figure 8 est un organigramme illustrant les principales phases du procédé de gestion d'une transition vers une structure de commande en mélange pauvre ; et
- la figure 9 est un organigramme illustrant les principales phases du procédé de gestion d'une transition vers une structure de commande en mélange riche. Sur la figure 1 , on a représenté un groupe motopropulseur 1 et une unité de commande électronique 2. Le groupe motopropulseur 1 comprend un moteur à combustion interne 3 comprenant quatre cylindres 4. Dans l' exemple illustré, l' air frais admis 5 traverse un filtre à air 6 monté sur un conduit d' admission d' air 7. L 'air est comprimé dans un compresseur 8 d'un groupe turbocompresseur 9 comprenant ledit compresseur 8 et une turbine de détente 10 montée sur le même arbre d' entraînement mécanique 1 1 que le compresseur 8, de sorte que la turbine 10 peut entraîner en rotation le compresseur 8. L ' air comprimé réchauffé par la compression est refroidi par un organe refroidisseur 12 monté sur un conduit d' alimentation en air frais 13 qui amène l' air comprimée au collecteur d' admission 14 du moteur 3.
Un conduit d' échappement 15 amène les gaz d' échappement d'un collecteur d' échappement 16 depuis le moteur 3 vers la turbine
10. Les gaz d' échappement issus de la turbine 10 et détendus, sont ensuite évacués par une ligne d' échappement 17 où sont montés un piège à oxydes d' azote 18 et un filtre à particules 19. Un échappement 20 rejette dans l' atmosphère les gaz d' échappement du moteur 3. Une boucle de recirculation 21 permet de recirculer une partie des gaz d' échappement du moteur 3 , du conduit d' échappement 15 vers le conduit d' alimentation en air frais 13. La boucle de recirculation 21 est munie d'une vanne de recirculation 22, ou vanne EGR, permettant de modifier la quantité de gaz d' échappement partiellement recirculés et qui est commandée par l'intermédiaire d'un premier actionneur 23.
Le conduit d' alimentation en air frais 13 comprend un volet d'admission d' air 24, permettant de modifier la quantité d'air frais alimentant le moteur 3 , et qui est commandé par l'intermédiaire d'un deuxième actionneur 25. Le volet d' admission d' air 24 est situé en amont du raccord entre la boucle de recirculation 21 et le conduit d' alimentation en air frais 13.
La boucle de recirculation 21 est en outre munie d'un débitmètre 26, permettant de mesurer le débit Q∑GR.mes des gaz d' échappement partiellement recirculés dans ladite boucle de recirculation 21. Le conduit d' admission d' air 7 comprend également un débitmètre 27 permettant de mesurer le débit Qair.mes d' alimentation en air frais du moteur 3.
L 'unité de commande électronique 2 comprend une structure de commande en mélange riche 28 et une structure de commande en mélange pauvre 29. La structure de commande en mélange riche désigne une structure de commande à base de modèles permettant de commander la vanne EGR 22 et le volet d'admission d' air 24, respectivement par l'intermédiaire du premier actionneur 23 et du deuxième actionneur 25 , en parallèle, ce qui est nécessaire pour un mode de combustion en mélange riche. La structure de commande en mélange pauvre désigne une structure de commande permettant de réguler le débit d' air frais du moteur 3 par la commande de la vanne EGR 22, par l'intermédiaire du premier actionneur 23 , ou le volet d'admission d' air 24, par l'intermédiaire du deuxième actionneur 25 , ce qui est suffisant pour les modes de combustion en mélange pauvre. L 'unité de commande électronique comprend également un module de sélection 30, ou coordinateur, pour activer la structure de commande en mélange riche 28 en sélectionnant ladite structure riche ou pour activer la structure de commande en mélange pauvre 29 en sélectionnant ladite structure pauvre. Les structures de commande 28 et 29 comprennent des régulateurs pour asservir les positions de la vanne EGR 22 et du volet d' admission d' air 24 respectivement à partir, entre autre, des mesures du débit QεGR.mes des gaz d' échappement partiellement recirculés et du débit Qair.mes d' alimentation en air frais du moteur 3.
Le débitmètre 27 transmet, par une connexion 31 le débit d' air Qair.mes à la structure de commande en mélange riche 28 et par une connexion 32 le débit d' air Qair.mes à la structure de commande en mélange pauvre 29. Le débitmètre 26 transmet, par une connexion 33 le débit des gaz partiellement recirculés Q∑GR.mes à la structure de commande en mélange riche 28 et par une connexion 34 le débit Q∑GR.mes à la structure de commande en mélange pauvre 29. Dans un autre mode de réalisation, le système peut être équipé d'un capteur de position de la vanne EGR 22 et d'un capteur de position du volet d'admission d' air 24, non représentés sur la figure, afin de mesurer la position de la vanne 22 et du volet 24. En variante, on pourra utiliser les positions de la vanne EGR 22 et du volet d'admission d' air 24 pour asservir les positions desdits équipements, et de ce fait, utiliser un capteur de position de la vanne EGR 22 à la place du débitmètre 26 et un capteur de position du volet d'admission d'air 24 à la place du débitmètre 27. Ainsi, il est possible d'asservir les positions du volet d' admission d' air 24 et de la vanne EGR 22 à partir des positions mesurées par lesdits capteurs de position et des valeurs de consigne de positions.
La structure de commande en mélange riche 28 comprend un premier régulateur pour élaborer une consigne de position % Volet_R, transmise par la connexion 35 vers le coordinateur 30 et destinée à l' actionneur 25 qui commande la position du volet d'admission d' air
24.
La structure de commande en mélange riche 28 comprend un deuxième régulateur pour élaborer une consigne de position % Vanne_R, transmise par la connexion 36 vers le coordinateur 30 et destinée à l' actionneur 23 qui commande la position de la vanne EGR
22.
La structure de commande en mélange pauvre comprend un régulateur pour élaborer une consigne de position vers le coordinateur 30, soit une consigne de position % Volet_P transmise par la connexion
37 et destinée à l' actionneur 25 , soit une consigne de position
% Vanne_P transmise par la connexion 38 et destinée à l'actionneur 23.
Les consignes de position sont donc :
% Volet_R : consigne de position du volet d' admission d' air 24 en sortie de la structure en mélange riche 28.
% Vanne_R : consigne de position de la vanne EGR 22 en sortie de la structure en mélange riche 28.
% Volet_P : consigne de position du volet d'admission d' air 24 en sortie de la structure en mélange pauvre 29. % Vanne_P : consigne de position de la vanne EGR 22 en sortie de la structure en mélange pauvre 29.
Le coordinateur 30 transmet les consignes de position élaborées par les structures de commande 28 et 29 soit par la connexion 39 en direction de l' actionneur 25 du volet d' admission d' air 24, soit par la connexion 40 en direction de l'actionneur 23 de la vanne EGR 22.
L' actionneur 25 transmet la commande de position vers le volet d'admission d' air 24 par la connexion 60. L ' actionneur 23 transmet la commande de position vers la vanne EGR 22 par la connexion 61. Sur la figure 2, on a représenté un schéma synoptique d'un moyen de gestion des transitions de structures de commande. On retrouve sur la figure certains éléments décrits à la figure 1. On a représenté le conduit d' alimentation en air frais 13 comprenant le volet d' admission d' air 24 et son actionneur de commande associé 25 , la boucle de recirculation 21 comprenant la vanne EGR 22 et son actionneur de commande associé 23 , les débitmètres 26 et 27 et l'unité de commande électronique 2.
La structure de commande en mélange riche 28 comprend deux régulateurs 41 et 42. Ces régulateurs permettent d' asservir la vanne EGR 22 à partir, entre autre, de la mesure du débit QεGR.mes et d'une valeur de consigne QEGR,COΠS_R et le volet d' admission d'air 24 à partir, entre autre, de la mesure du débit Qair.mes et d'une valeur de consigne Qair.cons R- Dans un autre mode de réalisation, les valeurs de consigne QEGR.COHS R et Qair.cons R peuvent être remplacées par des consignes de position. Le premier régulateur 41 reçoit le débit d 'air mesuré Qair.mes par la connexion 31 et la valeur de consigne Qmr.cons R par la connexion 43 depuis un modèle 44 et délivre une consigne de position % Volet_R transmise par la connexion 35 vers le coordinateur 30. Le deuxième régulateur 42 reçoit le débit des gaz partiellement recirculés QεGR.mes par la connexion 33 et la valeur de consigne QEGR,COΠS_R par la connexion 45 depuis un modèle 46 et délivre une consigne de position % Vanne_R transmise par la connexion 36 vers le coordinateur 30.
La structure de commande en mélange pauvre 29 comprend un régulateur 47 et trois sélecteurs 48, 49 et 50. Le régulateur 47 permet, soit d' asservir la vanne EGR 22 à partir, entre autre, de la mesure du débit QεGR.mes et d'une valeur de consigne QEGR,COΠS_P, soit d' asservir le volet d' admission d' air 24 à partir, entre autre, de la mesure du débit Qair.mes et d'une valeur de consigne Qaιr,cons_p- Le sélecteur 48 est un sélecteur de consigne qui reçoit la consigne Qair.ons P par la connexion 51 depuis un modèle 52 et la consigne QEGR,COΠS_P par la connexion 53 depuis le modèle 54. Ce sélecteur de consigne 48 permet de transmettre la consigne sélectionnée par la connexion 55 vers le régulateur 47. Le sélecteur 49 est un sélecteur de débit qui reçoit la mesure du débit Qair.mes par la connexion 32 et la mesure du débit
QεGR.mes par la connexion 34. Ce sélecteur de débit permet de transmettre la mesure du débit sélectionnée par la connexion 56 vers le régulateur 47. Le régulateur 47 reçoit une mesure de débit sélectionnée Qair.mes ou Q∑GR.mes par la connexion 56 et une valeur de consigne sélectionnée Qair.ons P ou QEGR,COΠS_P par la connexion 55 et délivre une consigne de position transmise par la connexion 57 vers le sélecteur de commande 50. Le sélecteur de commande 50 transmet la consigne de position délivrée par le régulateur 47, soit en direction de l' actionneur 25 du volet d' admission d' air 24, soit en direction de l' actionneur 23 de la vanne EGR 22. Lorsque l'on souhaite asservir le volet d'admission d' air 24 par la structure de commande en mélange pauvre 29, le sélecteur de commande 50 transmet par la connexion 37 la consigne de position % Volet_P établie par le régulateur 47 à partir, entre autre, de la mesure du débit Qair.mes sélectionnée par le sélecteur de débit 49 et de la valeur de consigne Qair.ons P sélectionnée par le sélecteur de consigne 48. Lorsque l'on souhaite asservir la vanne EGR 22 par la structure de commande en mélange pauvre 29, le sélecteur de commande 50 transmet par la connexion 38 la consigne de position % Vanne_P établie par le régulateur 47 à partir, entre autre, de la mesure du débit Q∑GR.mes sélectionnée par le sélecteur de débit 49 et de la valeur de consigne QEGR,COΠS_P sélectionnée par le sélecteur de consigne 48.
Le coordinateur 30 permet d'effectuer les transitions entre la structure de commande en mélange riche 28 et la structure de commande en mélange pauvre 29 en sélectionnant soit l'une, soit l' autre. Le coordinateur comprend deux sélecteurs 58 et 59. Le sélecteur du volet 58 reçoit la consigne de position % Volet_R transmise par la connexion 35 depuis la structure riche 28 et la consigne de position % Volet_P transmise par la connexion 37 depuis la structure pauvre 29. D ' autre part, le sélecteur de la vanne 59 reçoit la consigne de position % Vanne_R transmise par la connexion 36 depuis la structure riche 28 et la consigne de position % Vanne_P transmise par la connexion 38 depuis la structure pauvre 29. Le sélecteur du volet 58 transmet la consigne de position sélectionnée par la connexion 39 vers l'actionneur 25 et le sélecteur de la vanne 59 transmet la consigne de position sélectionnée par la connexion 40 vers l' actionneur 23.
L' actionneur 25 transmet la commande de position vers le volet d'admission d' air 24 par la connexion 60. L' actionneur 23 transmet la commande de position vers la vanne EGR 22 par la connexion 61.
Les figures 3 à 5 illustrent la régulation du débit d 'air frais mise en œuvre par la structure de commande en mélange pauvre 29 dans les différents modes de combustion en mélange pauvre. On a représenté, conformément à la figure 1 , un moteur 3 , un conduit d' alimentation en air frais 13 comprenant un volet d' admission d' air 24, une boucle de recirculation 21 comprenant une vanne EGR 22, un collecteur d' admission 14 et un collecteur d'échappement 16.
Le fonctionnement du moteur 3 en mélange pauvre comprend quatre modes de combustion principaux, un mode de combustion normal, un mode de régénération du filtre à particules 19, un mode de combustion à fort taux de gaz partiellement recirculés et un mode de combustion pour un mode thermique catalyseur. Lors de ces modes, il est suffisant de réguler le débit d'air frais du moteur 3 , donc la régulation sera établie par la structure de commande en mélange pauvre 29, pour réguler ledit débit d' air frais, soit par l' asservissement du volet d'admission d'air 24, soit par l' asservissement de la vanne EGR 22. En effet, la régulation du débit des gaz partiellement recirculés a une influence directe sur le débit d' air frais d' après la loi de conservation des débits établissant que le débit admis dans le moteur 3 est égal à la somme entre le débit d' air frais et le débit des gaz partiellement recirculés. La figure 3 illustre la gestion du débit d' air frais en mode de combustion normal. Dans le cas d'un mode de combustion normal, le volet d'admission d' air 24 est ouvert, et la structure de commande en mélange pauvre 29 asservit la vanne EGR 22 par l'intermédiaire du régulateur 47. La figure 3 illustre également la gestion du débit d' air frais en mode de combustion pour un mode thermique catalyseur. Le mode thermique catalyseur correspond à un mode d'initialisation du fonctionnement d'un catalyseur, non représenté sur la figure et qui peut être monté sur la ligne d' échappement 17. En effet, pendant la phase d'initialisation le catalyseur nécessite une augmentation de température aussi rapide que possible. Un tel mode nécessite des consignes de position spécifiques du volet d' admission d' air 24 et de la vanne EGR 22 différents du mode de combustion normal. Dans le cas d'un mode de combustion pour un mode thermique catalyseur, le volet d' admission d' air 24 est piloté en boucle ouverte, et la structure de commande en mélange pauvre 29 asservit la vanne EGR 22 par l'intermédiaire du régulateur 47.La figure 4 illustre la gestion du débit d' air frais en mode de régénération du filtre à particules 19. Dans le cas d'un mode de régénération du filtre à particules 19, le volet d' admission d' air 24 est asservi par la structure de commande en mélange pauvre 29 par l' intermédiaire du régulateur 47, et la vanne EGR 22 est en position fermée.
La figure 5 illustre la gestion du débit d' air frais en mode de combustion à fort taux de gaz partiellement recirculés. Dans le cas d'un mode de combustion à fort taux de gaz partiellement recirculés, le volet d' admission d' air 24 est asservi par la structure de commande en mélange pauvre 29 par l'intermédiaire du régulateur 47, et la vanne
EGR 22 est en position ouverte, saturée. On entend par vanne EGR ou volet d'admission d' air « saturé », un équipement qui ne peut plus suivre la consigne d' asservissement et qui ne peut plus être asservi. La purge du piège à oxydes d'azote s' effectue, quant à elle, lorsque le moteur 3 fonctionne en mélange riche. Durant cette phase, les positions de la vanne EGR 22 et du volet d'admission d'air 24 sont régulées et asservies sur des valeurs de consigne de position déterminées par la structure de commande en mélange riche 28.
La transition d'une structure en mélange pauvre 29 vers une structure en mélange riche 28 est assurée par la structure en mélange riche 28. Lors d'une transition d'un mode de combustion en mélange pauvre, vers un mode de combustion en mélange riche, le coordinateur 30 sélectionne directement la structure en mélange riche 28 par le sélecteur 58 qui sélectionne la consigne de position % Volet_R et par le sélecteur 59 qui sélectionne la consigne de position % Vanne_R. La structure en mélange riche 28 régule instantanément le volet d'admission d'air 24 et la vanne EGR 22. Afin d' assurer la continuité de position de la vanne EGR 22 et du volet d'admission d'air 24, lors de cette transition, les consignes de position de la structure en mélange riche 28 sont égales à celles de la structure en mélange pauvre 29.
La transition d'une structure en mélange riche 28 vers une structure en mélange pauvre 29 est également assurée par la structure en mélange riche 28. Lors d'une transition d'un mode de combustion en mélange riche, vers un mode de combustion en mélange pauvre, la structure en mélange riche 28 commande les actionneurs 23 et 25 de manière à ce que le volet d'admission d' air 24 et la vanne EGR 22 acquièrent la position adaptée au mode de combustion en mélange pauvre désiré avant la sélection de la structure en mélange pauvre 29.
En cas de dysfonctionnement d'un moyen de détermination du débit d' air frais ou du débit des gaz partiellement recirculés, un mode dégradé est alors mis en œuvre. Ce mode de combustion dégradé correspond à un mode où la vanne EGR 22 est fermée et le volet d'admission d'air 24 est ouvert.
La figure 6 illustre un exemple de réalisation du régulateur 41 du débit d' air frais de la structure de commande en mélange riche. Le régulateur 41 comprend deux modules 62 et 63 de calcul, un soustracteur 64, un régulateur proportionnel intégral ou PI 65 et un additionneur 66.
Le module 62 de calcul permet de déterminer une mesure Seff_voiet,mes de section efficace du vo let d' admission d' air 24 à partir de la mesure du débit d' air Qair. mes et d' autres mesures provenant de capteurs, non représentés sur la figure, comme une mesure Pcoι, mes de la pression des gaz dans le collecteur d' admission 14, d'une mesure Psurai. mes de la pression de l ' air dans le compresseur 8 et d'une mesure Tsurai.mes de la température de l ' air en aval du compresseur 8. Ces mesures Qaιr, meS , Pcoi. mes , Psurai. mes et Tsurai,mes sont reçues par le module 62 de calcul, respectivement par les connexions 3 1 et 67 à 69. Le calcul de la mesure Seff_voiet, mes de section efficace du vo let d' admission d' air 24 est ensuite transmis par une connexion 70 depuis le module 62 de calcul vers le soustracteur 64. Le module 63 de calcul permet de déterminer une consigne
Seff_voiet,cons_R de section efficace du vo let d' admission d' air 24 à partir de la consigne de débit d' air Qair.ons R , d'une autre consigne provenant d'un modèle d ' élaboration de consignes, non représenté sur la figure, comme une consigne Pcoι,cons_R de la pression des gaz dans le co llecteur d' admission 14, et entre autre de la mesure PSUrai, mes de la pression de l ' air dans le compresseur 8 et de la mesure Tsuraι, mes de la température de l ' air en aval du compresseur 8. Les consignes Qaχr,cons_R et Pcoι,cons_R sont reçues par le mo dule 63 de calcul respectivement par les connexions 43 et 71 , et les mesures PSUrai, mes et T sur ai, mes sont reçues par le module 63 de calcul respectivement par les connexions 72 et 73.
Le calcul de la consigne Seff_voiet,cons_R de section efficace du vo let d' admission d' air 24 est ensuite transmis par une connexion 74 depuis le module 63 de calcul vers le soustracteur 64.
Le soustracteur 64 soustrait la mesure Seff_voiet,mes de section efficace du vo let d' admission d' air 24, reçue par la connexion 70, à la consigne Seff_Voiet,cons_R, reçue par la connexion 74 et transmet la différence calculée ΔSeff_voiet par la connexion 75 vers le régulateur proportionnel intégral 65. Ce régulateur proportionnel intégral 65 effectue un traitement de la différence ΔSeff_voiet transmise par le soustracteur 64 et fournit, par la connexion 76 un signal de commande qui sera additionné à la consigne Seff_voiet,cons_R, reçue par la connexion 77, par l'additionneur 66 pour établir une commande de position % Volet_R par la connexion 35. La figure 7 illustre un exemple de réalisation du régulateur 42 du débit des gaz partiellement recirculés de la structure de commande en mélange riche. Le régulateur 42 comprend deux modules 78 et 79 de calcul, un soustracteur 80, un régulateur proportionnel intégral ou PI 81 et un additionneur 82. Le module 78 de calcul permet de déterminer une mesure
Seff_vanne,mes de section efficace de la vanne EGR 22 à partir d'une mesure du débit Q∑GR.mes et d' autres mesures provenant de capteurs, non représentés sur la figure, comme la mesure Pcoι,mes de la pression des gaz dans le collecteur d'admission 14, d'une mesure Pavt,mes de la pression des gaz d' échappement dans le conduit d'échappement 15 et d'une mesure T∑GR.mes de la température des gaz d'échappement partiellement recirculés dans la boucle de recirculation 21 . Ces mesures Q∑GR.mes , Pcoi.mes , Pavt.mes et TEGR,mes sont reçues par le module 78 de calcul respectivement par les connexions 33 et 83 à 85. En variante, la mesure Q∑GR.mes pourra être remplacée par une estimation du débit QεGR.est des gaz d' échappement partiellement recirculés, élaborée par un module d' estimation non représenté sur la figure. Le calcul de la mesure Seff_Vanne,mes de section efficace de la vanne EGR 22 est ensuite transmis par une connexion 86 depuis le module 78 de calcul vers le soustracteur 80.
Le module 79 de calcul permet de déterminer une consigne Seff vanne.cons R de section efficace de la vanne EGR 22 à partir de la consigne de débit QEGR. COΠS R , de la consigne Pcoι,cons_R de la pression des gaz dans le collecteur d'admission 14, de la mesure Pavt.mes de la pression des gaz d' échappement dans le conduit d'échappement 15 et de la mesure T∑GR.mes de la température des gaz d' échappement partiellement recirculés dans la boucle de recirculation 21 . Les consignes QEGR. COΠS R et Pcoι.cons_R sont reçues par le module 79 de calcul respectivement par les connexions 45 et 87. Les mesures Pavt.mes et TEGR,mes sont reçues par le module 79 de calcul respectivement par les connexions 88 et 89. Le calcul de la consigne Seff_vanne,cons_R de section efficace de la vanne EGR 22 est ensuite transmis par une connexion 90 depuis le module 79 de calcul vers le soustracteur 80. Le soustracteur 80 soustrait la mesure Seff_Vanne,mes de section efficace de la vanne EGR 22, reçue par la connexion 86, à la consigne Seff_vanne,cons_R, reçue par la connexion 90 et transmet la différence calculée ΔSeff_vanne par la connexion 91 vers le régulateur proportionnel intégral 81. Ce régulateur proportionnel intégral 81 effectue un traitement de la différence ΔSeff_vanne transmise par le soustracteur 80 et fournit, par la connexion 92 un signal de commande qui sera additionné à la consigne ΔSeff_vanne, reçue par la connexion 93 , par l' additionneur 82 pour établir une commande de position % Vanne_R par la connexion 36. D ' autre part, le régulateur 47 de la structure de commande en mélange pauvre 29 peut être réalisé de manière similaire à celles décrites aux figures 6 et 7 précédemment.
Sur les figures 8 et 9, on a représenté deux organigrammes illustrant les principales phases du procédé de gestion des transitions des modes de combustion. Ce procédé peut être mis en œuvre par le système qui vient d'être décrit. Ce procédé peut être implémenté dans l'unité de contrôle électronique 2 embarquée à bord du véhicule. Les transitions sont déclenchées par un superviseur situé en amont des structures de commande en mélange riche 28 et en mélange pauvre 29 décrites précédemment et peut être également implémenté dans l'unité de contrôle électronique 2.
Sur la figure 8, on a représenté un organigramme illustrant les principales phases du procédé lors d'une transition vers une structure de commande en mélange pauvre 29. L' étape 100 correspond à une décision, prise par le superviseur, de transition d'un mode de combustion en mélange riche vers un des modes de combustion en mélange pauvre. Cette étape 100 se poursuit par deux étapes 101 et 102 de régulation du débit d' air frais et du débit des gaz partiellement recirculés qui s 'effectuent toutes deux en parallèle. L' étape 100 correspondant à une régulation du débit d' air frais sur une valeur de consigne de débit (ou de position du volet d' admission d' air 24) de la structure de commande en mélange pauvre 29 à sélectionner. L ' étape 102 correspondant à une régulation du débit des gaz partiellement recirculés sur une valeur de consigne de débit (ou de position de la vanne EGR 22) de la structure de commande en mélange pauvre 29 à sélectionner. Une étape de validation 103 consiste à valider les conditions de transition. Cette étape peut consister à valider la fin d'une temporisation, ou la position « ouvert » du volet d' admission d'air 24 lors d'une transition vers le mode de combustion normal, ou la position « fermée » de la vanne EGR 22 lors d'une transition vers le mode de combustion spécifique pour la régénération du filtre à particules 19. Cette étape de validation 103 est ensuite suivie d'une étape 104 de sélection de la structure de commande en mélange pauvre 29.
Sur la figure 9, on a représenté un organigramme illustrant les principales phases du procédé lors d'une transition vers une structure de commande en mélange riche 28. L ' étape 105 correspond à une décision, prise par le superviseur, de transition d'un mode de combustion en mélange pauvre vers un mode de combustion en mélange riche. Cette étape 105 se poursuit directement par une étape 106 de sélection de la structure de commande en mélange riche 28.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de contrôle d'un groupe motopropulseur ( 1 ) à combustion interne pour véhicule automobile équipé d'une unité de commande électronique (2), comprenant un moteur à combustion interne (3), une boucle de recirculation partielle des gaz d' échappement (21 ) munie d'une vanne de recirculation (22) commandée par l'intermédiaire d'un premier actionneur (23), et raccordé à un conduit d' alimentation en air frais ( 13) du moteur (3) muni d'un volet d' admission d' air (24) commandé par l'intermédiaire d'un deuxième actionneur (25), et des moyens de détermination du débit d'air frais (27) et du débit des gaz partiellement recirculés (26), l'unité de commande électronique (2) comprenant : un premier moyen de commande desdits actionneurs (23 et 25), selon une structure de commande en mélange riche (28), comprenant deux régulateurs (41 et 42) pour asservir respectivement, la position du volet d' admission d' air (24) et la position de la vanne de recirculation (22) sur des valeurs de consigne de position ; un deuxième moyen de commande desdits actionneurs (23 et 25), selon une structure de commande en mélange pauvre (29), comprenant un régulateur (47) pour asservir la position du volet d'admission d'air (24) ou la position de la vanne de recirculation (22) sur une valeur de consigne de position ; et
- un moyen de sélection (30) pour activer l'un ou l'autre desdits moyens de commande ; caractérisé en ce que la structure de commande en mélange riche (28) est capable d' asservir les actionneurs (23 et 25) sur des positions de consigne égales aux positions de consigne desdits actionneurs (23 et 25) de la structure de commande en mélange pauvre (29) lors d'une transition d'une structure de commande en mélange riche (28) vers une structure de commande en mélange pauvre (29).
2. Système selon la revendication 1 , dans lequel, le groupe motopropulseur ( 1 ) comprend un piège à oxydes d' azote ( 18) placé sur la ligne d' échappement des gaz ( 17) et dans lequel, la sélection de la structure de commande en mélange riche (28) est effectuée de manière instantanée lors d'une transition d'une structure de commande en mélange pauvre (29) vers une structure de commande en mélange riche (28) pour purger ledit piège à oxydes d' azote ( 18).
3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel, le groupe motopropulseur ( 1 ) comprend un filtre à particules ( 19) placé sur la ligne d'échappement des gaz ( 17) et dans lequel, la structure de commande en mélange riche (28) asservit la vanne de recirculation (22) sur une position de fermeture lors d'une transition d'une structure de commande en mélange riche (28) vers une structure de commande en mélange pauvre (29) pour régénérer ledit filtre à particules ( 19).
4. Système selon l'une des revendications 1 à 3 , dans lequel, la structure de commande en mélange riche (28) asservit le volet d'admission d' air (24) sur une position d'ouverture lors d'une transition d'une structure de commande en mélange riche (28) vers une structure de commande en mélange pauvre (29) pour un mode de combustion normal.
5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant un moyen pour détecter un dysfonctionnement d' au moins un moyen de détermination du débit d' air frais et/ou du débit des gaz partiellement recirculés et pour commander l'ouverture du volet d' admission d' air (24) et la fermeture de la vanne de recirculation (22) lors d'une transition vers une structure de commande en mélange pauvre (29).
6. Procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile avec recirculation partielle des gaz d' échappement dans lequel on régule le débit d' air frais et le débit des gaz partiellement recirculés, soit selon une structure de commande en mélange riche, soit selon une structure de commande en mélange pauvre, caractérisé en ce que l'on régule les débits, selon la structure de commande en mélange riche, sur des valeurs de consigne égales aux consignes de débit de la structure de commande en mélange pauvre lors d'une transition d'une structure de commande en mélange riche vers une structure de commande en mélange pauvre.
7. Procédé selon la revendication 6, pour un moteur équipé d'un piège à oxydes d'azote et/ou à oxydes de soufre, dans lequel on sélectionne la structure de commande en mélange riche de manière instantanée lors d'une transition d'une structure de commande en mélange pauvre vers une structure de commande en mélange riche pour purger le piège à oxydes d' azote et/ou à oxydes de soufre.
8. Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, pour un moteur équipé d'un filtre à particules, dans lequel on régule le débit des gaz partiellement recirculés, selon la structure de commande en mélange riche, jusqu' à l'arrêt de la recirculation partielle des gaz d' échappement lors d'une transition d'une structure de commande en mélange riche vers une structure de commande en mélange pauvre pour régénérer le filtre à particules.
9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel, on régule le débit d'air frais, selon la structure de commande en mélange riche, sur une consigne de débit d' air frais lors d'une transition d'une structure de commande en mélange riche vers une structure de commande en mélange pauvre pour un mode de combustion normal.
10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, dans lequel, en cas de dysfonctionnement d' au moins un moyen de détermination du débit d' air frais et/ou du débit des gaz partiellement recirculés, on commande l'arrêt de la recirculation partielle des gaz d' échappement et un débit d' air frais, selon l'une ou l' autre desdites structures lors d'une transition vers une structure de commande en mélange pauvre.
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