WO2014041296A1 - Method for regulating a supercharge for a turbocompressor coupled to an electric machine, and corresponding turbocompressor device - Google Patents

Method for regulating a supercharge for a turbocompressor coupled to an electric machine, and corresponding turbocompressor device Download PDF

Info

Publication number
WO2014041296A1
WO2014041296A1 PCT/FR2013/052083 FR2013052083W WO2014041296A1 WO 2014041296 A1 WO2014041296 A1 WO 2014041296A1 FR 2013052083 W FR2013052083 W FR 2013052083W WO 2014041296 A1 WO2014041296 A1 WO 2014041296A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power
turbocharger
compressor
pressure
value
Prior art date
Application number
PCT/FR2013/052083
Other languages
French (fr)
Inventor
Laurent Fontvieille
Vincent Talon
Jamil EL-HADEF
Original Assignee
Renault S.A.S.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault S.A.S. filed Critical Renault S.A.S.
Publication of WO2014041296A1 publication Critical patent/WO2014041296A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D23/00Controlling engines characterised by their being supercharged
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1448Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an exhaust gas pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B2037/122Control of rotational speed of the pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406Intake manifold pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0414Air temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D41/0007Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to the supercharging systems of internal combustion engines, for example the turbochargers of internal combustion engines of motor vehicles, and more particularly the control systems of such turbochargers.
  • the turbocharger is an organ of the air supply system of an internal combustion engine. It comprises a compressor for compressing the air admitted into the engine and a turbine which supplies mechanical energy to the compressor, the turbine being driven by the exhaust gas.
  • turbochargers There are two main types of turbochargers, fixed geometry turbochargers and variable geometry turbochargers.
  • turbochargers with variable geometry the speed of rotation of the turbine can be influenced by adjusting the inclination of the turbine blades.
  • fixed-geometry turbochargers it is possible, in certain alternative embodiments, to act on the rotational speed of the turbine by means of a discharge valve connected in parallel with the turbine (sometimes called a "wastegate") and which makes it possible to divert the turbine. Exhaust air from the turbine.
  • the invention relates to a second variant of turbocompressors with fixed geometry, in which the regulation by a discharge valve is replaced by a regulation using an electric machine capable of driving the axis of the turbocharger.
  • the electric machine can be used as a generator to produce electrical energy sent to an accumulator battery for later use.
  • a high power is needed at the compressor, for example during transient phases at the beginning of a acceleration of the vehicle, the electric machine can contribute to supply the necessary energy to the compressor, in addition to the energy available at the turbine.
  • Such supercharging systems can for example be emp rented on commercial vehicles, for which the required operating ranges of the engine do not require a too rapid off-load of the pressure upstream of the turbine, and which can thus save the the wastegate valve.
  • the severity of the pollution control standards also leads more and more often to insert a particulate filter in the exhaust system, which reduces the rate of expansion of the turbine of the turbocharger. It is therefore necessary to regulate as finely as possible the operation of the turbocharger.
  • the regulation can be provided at least in part by a prepositioning system, sending a power instruction (motor or generator) to the electric machine, from maps taking into account essentially the operating point of the engine.
  • the regulation can be supplemented by a regulator taking into account the difference of the supercharging pressure measured with respect to a reference supercharging pressure.
  • the object of the invention is to propose a turbocharger control system which makes it possible to reduce these inaccuracies and compensate for their drift over time, without increasing the overall complexity of the control system.
  • the invention proposes a turbocharger system for an internal combustion engine of a motor vehicle, comprising a turbocharger and an electric machine configured to be able to alternately apply a driving torque and a torque resistant to the turbocharger shaft.
  • the system further comprises a first pressure sensor adapted to measure the gas pressure downstream of the Turbocharger turbine, a second pressure sensor capable of measuring the gas pressure in an engine cylinder intake manifold, comprises a temperature sensor positioned to measure upstream of the turbocharger compressor, an incoming gas temperature.
  • a temperature sensor positioned to measure a gas inlet temperature in an engine intake manifold, includes a flow meter positioned to measure the flow rate of gas passing through the compressor.
  • the system includes an electronic control unit configured to calculate a power setpoint sent to the electrical machine.
  • the electronic control unit is configured to develop a first power value comparable to a compressor setpoint power, and a value of first rotational speed comparable to a rotational speed of the turbocharger. This first power and this first speed can be calculated by taking into account a reference supercharging pressure, the temperature upstream of the compressor, the temperature of the gases in the intake manifold, and the flow rate of gas passing through the compressor.
  • the electronic control unit is configured to develop a second power value comparable to an estimated power of the turbine, taking into account the first rotational speed and the pressure downstream of the turbine.
  • the electronic control unit is configured to calculate an open-loop target power term by adding three terms respectively proportional to the first power value, the second power value, and an inertial term calculated from the first rotation regime.
  • the electronic control unit can be configured to add, at the end of open loop setpoint power, a closed loop power setpoint correction, calculated taking into account the supercharging pressure of setpoint, the pressure measured by the second pressure sensor in the intake manifold, and the flow rate of gas passing through the compressor.
  • the electronic control unit is further configured to estimate or measure a third pressure value comparable to a pressure upstream of the compressor, and to take this value into account in the calculation of the first power and the first rotation regime.
  • the electronic control unit may be further configured to estimate or measure a third pressure value comparable to a pressure upstream of the compressor, and to take this value into account when calculating the closed loop power setpoint correction term.
  • the electronic control unit can be configured to estimate or measure a second flow rate equivalent value to a flow rate of the turbine, and a second temperature value similar to a temperature upstream of the turbine, and to take into account these two values. in the calculation of the second power value.
  • the turbocharger comprises a turbine with a fixed geometry and without a bypass line bypassing the turbine.
  • the electronic control unit is configured to use, for the calculation of the power setpoint, at most two types of instructions mapped directly according to the operating point of the engine, a first mapped value comparable to a pressure, and at most a second mapped value comparable to a temperature.
  • the invention proposes a method for regulating a turbocharger for an internal combustion engine of a motor vehicle, the turbocharger being connected to an electric machine capable of alternately supplying it with a driving torque and a resistive torque.
  • a first power value of the electric machine is calculated by subtracting from a desired power from the compressor of the turbocharger an estimated value of the power currently delivered by the turbine and an inertial term calculated from an estimated value of the current rotational speed of the turbocharger.
  • the electrical machine is driven by a setpoint term obtained by adding to the first power setpoint a term obtained by a regulator from a difference between an estimated compression ratio of the turbocharger, and a set compression ratio of the turbocharger, the set compression ratio being calculated from the set boost pressure, the measured flow rate of the gas passing through the compressor, and a pressure measured upstream of the compressor, and the estimated compression ratio being calculated from the pressure delivered by the second pressure sensor, the measured flow rate of the gases passing through the compressor, and a pressure measured upstream of the compressor.
  • FIG 1 recalls the general architecture of a motor equipped with a turbocharger according to the invention
  • FIG. 2 illustrates a part of a control system of a turbocharger belonging to the motorization system of FIG. 1.
  • a turbocharger system 1 comprises a turbocharger 37, an electric machine 45, a motor 30 equipped with sensors 14, 15, 17, 18, 19, 40, 49, 54, 55 and comprises an electronic control unit 2.
  • Turbocharger 37 comprises a compressor 32 and a turbine 33 mounted on a common shaft.
  • An electric machine 45 is also solidary, or so lidarisable through a clutch, of the turbocharger shaft.
  • solidarity it is meant that the electric machine 45 is connected to the shaft of the turbocharger so as to drive it in rotation, possibly through a j ule axes and pinions.
  • Fresh air A arriving at atmospheric pressure P a tmo, measured by a pressure sensor 49, is filtered by an air filter 31.
  • the filtered air from the filter 31 is compressed by the compressor 32.
  • the compressed air is then cooled by an exchanger 34 and injected via a valve 39 supplying a supply manifold 40 ensuring that a same air pressure arrives at the cylinders 41 of the engine 30.
  • Some of the gases leaving the cylinders of the engine 30 may, in certain embodiments, be diverted to the intake manifold 40 via a short circuit provided with a cooler 35 and a valve 36.
  • the turbine 33 of the turbocharger 37 is driven by the exhaust gas from the engine.
  • the turbine 33 rotates the compressor 32.
  • An additional torque, engine torque or braking torque, can be applied to the compressor using the electric machine 45.
  • the electric machine 45 is powered from a battery of accumulation 44, through an electric converter 43.
  • the turbocharger 37 is connected to an electronic control unit 2, itself connected to an estimator 17 of the rotation speed N e of the motor 30 and to an estimator 18 of the torque C e developed by the motor 30.
  • the control unit 2 instead of being connected to a torque estimator 18 can be connected to an injection unit (not shown) transmitting to the control unit 2, the instantaneous value FIM sp setpoint of fuel flow injected into the engine 30.
  • the turbocharger 37 is equipped with a flow meter 15 arranged to measure the flow rate of gas W c passing through the compressor 32, and a first temperature sensor 14 arranged to measure the temperature T uc gas upstream of the compressor, for example placed in the flow meter 15, and a first pressure sensor 19 arranged so as to be able to measure the gas pressure Pa t downstream of the turbine 33, for example placed re turbine 33 and a particulate filter (not shown).
  • the first temperature sensor, the flow meter and the first pressure sensor are connected to the electronic control unit 2.
  • the electronic control unit 2 is also connected to a second pressure sensor 16 arranged so as to measure the pressure P spg of the gases present in the intake manifold 40.
  • the control unit 2 can also be connected to an air temperature sensor 55 measuring the air temperature in the intake manifold 40.
  • the electronic control unit 2 is also connected to a sensor 49 of atmospheric pressure P a tmo, sensor which can for example be integrated into an inj ection calculator.
  • the control unit 2 is also connected to a supervisor 42 which transmits to the control unit 2 a set value P S pg, where P represents the desired gas pressure in the intake manifold 40.
  • P S pg, s P is sometimes also referred to as a set boost pressure.
  • the control unit 2 develops an electrical reference power Peiec, s P which is the exemp sent to the converter 43, which then feeds the electric machine 45 to generate a motor torque corresponding to this electric power, or the driver electrical machine 45 so that it develops the corresponding resistive torque.
  • the "electrical power setpoints" (eg Peiec, s P ) are understood here as the mechanical power requirements of the electric machine, taking into account the efficiency of the machine.
  • the short circuit 35 here represents a high pressure gas recirculation system, or "HP EGR".
  • HP EGR high pressure gas recirculation system
  • the invention can also be applied to systems comprising a low pressure recirculation circuit, or "BP EGR", in which the exhaust gases are reinjected upstream of the compressor.
  • FIG. 2 illustrates a portion of a control system associated with a turbocharger according to the invention.
  • FIG. 2 shows elements that are common to FIG. 1, the same elements then being designated by the same references.
  • the electronic control unit 2 comprises a setpoint generator 12 capable of delivering a power setpoint of the electric machine 45.
  • the electronic control unit 2 comprises an estimator 20 capable of estimating a rotational speed N tc , is of the turbocharger , and able to deliver a setpoint compressor power POW c , sp .
  • the electronic control unit 2 may also include a mapping 1 3 for connecting a flow rate W c of the compressor to an increment of pressure AP C00 i corresponding to a pressure drop at the exchanger 34.
  • the generator 12 comprises a turbine power calculation unit 21, an open loop power estimator 4, an adder 5, and a regulator 11.
  • the turbine power calculation unit 2 1 comprises a coordinate calculator 22, a first map 3a, a second map 3b, and a turbine power estimator 46.
  • the electronic control unit 2 receives on a first digital or analog input a temperature value T ut representing a temperature upstream of the turbine 33. This temperature value T ut is communicated on an input of the coordinate calculator 22.
  • the electronic control unit 2 receives on another digital or analog input a flow value W t representing a flow rate passing through the turbine. This flow rate value is also communicated to an input of the coordinate calculator 22.
  • the values W t and T ut may be measured values, but may also be estimated values for other known values.
  • the value W t can be estimated by means of equation 2, and the value T ut can be mapped as a function of the operating point (speed, torque) of the motor 30.
  • the computer 22 also receives the pressure value Pa t downstream of the turbine, delivered by the sensor 1 9.
  • a pressure value P uc which can also be measured, if it is estimated, for example by means of equation 1, is communicated to the regulator 11 and to the turbo speed estimator 20.
  • the first computer 20 receives as input the data delivered by the sensors 14, 1 5, 1 7 as well as the supercharging pressure setpoint P S pg, s P emanating from the supervisor 42. I l also receives as input the third value of estimated pressure P uc . From these values, and using various maps (not shown), the first computer 20 calculates a value POW c , sp comparable to a reference power of the compressor 32, and a value N tc , is comparable to a speed rotation of a turbo compressor shaft.
  • the value N tc is is calculated in particular from the equations 4b and 6b detailed below.
  • the value POW c , sp is calculated in particular using equations 4a, 6a, and 8, as well as equations 3 and 9, detailed below.
  • the value N tc , sp is sent to the coordinate calculator 22, and in parallel to the open loop estimator 4.
  • the setpoint compressor power POW c , sp is sent to the estimator 4 in open loop.
  • the first computer 20 can use a map 13 to calculate an AP value C00 i similar to a pressure drop, from the flow rate W c from the sensor 15.
  • the value AP C00 i is also used by the controller 1 1. According to an alternative embodiment, the first computer 20 can directly receive the AP value C00 i.
  • the coordinate calculator 22 calculates from the values W t , T ut and Pat, three coordinates C l, C2, and C3.
  • C 1 and C 2 are used by the calculation unit 2 1 to read the map 3 a
  • C 1 and C 3 are used to read the map 3 b, as indicated for example in the equations 1 1 and 12.
  • t which can be considered as a turbine efficiency
  • the dimensionless value PR t which can be considered as an expansion ratio of the turbine, are thus extracted respectively from the mappings 3 a and 3b, and sent to the turbine power estimator 46.
  • the turbine power estimator 46 further receives the values W t and T ut , also used by the coordinate calculator 22.
  • the turbine power estimator 46 sends a power value POW t , is t turbine, estimated for example by means of equation 10, to the open-loop estimator 4.
  • the open-loop estimator 4 uses the estimated turbo regime N tc , est, an inertial term Nt c is dN '' is derived from this estimated turbo regime, the dt
  • reference compressor power POW c , sp and the estimated turbine power POW t is t to calculate, for example according to equation 14, an open-loop electrical power setpoint P elec , sp, oi, which is sent to one of the inputs of the adder 5.
  • the term inertial Nt c is dN '' may be calculated by the estimator 4, or may by For example, to obtain it from a differentiator 58 receiving from the first computer 20 the value N tc , is.
  • the adder 5 receives on a second input a closed-loop correction value P elec , sp, ci, resulting from the regulator 1 1.
  • the regulator 1 which may be a PID (proportional integral derivative) type regulator, produces this Peiec closed loop correction value, sp , ci, from a difference between an estimated compression ratio of the turbocharger, as calculated for example in equation 4b, and a set compression ratio of the turbocharger, as defined by eg the equation 4a.
  • the controller 1 1 uses it for the values from the sensors 15 and 16, the estimated value P uc, the PSPG setpoint, P s after the supervisor 42, and, optionally, the mapping 13.
  • the estimated compression ratio is calculated as a function of two variables measured or estimated on the turbocharger 37, P uc and AP C00 i, and a measured or estimated variable at the co-sensor 40 , P sp g .
  • the set compression ratio is calculated as a function of two variables resulting from measurements P uc and AP C00 i, and of a set value P S pg, s P which is substituted for the measured value P sp g in the formulas of calculation used to calculate the first compression ratio.
  • X is t is an estimated variable from one or more measured variables, using possible cartography.
  • X mes is a variable measured by a dedicated sensor.
  • set point is a setpoint variable, developed at least in part from quantities emanating from the driver of the vehicle.
  • variables used as "measures” in the control strategy can be broken down into three categories:
  • Hybrid variables that can be estimated or measured based on the operation of the rest of the gas flow path in the engine. Measured variables consumed in the strategy
  • one or two sensors can be saved by indirectly estimating the following variables:
  • the compressor flow is estimated via the replacement, and the compressor upstream temperature is estimated via an enthalpy balance using the engine inlet air temperature sensor.
  • the pressure drop of the air filter is considered. This pressure loss is estimated with a map that depends on the air flow.
  • the turbine upstream temperature, T ut is used in the strategy.
  • Stabilized turbine flow W t is equal to the compressor flow plus the fuel flow. In dynamics, this balance is affected by the terms of dynamics of the air line and the exhaust. To model this dynamic, we write the turbine flow as follows:
  • Padm [Kg / m 3 ] is the air density in the intake manifold 40 (obtained by dividing the air pressure in the collector by the air temperature in the collector and by the perfect gas constant)
  • This first calculation step aims to transform the boost pressure into a compression ratio.
  • the interest of this transformation is to put oneself in the frame of the compressor.
  • the pressure drop of the air cooler is considered. This pressure loss is estimated with a map that depends on the air flow.
  • the set and estimated compression rates are calculated respectively with the set point and the boost pressure measurement, respectively P spg ⁇ p and P spg ⁇ ms .
  • the boost pressure setpoint is usually stored in a map, depending on the engine torque and engine speed.
  • the supercharging pressure measurement is made via a piezoelectric element 16 which allows the conversion of the pressure into electrical voltage directly interpretable by the injection computer.
  • the set compression ratio can be limited in order to guarantee ultimately not to exceed a limit turbocharger regime
  • This second calculation step aims to bind the turbocharger regime with the compression ratio.
  • the interest of this transformation is to put oneself in the repository of the turbocharger.
  • PR c f Jc, N ,. flight r adm, sp 'e
  • the corrected turbocharger speed is obtained as a function of the compression ratio and the engine speed. This function is noted. So we have :
  • This calculation step is intended to link the previous calculations in order to build a compressor power setpoint.
  • Mc is the compressor upstream temperature
  • This calculation step is intended to estimate the power currently taken by the turbine in the exhaust gas.
  • the estimated turbine power is given by
  • mapping 3b With the rate of expansion turbine being mapped in the mapping 3b in the following form:
  • J r is the flow rate passing through the turbine
  • N tcest is the estimation of the turbocharger regime
  • T ref is the turbine reference temperature (constant value)
  • r e is the turbine reference pressure (constant value)
  • P dt is the downstream turbine pressure •
  • PR t is the relaxation rate
  • This calculation step is intended to determine the electrical power setpoint through the power budget on the turbocharger shaft.
  • the use of the dynamic term brings a gain on the response time of the boost loop (anticipation effect).
  • the motor mode is defined by
  • the generator mode is defined by
  • a controller may be required to compensate for model errors. It should be noted that the more accurate the model used, the less controller action will be required. It is even possible to envisage variant embodiments without a controller.
  • the model-based strategy is efficient enough for a constant windowed PID to be sufficient.
  • BP R C is the difference between the values of estimated and reference relaxation ratios calculated respectively in equations (4a) and (4b)
  • K p , Ki, Kd are gain values of the regulator 1 1.
  • the output of the controller is intended to perform a relaxation rate correction (PR ⁇ sp ⁇ ), which is why we chose to put a compression rate error on the controller input in order to limit the static gain variation between input and output values
  • the invention is not limited to the embodiments described and can be declined in many variants.
  • certain operating variables of the turbocharger are measured using sensors or directly deduced from measurements made by sensors.
  • Other variables are estimated from measurements made using mathematical models.
  • the proportion of variables directly derived from measurements and variables estimates can be modified without departing from the scope of the invention.
  • a saturation system may be provided between the summator 5 and the electric converter 43 to impose a power requirement on the electric machine which is between a minimum value and a maximum value, these minimum and maximum values being dependent on the other operating parameters of the device.
  • Engine 30 The temperature sensor 55 in the intake manifold can be replaced by a flow meter measuring the flow of the turbine.
  • the pressure sensor (P a t m o) of air outside the vehicle can be replaced by a pressure sensor (P uc ) at the compressor inlet.
  • control system can be used both for systems with high pressure exhaust gas recirculation (HP EGR) and for systems with low pressure gas recirculation (BP EGR). It requires only a minimal number of pressure sensors (an atmospheric air pressure sensor and an air pressure sensor in the intake manifold).
  • the proposed control system allows fine regulation of the boost pressure by taking into account the physical interactions between the various parameters measured, the power supplied to the electric machine and the boost pressure that it is desired to impose.
  • the link between the compression ratio and the expansion ratio is achieved by the energy balance at the turbocharger which is a reliable physical model and independent of the engine operating mode.

Abstract

The invention relates to a method for regulating a turbocompressor for an internal combustion engine (30) of a motor vehicle, said turbocompressor being connected to an electric machine (45) that can alternately supply a motor torque and a resistive torque to the turbocompressor. A first set value for the power of the electric machine is calculated by subtracting, from a desired power of the compressor (32) of the turbocompressor (37), an estimated value of the power currently supplied by the turbine (33) and an inertia term calculated from an estimated value of the current rotational speed of the turbocompressor (37).

Description

Procédé de régulation d'une suralimentation pour  Method of regulating a supercharging for
turbocompresseur couplé à une machine électrique, et dispositif turbocompresseur correspondant L 'invention concerne les systèmes de suralimentation de moteurs à combustion interne, par exemp le des turbocompresseurs de moteurs à combustion interne de véhicules automobiles, et plus particulièrement les systèmes de contrôle de tels turbocompresseurs.  The invention relates to the supercharging systems of internal combustion engines, for example the turbochargers of internal combustion engines of motor vehicles, and more particularly the control systems of such turbochargers.
Le turbocompresseur est un organe du système d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne. Il comprend un compresseur pour compresser l ' air admis dans le moteur et une turbine qui fournit de l ' énergie mécanique au compresseur, la turbine étant entraînée par les gaz d' échappement.  The turbocharger is an organ of the air supply system of an internal combustion engine. It comprises a compressor for compressing the air admitted into the engine and a turbine which supplies mechanical energy to the compressor, the turbine being driven by the exhaust gas.
Il existe deux grands types de turbocompresseurs, les turbocompresseurs à géométrie fixe et les turbocompresseurs à géométrie variable. Dans les turbocompresseurs à géométrie variable, on peut agir sur la vitesse de rotation de la turbine en ajustant l' inclinaison des pales de la turbine. Dans les turbocompresseurs à géométrie fixe, on peut, dans certaines variantes de réalisation, agir sur la vitesse de rotation de la turbine grâce à une vanne de décharge montée en parallèle de la turbine (parfois appelée « wastegate ») et qui permet de détourner l ' air d' échappement de la turbine. L'invention concerne une seconde variante de turbocompresseurs à géométrie fixe, dans lequel la régulation par une vanne de décharge est remp lacée par une régulation à l'aide d'une machine électrique apte à entraîner l'axe du turbocompresseur. Quand la demande de pression de suralimentation ne justifie pas l'utilisation de l'intégralité de l'énergie disponible au niveau de la turbine, la machine électrique peut être utilisée en génératrice pour produire de l'énergie électrique envoyée vers une batterie d'accumulateur en vue d'un usage ultérieur. Lorsqu'au contraire une forte puissance est nécessaire au niveau du compresseur, par exemple pendant des phases transitoires au début d'une accélération du véhicule, la machine électrique peut contribuer à fournir l'énergie nécessaire au compresseur, en sus de l'énergie disponible au niveau de la turbine. De tels systèmes de suralimentation peuvent par exemple être emp loyés sur des véhicules utilitaires, pour lesquels les plages de fonctionnement exigées du moteur ne nécessitent pas un délestage trop rapide de la pression en amont de la turbine, et qui peuvent donc faire l'économie de la vanne de wastegate. There are two main types of turbochargers, fixed geometry turbochargers and variable geometry turbochargers. In turbochargers with variable geometry, the speed of rotation of the turbine can be influenced by adjusting the inclination of the turbine blades. In fixed-geometry turbochargers, it is possible, in certain alternative embodiments, to act on the rotational speed of the turbine by means of a discharge valve connected in parallel with the turbine (sometimes called a "wastegate") and which makes it possible to divert the turbine. Exhaust air from the turbine. The invention relates to a second variant of turbocompressors with fixed geometry, in which the regulation by a discharge valve is replaced by a regulation using an electric machine capable of driving the axis of the turbocharger. When the boost pressure demand does not justify the use of all the energy available at the turbine, the electric machine can be used as a generator to produce electrical energy sent to an accumulator battery for later use. When, on the other hand, a high power is needed at the compressor, for example during transient phases at the beginning of a acceleration of the vehicle, the electric machine can contribute to supply the necessary energy to the compressor, in addition to the energy available at the turbine. Such supercharging systems can for example be emp rented on commercial vehicles, for which the required operating ranges of the engine do not require a too rapid off-load of the pressure upstream of the turbine, and which can thus save the the wastegate valve.
La sévérisation des normes de dépollution amène en outre, de plus en plus souvent, à insérer un filtre à particules dans le circuit d'échappement, ce qui réduit le taux de détente de la turbine du turbocompresseur. Il est donc nécessaire de réguler le plus finement possible le fonctionnement du turbocompresseur.  The severity of the pollution control standards also leads more and more often to insert a particulate filter in the exhaust system, which reduces the rate of expansion of the turbine of the turbocharger. It is therefore necessary to regulate as finely as possible the operation of the turbocharger.
La régulation peut être assurée au moins pour partie par un système de prépositionnement, envoyant une consigne de puissance (motrice ou génératrice) à la machine électrique, à partir de cartographies prenant en compte essentiellement le point de fonctionnement du moteur. La régulation peut être complétée par un régulateur prenant en compte l'écart de la pression de suralimentation mesurée par rapport à une pression de suralimentation de consigne . Cependant, les cartographies étant établies pour une géométrie bien précise du moteur et du système de suralimentation, les dispersions de fabrication, et l'usure du moteur, conduisent à des écarts non négligeables du comportement par rapport au comportement du moteur standard ayant servi à établir les cartographies.  The regulation can be provided at least in part by a prepositioning system, sending a power instruction (motor or generator) to the electric machine, from maps taking into account essentially the operating point of the engine. The regulation can be supplemented by a regulator taking into account the difference of the supercharging pressure measured with respect to a reference supercharging pressure. However, the mappings being established for a precise geometry of the engine and the supercharging system, the manufacturing dispersions, and the wear of the engine, lead to significant differences in behavior with respect to the behavior of the standard engine used to establish the maps.
L'invention a pour but de proposer un système de régulation d'un turbocompresseur qui permet de réduire ces imprécisions et de compenser leur dérive dans le temps, sans augmenter la complexité globale du système de régulation.  The object of the invention is to propose a turbocharger control system which makes it possible to reduce these inaccuracies and compensate for their drift over time, without increasing the overall complexity of the control system.
L'invention propose un système turbocompresseur pour moteur à combustion interne de véhicule automobile, comprenant un turbocompresseur et une machine électrique configurée pour pouvoir appliquer alternativement un couple moteur et un couple résistant à l'arbre du turbocompresseur. Le système comprend en outre un premier capteur de pression apte à mesurer la pression de gaz en aval de la turbine du turbocompresseur, un second capteur de pression apte à mesurer la pression de gaz dans un co llecteur d'admission des cylindres du moteur, comprend un capteur de température placé de manière à mesurer en amont du compresseur du turbocompresseur, une température de gaz entrant dans le système, comprend un capteur de température placé de manière à mesurer une température d'admission des gaz dans un co llecteur d'admission du moteur, comprend un débitmètre placé de manière à mesurer le débit des gaz traversant le compresseur. Le système comprend une unité de commande électronique configurée pour calculer une consigne de puissance envoyée vers la machine électrique. Pour calculer la consigne de puissance l'unité de commande électronique est configurée pour élaborer, une première valeur de puissance assimilable à une puissance de consigne du compresseur, et une valeur de premier régime de rotation assimilable à un régime de rotation du turbocompresseur. Cette première puissance et ce premier régime peuvent être calculés en prenant en compte une pression de suralimentation de consigne, la température en amont du compresseur, la température des gaz dans le co llecteur d'admission, et le débit de gaz traversant le compresseur. The invention proposes a turbocharger system for an internal combustion engine of a motor vehicle, comprising a turbocharger and an electric machine configured to be able to alternately apply a driving torque and a torque resistant to the turbocharger shaft. The system further comprises a first pressure sensor adapted to measure the gas pressure downstream of the Turbocharger turbine, a second pressure sensor capable of measuring the gas pressure in an engine cylinder intake manifold, comprises a temperature sensor positioned to measure upstream of the turbocharger compressor, an incoming gas temperature. in the system, includes a temperature sensor positioned to measure a gas inlet temperature in an engine intake manifold, includes a flow meter positioned to measure the flow rate of gas passing through the compressor. The system includes an electronic control unit configured to calculate a power setpoint sent to the electrical machine. To calculate the power setpoint the electronic control unit is configured to develop a first power value comparable to a compressor setpoint power, and a value of first rotational speed comparable to a rotational speed of the turbocharger. This first power and this first speed can be calculated by taking into account a reference supercharging pressure, the temperature upstream of the compressor, the temperature of the gases in the intake manifold, and the flow rate of gas passing through the compressor.
Selon un mode de réalisation préféré, l'unité de commande électronique est configurée pour élaborer une seconde valeur de puissance assimilable à une puissance estimée de la turbine, en prenant en compte le premier régime de rotation et la pression en aval de la turbine.  According to a preferred embodiment, the electronic control unit is configured to develop a second power value comparable to an estimated power of the turbine, taking into account the first rotational speed and the pressure downstream of the turbine.
Avantageusement, l'unité de commande électronique est configurée pour calculer un terme de puissance de consigne en boucle ouverte en additionnant trois termes proportionnels respectivement à la première valeur de puissance, à la seconde valeur de puissance, et à un terme inertiel calculé à partir du premier régime de rotation.  Advantageously, the electronic control unit is configured to calculate an open-loop target power term by adding three terms respectively proportional to the first power value, the second power value, and an inertial term calculated from the first rotation regime.
Avantageusement, l'unité de commande électronique peut être configurée pour ajouter au terme de puissance de consigne en boucle ouverte, un correctif de consigne de puissance en boucle fermée, calculé en prenant en compte la pression de suralimentation de consigne, la pression mesurée par le second capteur de pression dans le co llecteur d'admission, et le débit des gaz traversant le compresseur. Advantageously, the electronic control unit can be configured to add, at the end of open loop setpoint power, a closed loop power setpoint correction, calculated taking into account the supercharging pressure of setpoint, the pressure measured by the second pressure sensor in the intake manifold, and the flow rate of gas passing through the compressor.
Selon un mode de réalisation préféré, l'unité de commande électronique est en outre configurée pour estimer ou mesurer une troisième valeur de pression assimilable à une pression en amont du compresseur, et pour prendre en compte cette valeur dans le calcul de la première puissance et du premier régime de rotation.  According to a preferred embodiment, the electronic control unit is further configured to estimate or measure a third pressure value comparable to a pressure upstream of the compressor, and to take this value into account in the calculation of the first power and the first rotation regime.
L'unité de commande électronique peut être en outre configurée pour estimer ou mesurer une troisième valeur de pression assimilable à une pression en amont du compresseur, et pour prendre en compte cette valeur dans le calcul du terme correctif de consigne de puissance en boucle fermée.  The electronic control unit may be further configured to estimate or measure a third pressure value comparable to a pressure upstream of the compressor, and to take this value into account when calculating the closed loop power setpoint correction term.
L'unité de commande électronique peut être configurée pour estimer ou mesurer une seconde valeur de débit assimilable à un débit de la turbine, et une seconde valeur de température assimilable à une température en amont de la turbine, et pour prendre en compte ces deux valeurs dans le calcul de la seconde valeur de puissance.  The electronic control unit can be configured to estimate or measure a second flow rate equivalent value to a flow rate of the turbine, and a second temperature value similar to a temperature upstream of the turbine, and to take into account these two values. in the calculation of the second power value.
Selon un mode de réalisation avantageux, le turbocompresseur comprend une turbine à géométrie fixe et sans conduite de dérivation contournant la turbine.  According to an advantageous embodiment, the turbocharger comprises a turbine with a fixed geometry and without a bypass line bypassing the turbine.
De manière préférentielle, l'unité de commande électronique est configurée pour utiliser, pour le calcul de la consigne de puissance, au plus deux types de consignes cartographiées directement en fonction du point de fonctionnement du moteur, soit une première valeur de cartographiée assimilable à une pression, et au plus une seconde valeur cartographiée assimilable à une température.  Preferably, the electronic control unit is configured to use, for the calculation of the power setpoint, at most two types of instructions mapped directly according to the operating point of the engine, a first mapped value comparable to a pressure, and at most a second mapped value comparable to a temperature.
Selon un autre aspect, l'invention propose un procédé de régulation d'un turbocompresseur pour moteur à combustion interne de véhicule automobile, le turbocompresseur étant relié à une machine électrique apte à lui délivrer alternativement un couple moteur et un couple résistif. On calcule une première consigne de puissance de la machine électrique en soustrayant à une puissance souhaitée du compresseur du turbocompresseur, une valeur estimée de la puissance actuellement délivrée par la turbine et un terme inertiel calculé à partir d'une valeur estimée du régime actuel de rotation du turbocompresseur. According to another aspect, the invention proposes a method for regulating a turbocharger for an internal combustion engine of a motor vehicle, the turbocharger being connected to an electric machine capable of alternately supplying it with a driving torque and a resistive torque. A first power value of the electric machine is calculated by subtracting from a desired power from the compressor of the turbocharger an estimated value of the power currently delivered by the turbine and an inertial term calculated from an estimated value of the current rotational speed of the turbocharger.
Avantageusement, on pilote la machine électrique par un terme de consigne obtenu en ajoutant à la première consigne de puissance un terme obtenu par un régulateur à partir d'un écart entre un taux de compression estimé du turbocompresseur, et un taux de compression de consigne du turbocompresseur, le taux de compression de consigne étant calculé à partir de la pression de suralimentation de consigne, du débit mesuré des gaz traversant le compresseur, et d'une pression mesurée en amont du compresseur, et le taux de compression estimé étant calculé à partir de la pression délivrée par le second capteur de pression, du débit mesuré des gaz traversant le compresseur, et d'une pression mesurée en amont du compresseur.  Advantageously, the electrical machine is driven by a setpoint term obtained by adding to the first power setpoint a term obtained by a regulator from a difference between an estimated compression ratio of the turbocharger, and a set compression ratio of the turbocharger, the set compression ratio being calculated from the set boost pressure, the measured flow rate of the gas passing through the compressor, and a pressure measured upstream of the compressor, and the estimated compression ratio being calculated from the pressure delivered by the second pressure sensor, the measured flow rate of the gases passing through the compressor, and a pressure measured upstream of the compressor.
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 :  Other objects, features and advantages of the invention will become apparent on reading the following description, given solely by way of nonlimiting example, and with reference to the appended drawings in which:
-la figure 1 rappelle l'architecture générale d'un moteur équip é d'un turbocompresseur selon l'invention,  FIG 1 recalls the general architecture of a motor equipped with a turbocharger according to the invention,
-la figure 2 illustre une partie d'un système de régulation d'un turbocompresseur appartenant au système de motorisation de la figure 1 .  FIG. 2 illustrates a part of a control system of a turbocharger belonging to the motorization system of FIG. 1.
Tel qu'illustré sur la figure 1 , un système turbocompresseur 1 comprend un turbocompresseur 37, une machine électrique 45 , un moteur 30 équipé de capteurs 14, 15 , 1 7, 1 8 , 19, 40, 49, 54, 55 et comprend une unité de commande électronique 2.  As illustrated in FIG. 1, a turbocharger system 1 comprises a turbocharger 37, an electric machine 45, a motor 30 equipped with sensors 14, 15, 17, 18, 19, 40, 49, 54, 55 and comprises an electronic control unit 2.
Le turbocompresseur 37 comprend un compresseur 32 et une turbine 33 montés sur un arbre commun. Une machine électrique 45 est également so lidaire, ou so lidarisable au travers d'un embrayage, de l'arbre du turbocompresseur. Par so lidaire, on entend que la machine électrique 45 est reliée à l'arbre du turbocompresseur de manière à pouvoir entraîner celui-ci en rotation, éventuellement au travers d'un j eu d'axes et de pignons . De l'air frais A, arrivant à une pression atmosphérique Patmo , mesurée par un capteur de pression 49, est filtré par un filtre à air 31. L'air filtré issu du filtre 31 est comprimé par le compresseur 32. L'air comprimé est ensuite refroidi par un échangeur 34 et injecté via une vanne 39 alimentant un collecteur d'alimentation 40 assurant qu'une même pression d'air arrive aux cylindres 41 du moteur 30. Une partie des gaz sortant des cylindres du moteur 30 peut, dans certaines variantes de réalisation, être détournée vers le collecteur d'admission 40 via un court circuit muni d'un refroidisseur 35 et d'une vanne 36. La turbine 33 du turbocompresseur 37 est entraînée par les gaz d'échappement du moteur. La turbine 33 entraîne en rotation le compresseur 32. Un couple supplémentaire, couple moteur ou couple de freinage, peut être appliqué au compresseur à l'aide de la machine électrique 45. La machine électrique 45 est alimentée à partir d'une batterie d'accumulation 44, au travers d'un convertisseur électrique 43. Turbocharger 37 comprises a compressor 32 and a turbine 33 mounted on a common shaft. An electric machine 45 is also solidary, or so lidarisable through a clutch, of the turbocharger shaft. By solidarity, it is meant that the electric machine 45 is connected to the shaft of the turbocharger so as to drive it in rotation, possibly through a j ule axes and pinions. Fresh air A, arriving at atmospheric pressure P a tmo, measured by a pressure sensor 49, is filtered by an air filter 31. The filtered air from the filter 31 is compressed by the compressor 32. The compressed air is then cooled by an exchanger 34 and injected via a valve 39 supplying a supply manifold 40 ensuring that a same air pressure arrives at the cylinders 41 of the engine 30. Some of the gases leaving the cylinders of the engine 30 may, in certain embodiments, be diverted to the intake manifold 40 via a short circuit provided with a cooler 35 and a valve 36. The turbine 33 of the turbocharger 37 is driven by the exhaust gas from the engine. The turbine 33 rotates the compressor 32. An additional torque, engine torque or braking torque, can be applied to the compressor using the electric machine 45. The electric machine 45 is powered from a battery of accumulation 44, through an electric converter 43.
Le turbocompresseur 37 est relié à une unité de commande électronique 2, elle-même reliée à un estimateur 17 du régime de rotation Ne du moteur 30 et à un estimateur 18 du couple Ce développé par le moteur 30. Selon les variantes de réalisations, l'unité de commande 2, au lieu d'être reliée à un estimateur de couple 18 peut être reliée à une unité d'injection (non représentée) transmettant à l'unité de commande 2, la valeur instantanée FIMsp de consigne de débit de carburant injecté dans le moteur 30. Le turbocompresseur 37 est équipé d'un débitmètre 15 disposé de manière à mesurer le débit de gaz Wc traversant le compresseur 32, et d'un premier capteur de température 14 disposé de manière à mesurer la température Tuc de gaz en amont du compresseur, par exemple placé dans le débitmètre 15, et d'un premier capteur de pression 19 disposé de manière à pouvoir mesurer la pression de gaz Pat en aval de la turbine 33, par exemple placé entre la turbine 33 et un filtre à particules (non représenté). Le premier capteur de température, le débitmètre et le premier capteur de pression sont reliés à l'unité de commande électronique 2. L'unité de commande électronique 2 est également reliée à un second capteur de pression 16 disposé de manière à pouvoir mesurer la pression Pspg des gaz présents dans le collecteur d'admission 40. L'unité de commande électronique 2 peut être en outre reliée à un capteur de température d'air 55 mesurant la température d'air dans le co llecteur d'admission 40. L'unité de commande électronique 2 est aussi reliée à un capteur 49 de pression atmosphérique Patmo , capteur qui peut par exemple être intégré à un calculateur d'inj ection. L'unité de commande 2 est également reliée à un superviseur 42 qui transmet à l'unité de commande 2 , une valeur de consigne PSpg, sP représentant la pression de gaz souhaitée dans le co llecteur d'admission 40. PSpg, sP est parfois aussi appelée par la suite pression de suralimentation de consigne. L'unité de commande 2 élabore une consigne de puissance électrique Peiec, sP qui est par exemp le envoyée au convertisseur 43 , qui alimente alors la machine électrique 45 de manière à générer un couple moteur correspondant à cette puissance électrique, ou qui pilote la machine électrique 45 de manière à ce qu'elle développe le couple résistant correspondant. Les "consignes de puissance électrique" (par exemple Peiec, sP) s'entendent ici comme les puissances mécaniques demandées à la machine électrique, en tenant compte du rendement de la machine. The turbocharger 37 is connected to an electronic control unit 2, itself connected to an estimator 17 of the rotation speed N e of the motor 30 and to an estimator 18 of the torque C e developed by the motor 30. According to the variant embodiments , the control unit 2, instead of being connected to a torque estimator 18 can be connected to an injection unit (not shown) transmitting to the control unit 2, the instantaneous value FIM sp setpoint of fuel flow injected into the engine 30. The turbocharger 37 is equipped with a flow meter 15 arranged to measure the flow rate of gas W c passing through the compressor 32, and a first temperature sensor 14 arranged to measure the temperature T uc gas upstream of the compressor, for example placed in the flow meter 15, and a first pressure sensor 19 arranged so as to be able to measure the gas pressure Pa t downstream of the turbine 33, for example placed re turbine 33 and a particulate filter (not shown). The first temperature sensor, the flow meter and the first pressure sensor are connected to the electronic control unit 2. The electronic control unit 2 is also connected to a second pressure sensor 16 arranged so as to measure the pressure P spg of the gases present in the intake manifold 40. The control unit 2 can also be connected to an air temperature sensor 55 measuring the air temperature in the intake manifold 40. The electronic control unit 2 is also connected to a sensor 49 of atmospheric pressure P a tmo, sensor which can for example be integrated into an inj ection calculator. The control unit 2 is also connected to a supervisor 42 which transmits to the control unit 2 a set value P S pg, where P represents the desired gas pressure in the intake manifold 40. P S pg, s P is sometimes also referred to as a set boost pressure. The control unit 2 develops an electrical reference power Peiec, s P which is the exemp sent to the converter 43, which then feeds the electric machine 45 to generate a motor torque corresponding to this electric power, or the driver electrical machine 45 so that it develops the corresponding resistive torque. The "electrical power setpoints" (eg Peiec, s P ) are understood here as the mechanical power requirements of the electric machine, taking into account the efficiency of the machine.
Le court circuit 35 représente ici un système de recirculation de gaz à haute pression, ou "EGR HP" . L'invention peut aussi être appliquée à des systèmes comprenant un circuit de recirculation à basse pression, ou "EGR BP" , dans lequel les gaz d'échappement sont réinj ectés en amont du compresseur.  The short circuit 35 here represents a high pressure gas recirculation system, or "HP EGR". The invention can also be applied to systems comprising a low pressure recirculation circuit, or "BP EGR", in which the exhaust gases are reinjected upstream of the compressor.
La figure 2 illustre une partie d'un système de régulation associé à un turbocompresseur selon l 'invention. On retrouve sur la figure 2 des éléments communs à la figure 1 , les mêmes éléments étant alors désignés par les mêmes références . L 'unité de commande électronique 2 comprend un générateur de consigne 12 apte à délivrer une consigne de puissance de la machine électrique 45. L 'unité de commande électronique 2 comprend un estimateur 20 apte à estimer un régime de rotation Ntc, est du turbocompresseur, et apte à délivrer une puissance compresseur de consigne POWc,sp. L'unité de commande électronique 2 peut également comprendre une cartographie 1 3 permettant de relier un débit Wc du compresseur à un incrément de pression APC00i correspondant à une perte de charge au niveau de l'échangeur 34. Figure 2 illustrates a portion of a control system associated with a turbocharger according to the invention. FIG. 2 shows elements that are common to FIG. 1, the same elements then being designated by the same references. The electronic control unit 2 comprises a setpoint generator 12 capable of delivering a power setpoint of the electric machine 45. The electronic control unit 2 comprises an estimator 20 capable of estimating a rotational speed N tc , is of the turbocharger , and able to deliver a setpoint compressor power POW c , sp . The electronic control unit 2 may also include a mapping 1 3 for connecting a flow rate W c of the compressor to an increment of pressure AP C00 i corresponding to a pressure drop at the exchanger 34.
Le générateur 12 comprend une unité de calcul de puissance turbine 2 1 , un estimateur 4 de puissance électrique en boucle ouverte , un sommateur 5 , et un régulateur 1 1 .  The generator 12 comprises a turbine power calculation unit 21, an open loop power estimator 4, an adder 5, and a regulator 11.
L'unité de calcul de puissance turbine 2 1 comprend un calculateur de coordonnées 22 , une première cartographie 3 a, une seconde cartographie 3 b , et un estimateur de puissance turbine 46.  The turbine power calculation unit 2 1 comprises a coordinate calculator 22, a first map 3a, a second map 3b, and a turbine power estimator 46.
L ' unité de commande électronique 2 reçoit sur une première entrée numérique ou analogique une valeur de température Tut représentant une température en amont de la turbine 33 . C ette valeur de température Tut est communiquée sur une entrée du calculateur de coordonnées 22. L ' unité de commande électronique 2 reçoit sur une autre entrée numérique ou analogique une valeur de débit Wt représentant un débit traversant la turbine . C ette valeur de débit est également communiquée sur une entrée du calculateur de coordonnées 22. Les valeurs Wt et Tut peuvent être des valeurs mesurées, mais peuvent être également des valeurs estimées à p artir d'autres valeurs connues . La valeur Wt peut être estimée au moyen de l'équation 2 , et la valeur Tut peut être cartographié en fonction du point de fonctionnement (régime, couple) du moteur 30. Le calculateur 22 reço it également la valeur Pat de pression en aval de la turbine, délivrée par le capteur 1 9. The electronic control unit 2 receives on a first digital or analog input a temperature value T ut representing a temperature upstream of the turbine 33. This temperature value T ut is communicated on an input of the coordinate calculator 22. The electronic control unit 2 receives on another digital or analog input a flow value W t representing a flow rate passing through the turbine. This flow rate value is also communicated to an input of the coordinate calculator 22. The values W t and T ut may be measured values, but may also be estimated values for other known values. The value W t can be estimated by means of equation 2, and the value T ut can be mapped as a function of the operating point (speed, torque) of the motor 30. The computer 22 also receives the pressure value Pa t downstream of the turbine, delivered by the sensor 1 9.
Une valeur de pression Puc, qui peut aussi être so it mesurée , so it estimée, par exemple au moyen de l'équation 1 , est communiquée au régulateur 1 1 et à l' estimateur de régime turbo 20. A pressure value P uc , which can also be measured, if it is estimated, for example by means of equation 1, is communicated to the regulator 11 and to the turbo speed estimator 20.
Le premier calculateur 20 reçoit en entrée les données délivrées par les capteurs 14 , 1 5 , 1 7 ainsi que la consigne de pression de suralimentation PSpg, sP émanant du superviseur 42. I l reço it également en entrée la troisième valeur de pression estimée Pu c. A partir de ces valeurs, et à l'aide de diverses cartographies (non représentées) le premier calculateur 20 calcule une valeur POWc,sp assimilable à une puissance de consigne du compresseur 32 , et une valeur Ntc, est assimilable à une vitesse de rotation d ' un arbre du turbo compresseur. La valeur Ntc, est est calculée en particulier à partir des équations 4b et 6b détaillées plus bas . La valeur POWc,sp est calculée en particulier à l'aide des équations 4a, 6a, et 8 , ainsi que des équations 3 et 9, détaillées plus bas . La valeur Ntc, sp est envoyée vers le calculateur de coordonnées 22, et en parallèle vers l'estimateur en boucle ouverte 4. La puissance compresseur de consigne POWc,sp est envoyée vers l'estimateur 4 en boucle ouverte. Le premier calculateur 20 peut utiliser une cartographie 13 pour calculer une valeur APC00i assimilable à une perte de charge, à partir du débit Wc issu du capteur 15. La valeur APC00i est utilisée également par le régulateur 1 1 . Selon une variante de réalisation, le premier calculateur 20 peut recevoir en entrée directement la valeur APC00i. The first computer 20 receives as input the data delivered by the sensors 14, 1 5, 1 7 as well as the supercharging pressure setpoint P S pg, s P emanating from the supervisor 42. I l also receives as input the third value of estimated pressure P uc . From these values, and using various maps (not shown), the first computer 20 calculates a value POW c , sp comparable to a reference power of the compressor 32, and a value N tc , is comparable to a speed rotation of a turbo compressor shaft. The value N tc , is is calculated in particular from the equations 4b and 6b detailed below. The value POW c , sp is calculated in particular using equations 4a, 6a, and 8, as well as equations 3 and 9, detailed below. The value N tc , sp is sent to the coordinate calculator 22, and in parallel to the open loop estimator 4. The setpoint compressor power POW c , sp is sent to the estimator 4 in open loop. The first computer 20 can use a map 13 to calculate an AP value C00 i similar to a pressure drop, from the flow rate W c from the sensor 15. The value AP C00 i is also used by the controller 1 1. According to an alternative embodiment, the first computer 20 can directly receive the AP value C00 i.
Le calculateur de coordonnées 22 calcule à partir des valeurs Wt, Tut et Pat, trois coordonnées C l , C2, et C3. C l et C2 sont utilisées par l'unité de calcul 2 1 pour lire la cartographie 3 a, et C l et C3 sont utilisées pour lire la cartographie 3b , comme indiqué par exemple dans les équations 1 1 et 12. La valeur sans dimension r|t, qui peut être considérée comme un rendement de la turbine, et la valeur sans dimensions PRt, qui peut être considérée comme un taux de détente de la turbine, sont ainsi extraites respectivement des cartographies 3 a et 3b, et envoyées vers l'estimateur de puissance turbine 46. L'estimateur de puissance turbine 46 reçoit en outre les valeurs Wt et Tut, également utilisées par le calculateur de coordonnées 22. L'estimateur de puissance turbine 46 envoie une valeur POWt,est de puissance turbine, estimée par exemple au moyen de l'équation 10, vers l'estimateur en boucle ouverte 4. The coordinate calculator 22 calculates from the values W t , T ut and Pat, three coordinates C l, C2, and C3. C 1 and C 2 are used by the calculation unit 2 1 to read the map 3 a, and C 1 and C 3 are used to read the map 3 b, as indicated for example in the equations 1 1 and 12. The dimensionless value r | t , which can be considered as a turbine efficiency, and the dimensionless value PR t , which can be considered as an expansion ratio of the turbine, are thus extracted respectively from the mappings 3 a and 3b, and sent to the turbine power estimator 46. The turbine power estimator 46 further receives the values W t and T ut , also used by the coordinate calculator 22. The turbine power estimator 46 sends a power value POW t , is t turbine, estimated for example by means of equation 10, to the open-loop estimator 4.
L'estimateur en boucle ouverte 4 utilise le régime turbo estimé Ntc, est, un terme inertiel Ntc est dN' 'est issu de ce régime turbo estimé, la dt The open-loop estimator 4 uses the estimated turbo regime N tc , est, an inertial term Nt c is dN '' is derived from this estimated turbo regime, the dt
puissance compresseur de consigne POWc,sp et la puissance turbine estimée POWt,est pour calculer, par exemple selon l'équation 14, une consigne de puissance électrique en boucle ouverte Pelec, sp, oi, qui est envoyée sur une des entrées du sommateur 5. Le terme inertiel Ntc est dN' 'est peut être calculé directement par l'estimateur 4, ou peut par exemple lui parvenir d'un dérivateur 58 recevant du premier calculateur 20 la valeur Ntc, est . reference compressor power POW c , sp and the estimated turbine power POW t , is t to calculate, for example according to equation 14, an open-loop electrical power setpoint P elec , sp, oi, which is sent to one of the inputs of the adder 5. the term inertial Nt c is dN '' may be calculated by the estimator 4, or may by For example, to obtain it from a differentiator 58 receiving from the first computer 20 the value N tc , is.
Le sommateur 5 reçoit sur une seconde entrée une valeur de correction en boucle fermée P elec, sp ,ci , issue du régulateur 1 1 . Le régulateur 1 1 , qui peut être un régulateur de type PID (proportionnel intégral dérivé) élabore cette valeur de correction en boucle fermée Peiec, sp ,ci , à partir d'un écart entre un taux de compression estimé du turbocompresseur, tel que calculé par exemple à l'équation 4b, et un taux de compression de consigne du turbocompresseur, tel que défini par exemp le à l'équation 4a. Le régulateur 1 1 utilise pour cela les valeurs issues des capteurs 15 et 16, la valeur estimée Pu c, la consigne Pspg, sP issue du superviseur 42, ainsi que, éventuellement, la cartographie 13. The adder 5 receives on a second input a closed-loop correction value P elec , sp, ci, resulting from the regulator 1 1. The regulator 1 1, which may be a PID (proportional integral derivative) type regulator, produces this Peiec closed loop correction value, sp , ci, from a difference between an estimated compression ratio of the turbocharger, as calculated for example in equation 4b, and a set compression ratio of the turbocharger, as defined by eg the equation 4a. The controller 1 1 uses it for the values from the sensors 15 and 16, the estimated value P uc, the PSPG setpoint, P s after the supervisor 42, and, optionally, the mapping 13.
Comme indiqué aux équations 4a et 4b, le taux de compression estimé est calculé en fonction de deux variables mesurées ou estimées sur le turbocompresseur 37, soit Puc et APC00i, et d'une variable mesurée ou estimée au niveau du co llecteur 40, Psp g. Le taux de compression de consigne est calculé en fonction de deux variables issues de mesures Puc et APC00i, et d'une valeur de consigne P Spg, sP qui est substituée à la valeur mesurée Psp g dans les formules de calcul ayant servi au calcul du premier taux de compression. As indicated in equations 4a and 4b, the estimated compression ratio is calculated as a function of two variables measured or estimated on the turbocharger 37, P uc and AP C00 i, and a measured or estimated variable at the co-sensor 40 , P sp g . The set compression ratio is calculated as a function of two variables resulting from measurements P uc and AP C00 i, and of a set value P S pg, s P which is substituted for the measured value P sp g in the formulas of calculation used to calculate the first compression ratio.
Le mode de calcul des différentes grandeurs est exposé ci- après. Lexique des principales grandeurs utilisées :  The mode of calculation of the different quantities is explained below. Lexicon of the main quantities used:
Grandeur Unité Description Size Unit Description
[mbar] Pression atmosphérique  [mbar] Atmospheric pressure
Patmo  Patmo
(mesurée)  (Measured)
[mbar] Pression (mesurée) dans le p co llecteur ou "pression de  [mbar] Pressure (measured) in the collector or "pressure
suralimentation"  supercharging "
[mbar] Pression en amont du  [mbar] Pressure upstream of
compresseur (estimée) [mbar] Pression en aval du compressor (estimated) [mbar] Pressure downstream of
compresseur (estimée)  compressor (estimated)
[mbar] Pression en aval de la turbine p*  [mbar] Pressure downstream of the turbine p *
(mesurée)  (Measured)
[-] Taux de compression Puc /Pdc [-] Compression ratio P uc / P dc
PR, [-] Taux de détente Put /Pdt PR, [-] Relaxation rate P ut / P dt
[Nm] Couple développé par le [Nm] Couple developed by the
Ce C e
moteur 30  motor 30
Ne [rpm] Régime du moteur 30(mesuré)  Ne [rpm] Engine Speed 30 (measured)
[rpm] Régime du  [rpm] Regime of
Ntc N tc
turbocompresseur(estimé)  Turbocharger (estimated)
[rad/s] Ntc , mais exprimé en rad/s[rad / s] N tc , but expressed in rad / s
J [Kg/m2] Inertie du turbocompresseur J [Kg / m 2 ] Inertia of the turbocharger
[Kg/s] Débit du compresseur (mesuré) [Kg / s] Compressor flow (measured)
[Kg/s] Débit de la turbine (estimé)[Kg / s] Turbine flow (estimated)
[-] Efficacité/rendement du [-] Efficiency / performance of
compresseur (cartographiée, ou calculée)  compressor (mapped, or calculated)
[-] Efficacité/rendement de la turbine (cartographiée, ou calculée)  [-] Efficiency / efficiency of the turbine (mapped, or calculated)
[° ] Température en amont du  [°] Temperature upstream of
T uc  You know
compresseur (mesurée)  compressor (measured)
[° ] Température en amont de la [°] Temperature upstream of the
T ut T ut
turbine (estimée)  turbine (estimated)
[° ] Température de l'air dans le [°] Air temperature in the
T adm co llecteur d'admission à Adm inistrector of admission to
l'entrée du moteur 30(mesurée) f [J/(Kg - °K)] Capacité thermique massique p,adm the motor input 30 (measured) f [J / (Kg - ° K)] Thermal mass capacity p, adm
des gaz à l'admission  gases on admission
f [J/(Kg - °K)] Capacité thermique massique à p,exh f [J / (Kg - ° K)] Thermal mass capacity at p, exh
des gaz à l'échappement  exhaust gases
Y [-] Rapport des capacités thermiques massiques Cp/Cv des gaz (à l'admission ou à l'échappement suivant les équations) Y [-] Capacity Report mass thermal C p / C v gases (at intake or exhaust according to the equations)
POWt [W] Puissance de la turbine POW t [W] Turbine power
POWc [W] Puissance compresseur POW c [W] Compressor power
[mbar] Perte de charge de l'échangeur [mbar] Pressure drop of the heat exchanger
^^cool cool ^^
34  34
Rair 8 , 3 1 4 J Mol^ K 1 Constante des gaz parfaits Rair 8, 3 1 4 J Mol ^ K 1 Perfect gas constant
[W] Consigne de puissance  [W] Power setpoint
Pelec, sp, ol  Pelec, sp, ol
électrique en boucle ouverte electric open loop
[W] Correction de puissance [W] Power correction
Pelec, sp ,cl  Pelec, sp, cl
électrique en boucle fermée electric closed loop
[W] Consigne de puissance de la machine électrique (positive[W] Power setpoint of the electric machine (positive
P 1 e, sp P 1 e, sp
en mode moteur, négative en générateur)  in motor mode, negative in generator)
De manière générale dans ce qui suit Xe st est une variable estimée à partir d'une ou plusieurs variables mesurées, à l'aide de cartographie éventuelles . In a general way, X is t is an estimated variable from one or more measured variables, using possible cartography.
Xmes est une variable mesurée par un capteur dédié. X mes is a variable measured by a dedicated sensor.
Xsp (" set point") est une variable de consigne, élaborée au moins en partie à partir de grandeurs émanant du conducteur du véhicule. X sp ("set point") is a setpoint variable, developed at least in part from quantities emanating from the driver of the vehicle.
Les variables utilisées comme "mesures" dans la stratégie de contrôle peuvent se décomposer trois catégories : The variables used as "measures" in the control strategy can be broken down into three categories:
• les variables directement mesurées  • directly measured variables
• les variables directement estimées  • directly estimated variables
• les variables "hybrides" qui peuvent être estimées ou mesurées en fonction du fonctionnement du reste du circuit de circulation de gaz dans le moteur. Variables mesurées consommées dans la stratégie • "Hybrid" variables that can be estimated or measured based on the operation of the rest of the gas flow path in the engine. Measured variables consumed in the strategy
C es variables sont :  These variables are:
• Régime moteur Ne , • Engine speed N e ,
• Débit carburant FIMsp , proportionnel au couple Ce développ é par le moteur • Fuel flow FIM sp , proportional to torque C e developed by the engine
• Pression atmo sphérique Patm , • Atmospheric pressure P atm ,
• Pression co llecteur P .  • Coilector pressure P.
• Débit passant à travers le compresseur Wc , • Flow passing through the compressor W c ,
• Température amont compresseur Tuc . • Compressor upstream temperature T uc .
· Pression aval turbine P at  · Downstream pressure turbine P at
Dans des variantes de réalisation de l'invention, on peut faire l'économie d'un ou deux capteurs en estimant indirectement les variables suivantes : In alternative embodiments of the invention, one or two sensors can be saved by indirectly estimating the following variables:
· Débit passant à travers le compresseur Wc , · Flow rate passing through the compressor W c ,
• Température amont compresseur Tuc , • Compressor upstream temperature T uc ,
qui sont alors des variables " hybrides " consommées dans la stratégie . which are then "hybrid" variables consumed in the strategy.
En effet, les conditions d'utilisations de ces variables sont différentes selon que l'on est dans une configuration EGR HP ou EGR BP . Dans le cas de l'EGR HP , un débitmètre d'air est utilisé comme information de débit compresseur et un capteur de température d'air extérieur est utilisé comme information de température amont compresseur.  Indeed, the conditions of use of these variables are different depending on whether one is in an EGR HP or EGR BP configuration. In the case of the HP EGR, an air flow meter is used as compressor flow information and an outdoor air temperature sensor is used as compressor upstream temperature information.
Dans le cas contraire (EGR BP , ou pas d'EGR) , le débit compresseur est estimé via le remp lissage, et la température amont compresseur est estimée via un bilan enthalpique utilisant le capteur de température d' air entrée moteur.  In the opposite case (BP EGR, or no EGR), the compressor flow is estimated via the replacement, and the compressor upstream temperature is estimated via an enthalpy balance using the engine inlet air temperature sensor.
Variables estimées consommée dans la stratégie Estimated variables consumed in the strategy
C es variables sont :  These variables are:
• La pression amont compresseur Puc , • The compressor upstream pressure P uc ,
• La température amont turbine Tut , • Le débit échappement Wt . • The upstream turbine temperature T ut , • The exhaust flow W t .
Estimation de la pression amont compresseur : Estimation of the compressor upstream pressure:
Pour l'estimation de la pression amont compresseur, on considère la perte de charge du filtre à air. Cette perte de charge est estimée avec une cartographie qui dépend du débit d'air.  For the estimation of the compressor upstream pressure, the pressure drop of the air filter is considered. This pressure loss is estimated with a map that depends on the air flow.
Pue = Patmo ~ ffaa (^ c ) E quatio n ( 1 ) Pue = Patmo ~ ffaa (^ c) E quatio n (1)
Equation de perte de charge du filtre à air Equation of pressure loss of the air filter
Estimation de la température amont turbine :  Estimation of the turbine upstream temperature:
La température amont turbine, Tut , est utilisée dans la stratégie.The turbine upstream temperature, T ut , is used in the strategy.
Elle est estimée grâce à une cartographie qui dépend du régime moteur et du débit carburant. Cette cartographie est pré calibrée grâce à des essais réalisés sur banc moteur. La calibration est ensuite affinée par des essais sur véhicule. It is estimated thanks to a map that depends on engine speed and fuel flow. This cartography is pre-calibrated thanks to tests performed on the engine test bench. The calibration is then refined by vehicle tests.
Estimation du débit échappement, aussi appelé débit turbine : En stabilisé le débit turbine Wt est égal au débit compresseur plus le débit carburant. En dynamique, ce bilan est affecté par les termes de dynamique de la ligne d'air et de l'échappement. Pour modéliser cette dynamique, on écrit le débit turbine comme suit : Estimated exhaust flow, also called turbine flow rate: Stabilized turbine flow W t is equal to the compressor flow plus the fuel flow. In dynamics, this balance is affected by the terms of dynamics of the air line and the exhaust. To model this dynamic, we write the turbine flow as follows:
P V  P V
Wt = WC + 0.00012 FIMsp * Ne - spg m Equation (2) W t = W C + 0.00012 FIM sp * N e - spg m Equation (2)
Calcul du débit échappement estimé (pour un moteur à 4 cylindres), où FIMsp est le débit carburant (en mg/cp). Le vo lume Vtot est une variable de calibration qui permet de représenter les effets dynamiques sur le débit. Calculation of the estimated exhaust flow (for a 4-cylinder engine), where FIM sp is the fuel flow (in mg / cp). The volume V to t is a calibration variable that can be used to represent the dynamic effects on the flow.
Consigne de débit compresseur Compressor flow setpoint
Les conditions de calcul de cette variable Wc,sp sont différentes selon que l'on est dans une configuration EGR HP ou EGR BP . Dans le cas de l'EGR HP, on prend directement la consigne qui sert de consigne à l'EGR HP . Dans le cas contraire (EGR BP ou sans EGR), la consigne de débit compresseur est calculée sur la base de l ' équation de remplissage moteur. L ' équation qui résume le calcul est la suivante : The conditions of calculation of this variable W c , sp are different according to whether one is in an EGR HP or EGR BP configuration. In the case of the HP EGR, the setpoint is used as a reference for the HP EGR. In the opposite case (EGR BP or without EGR), the compressor flow setpoint is calculated on the basis of the equation engine filling. The equation that summarizes the calculation is as follows:
W °«> Equation (3) W ° «> Equation (3)
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000017_0001
Calcul du débit d'air consigne sans EGR HP  Calculation of the set air flow without HP EGR
où :  or :
• V t [m3] est la cylindrée du moteur, • V t [m 3 ] is the engine displacement,
• ηνο1 est le rendement vo lumétrique. Cette cartographie est identifiée à partir des essais en stabilisé. • η νο1 is the volumetric efficiency. This mapping is identified from the tests in stabilized.
• Padm [Kg/m3] est la densité d'air dans le co llecteur d'admission 40 (obtenue en divisant la pression de l'air dans le co llecteur par la température de l'air dans le co llecteur et par la constante des gaz parfaits) Padm [Kg / m 3 ] is the air density in the intake manifold 40 (obtained by dividing the air pressure in the collector by the air temperature in the collector and by the perfect gas constant)
De la pression de suralimentation au taux de compression From boost pressure to compression ratio
Cette première étape de calcul a pour but de transformer la pression de suralimentation en taux de compression. L'intérêt de cette transformation est de se mettre dans le référentiel du compresseur. This first calculation step aims to transform the boost pressure into a compression ratio. The interest of this transformation is to put oneself in the frame of the compressor.
Pour le calcul du taux de compression, on considère la perte de charge du refroidisseur d'air. Cette perte de charge est estimée avec une cartographie qui dépend du débit d'air. Les taux de compression consigne et estimé sont calculés respectivement avec la consigne et la mesure de pression de suralimentation, respectivement Pspg^p et Pspg^mes . For the calculation of the compression ratio, the pressure drop of the air cooler is considered. This pressure loss is estimated with a map that depends on the air flow. The set and estimated compression rates are calculated respectively with the set point and the boost pressure measurement, respectively P spg ^ p and P spg ^ ms .
La consigne de pression de suralimentation est généralement stockée dans une cartographie, en fonction du couple et du régime du moteur.  The boost pressure setpoint is usually stored in a map, depending on the engine torque and engine speed.
La mesure de pression de suralimentation est faite via un élément piézoélectrique 16 qui permet la conversion de la pression en tension électrique directement l'interprétable par le calculateur d' inj ection.  The supercharging pressure measurement is made via a piezoelectric element 16 which allows the conversion of the pressure into electrical voltage directly interpretable by the injection computer.
Consigne et estimation du taux de compression  Setpoint and estimate of the compression ratio
Le calcul de la consigne et l'estimation du taux de compression est expliqué par : _D P spg,sp + AP cool _D P spg,mes + AP cool Calcul du taux de compression The calculation of the setpoint and the estimation of the compression ratio is explained by: _ D P spg, sp + AP cool _ D P spg, my + AP cool Calculating the compression ratio
Equation 4a Equation 4b  Equation 4a Equation 4b
Calcul de la perte de charge RAS  Calculation of the RAS pressure drop
Entrées/ Sorties du bloc Inputs / Outputs of the block
Entrées :+-- Inputs: + -
• Pression de suralimentation consigne Pspg^p par exemple,• Boost pressure setpoint P spg ^ p for example,
• Pression de suralimentation mesure Pspg^mes , • Boost pressure measures P spg ^ m ,
• Débit compresseur Wc , • Compressor flow W c ,
• Pression amont compresseur Puc , • Compressor upstream pressure P uc ,
• Température amont compresseur Tuc . • Compressor upstream temperature T uc .
Sorties :  Exits :
• Taux de compression consigne PRc sp , • Setpoint compression ratio PR c sp ,
• Taux de compression estimé PRc est . • Estimated compression ratio PR c is .
Le taux de compression consigne peut être limité afin de garantir à terme de ne pas dépasser un régime turbocompresseur limite The set compression ratio can be limited in order to guarantee ultimately not to exceed a limit turbocharger regime
Du taux de compression au régime turbocompresseur From compression ratio to turbocharger
Cette deuxième étape de calcul a pour but de lier le régime turbocompresseur avec le taux de compression. L'intérêt de cette transformation est de se mettre dans le référentiel du turbocompresseur.  This second calculation step aims to bind the turbocharger regime with the compression ratio. The interest of this transformation is to put oneself in the repository of the turbocharger.
Consigne et estimation du régime turbocompresseur  Setpoint and estimation of the turbocharger regime
Pour la consigne et l'estimation du régime turbo, nous utilisons les cartographies constructeur et moteur pour obtenir le régime turbo corrigé en fonction du régime moteur et du taux de compression. En effet, en exprimant le débit compresseur comme étant le débit aspiré par le moteur, nous obtenons : ref,c T.. P rref,c For the setpoint and the estimation of the turbo speed, we use the engine and engine mappings to obtain the turbo speed corrected according to the engine speed and the compression ratio. Indeed, by expressing the compressor flow as being the flow sucked by the engine, we obtain: ref, c T .. P r ef, c
PR c = f J c, N,. vol r adm,sp ' e  PR c = f Jc, N ,. flight r adm, sp 'e
ref,c P.,  ref, c P.,
Equation (5 ) Equation (5)
En inversant cette fonction, on obtient le régime turbocompresseur corrigé en fonction du taux de compression et du régime moteur. C ette fonction est notée fut . Nous avons donc :
Figure imgf000019_0001
By reversing this function, the corrected turbocharger speed is obtained as a function of the compression ratio and the engine speed. This function is noted. So we have :
Figure imgf000019_0001
Equation (6a) Equation (6b) Equation (6a) Equation (6b)
C alcul du régime turbocompresseur (équations 4) avec Tu c la température amont compresseur et, Turbocharger speed calculation (equations 4) with T uc compressor upstream temperature and,
Tr ef_ c la température de référence du compresseur. T re f_ c compressor reference temperature.
Entrées/ Sorties du blo c de calcul : Inputs / Outputs of the calculation block:
Entrées :  Inputs:
• Régime moteur Ne , • Engine speed N e ,
• Taux de compression estimé PRc est , • Estimated compression ratio PR c is ,
• Taux de compression consigne PRc sp , • Setpoint compression ratio PR c sp ,
• Température amont compresseur mesuré Tuc . • Compressor upstream temperature measured T uc .
Sorties :  Exits :
• Régime turbocompresseur consigne Ntc , • Turbocharger system setpoint N tc ,
• Régime turbocompresseur estimé Ntc est . • Estimated turbocharger speed N tc is .
Vers une consigne de puissance compresseur Towards a compressor power set point
C ette étape de calcul a pour but de lier les précédents calculs afin de construire une consigne de puissance compresseur.  This calculation step is intended to link the previous calculations in order to build a compressor power setpoint.
L'expression de la puissance compresseur est donnée par : The expression of the compressor power is given by:
r-l  r-l
POWr = WX p,adm PR^ Equation (7) ou : • Wc est le débit passant à travers le compresseur, POW r = WX p, adm PR ^ Equation (7) or: • W c is the flow rate passing through the compressor,
• 7"Mc est la température amont compresseur, • 7 " Mc is the compressor upstream temperature,
• PRc est le taux de compression, • PR c is the compression ratio,
c P,adm est la capacité thermique massique des gaz l'admission, P c, adm is a specific heat capacity of the gas admission,
• Y est le rapport des capacités thermiques massiques l'admission.  • Y is the ratio of the thermal capacities mass admission.
• 77c est l'efficacité compresseur, cartographiée La question est de savoir dans ce calcul si les variables utilisées doivent être des valeurs de consigne ou des valeurs mesurées/estimées. Le même type d'arbitrage s'impose pour le calcul de la puissance turbine qui utilise un débit une efficacité turbine . Dans le calcul de la puissance de consigne, nous faisons le choix d'utiliser toutes les consignes possibles. La puissance compresseur consigne délivrée par l'estimateur 20 s'exprime : • 77 c is compressor efficiency, mapped The question is to know in this calculation if the variables used must be set values or measured / estimated values. The same type of arbitration is necessary for the calculation of the turbine power which uses a flow turbine efficiency. In the calculation of the nominal power, we make the choice to use all possible instructions. The compressor power output delivered by the estimator 20 is expressed as:
POW c,,sp W c,sp T uc quation (8)POW c ,, sp W c, sp T uc tion (8)
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
• 77c est l'efficacité compresseur de consigne, cartographiée par exemple sous la forme : • 77 c is the compressor compressor efficiency, mapped for example in the form:
Equation (9)
Figure imgf000020_0002
Equation (9)
Figure imgf000020_0002
Entrées/ Sorties du bloc Entrées : Inputs / Outputs of the Inputs block:
• Taux de compression consigne PRc sp , • Setpoint compression ratio PR c sp ,
• Débit compresseur consigne W ,  • Compressor flow setpoint W,
• Régime turbocompresseur consigne Nt , • Turbocharger speed setpoint N t ,
• Température et pression amont compresseur Tuc et Pu • Temperature and pressure upstream compressor T uc and P u
Sortie : Puissance compresseur consigne POWc c,sp ' Exit : Compressor power setpoint POW c c, sp '
Vers une estimation de puissance turbine Towards a turbine power estimate
Cette étape de calcul a pour but d'estimer la puissance actuellement prélevée par la turbine dans les gaz d'échappement.  This calculation step is intended to estimate the power currently taken by the turbine in the exhaust gas.
La puissance turbine estimée est donnée par The estimated turbine power is given by
Equation (10)
Figure imgf000021_0001
Equation (10)
Figure imgf000021_0001
ou :  or :
• r^est l'efficacité turbine,  • r ^ is the turbine efficiency,
• CPexh est la capacité thermique massique à l'échappement,• C Pexh is the specific heat capacity at the exhaust,
• Y est le rapport des capacités thermiques massiques l'échappement. • Y is the ratio of mass thermal capacities to the exhaust.
Avec le taux de détente turbine étant cartographié dans la cartographie 3b sous la forme suivante : With the rate of expansion turbine being mapped in the mapping 3b in the following form:
PRt =fP W,- Tm ■fPRt{C\C\) Equation (11) dt PR t = f P W, - T m ■ f PRt {C \ C \) Equation (11) dt
Avec l'efficacité de la turbine calculée par la relation statique suivante : ' Equation (12)
Figure imgf000021_0002
With the efficiency of the turbine calculated by the following static relationship: 'Equation (12)
Figure imgf000021_0002
Entrées/ Sorties du bloc Inputs / Outputs of the block
Entrées : Inputs:
J rest le débit passant à travers la turbine, J r is the flow rate passing through the turbine,
Ntcestest l'estimation du régime du turbocompresseur, N tcest is the estimation of the turbocharger regime,
Z^est la température amont turbine,  Z ^ is the turbine upstream temperature,
Trefest la température de référence turbine (valeur constante), re est la pression de référence turbine (valeur constante), Pdt est la pression aval turbine • PRt est le taux de détente, T ref is the turbine reference temperature (constant value), r e is the turbine reference pressure (constant value), P dt is the downstream turbine pressure • PR t is the relaxation rate,
Sorties : Exits :
• Puissance turbine estimée Ptest. • Estimated turbine power P test .
Vers la consigne de boucle ouverte de puissance électrique.To the open loop electrical power setpoint.
Cette étape de calcul a pour but de déterminer la consigne de puissance électrique grâce au bilan de puissance sur l'arbre du turbocompresseur. L'utilisation du terme dynamique apporte un gain sur le temps de réponse de la boucle de suralimentation (effet d'anticipation). This calculation step is intended to determine the electrical power setpoint through the power budget on the turbocharger shaft. The use of the dynamic term brings a gain on the response time of the boost loop (anticipation effect).
Pelec,sp,ol =P Wcsp -POWtest + t( j tc 2) Equation (13) P el c, sp , ol = PW csp -POW test + t ( j tc 2 ) Equation (13)
POWcspQSt la consigne de puissance compresseur, POW csp QSt the compressor power setpoint,
POWtQSt la puissance turbine, POW t QSt turbine power,
• corc est le régime turbocompresseur estimé(en rad/s), • co rc is the estimated turbocharger speed (in rad / s),
• Jest l'inertie de l'ensemble tournant (compresseur, axe, turbine et machine électrique). La consigne de puissance électrique se calcule donc en fonction de la puissance compresseur consigne, de la puissance turbine estimée et de la variation d'énergie cinétique consigne. Elle s'écrit donc :  • It is the inertia of the rotating assembly (compressor, axis, turbine and electric machine). The electric power setpoint is therefore calculated as a function of the reference compressor power, the estimated turbine power and the set kinetic energy variation. It is written thus:
π dN  π dN
Pelées = POWc,sp ~POWest + {—)2JNtc,est P elea s = POW c, sp ~ POW is + {-) 2 JN tc, is
Equation (14) Equation (14)
Calcul de la consigne de puissance turbine en boucle ouverte Calculation of the open loop turbine power set point
Entrées/ Sorties du bloc Inputs / Outputs of the block
Entrées : Inputs:
• Puissance compresseur consigne POWcsp, • Compressor power setpoint POW csp ,
• Régime turbocompresseur estimé Ntcest . • Puissance turbine estimée POWt est . • Estimated turbocharger speed N tcest . • Estimated turbine power POW t is .
Sorties : Exits :
• Puissance électrique consigne boucle ouverte PelectiSPi0l . • Electrical power setpoint open loop P electiSPi0l .
Remarque : dans notre convention la consigne de puissance électrique est positive en mode moteur et négative en mode générateur. Note: in our convention the electrical power setpoint is positive in motor mode and negative in generator mode.
Le mode moteur est défini par  The motor mode is defined by
POWc,sp Equation ( 15)
Figure imgf000023_0001
POW c, sp Equation (15)
Figure imgf000023_0001
Le mode générateur est défini par  The generator mode is defined by
POWc,sp Equation ( 16)
Figure imgf000023_0002
POW c, sp Equation (16)
Figure imgf000023_0002
Vers une consigne de puissance électrique en boucle fermée : Un contrôleur peut être nécessaire pour compenser les erreurs de modèle. Il est à noter que plus le mo dèle utilisé est précis, moins l'action du contrôleur sera nécessaire. On peut même envisager des variantes de réalisation sans contrôleur. To closed loop power supply: A controller may be required to compensate for model errors. It should be noted that the more accurate the model used, the less controller action will be required. It is even possible to envisage variant embodiments without a controller.
La stratégie basée sur mo dèle est suffisamment performante pour qu'un PID à gains fenêtrés constants soit suffisant.  The model-based strategy is efficient enough for a constant windowed PID to be sufficient.
Peiec,sp,d = Kp * * PRC + K, j ε PScdt + K d Equation ( 17) Peiec, sp , d = K p * * PR C + K, j ε PSc dt + K d Equation (17)
Où: Or:
BP RC est l'écart entre les valeurs de rapports de détente estimé et de consigne calculés respectivement aux équations (4a) et (4b) BP R C is the difference between the values of estimated and reference relaxation ratios calculated respectively in equations (4a) and (4b)
Kp, Ki ,Kd sont des valeurs de gains du régulateur 1 1 . K p , Ki, Kd are gain values of the regulator 1 1.
La sortie du contrôleur est destinée à opérer une correction de taux de détente ( PR^sp^ ), c'est pourquoi nous avons choisi de mettre en entrée du contrôleur une erreur de taux de compression afin de limiter la variation de gain statique entre les valeurs d'entrée et de sortie The output of the controller is intended to perform a relaxation rate correction (PR ^ sp ^), which is why we chose to put a compression rate error on the controller input in order to limit the static gain variation between input and output values
Les entrées/sorties sont  Inputs / outputs are
Entrées :  Inputs:
• Taux de compression consigne PRc sp , • Setpoint compression ratio PR c sp ,
• Taux de compression estimé PRc est , • Estimated compression ratio PR c is ,
Sorties :  Exits :
• Correction de puissance électrique consigne boucle fermé p elect,sp,cl '  • Correction of electrical power setpoint closed loop p elect, sp, cl '
L'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation décrits et peut se décliner en de nombreuses variantes. Dans l'exemple illustré plus haut, certaines variables de fonctionnement du turbocompresseur sont mesurées à l'aide de capteur ou directement déduites à partir de mesures effectuées par des capteurs . D'autres variables sont estimées à partir des mesures effectuées à l'aide de modèles mathématiques. La proportion de variables directement issues de mesures et de variables estimées peut être modifiée sans sortir du cadre de l'invention. Un système de saturation peut être prévu entre le sommateur 5 et le convertisseur électrique 43 pour imposer une consigne de puissance à la machine électrique qui est comprise entre une valeur minima et une valeur maxima, ces valeurs minima et maxima dépendant des autres paramètres de fonctionnement du moteur 30. Le capteur de température 55 dans le co llecteur d'admission peut être remplacé par un débitmètre mesurant le débit de la turbine. Le capteur de pression (Patmo) d'air extérieur au véhicule peut être remplacé par un capteur de la pression (Puc) à l'entrée du compresseur. The invention is not limited to the embodiments described and can be declined in many variants. In the example illustrated above, certain operating variables of the turbocharger are measured using sensors or directly deduced from measurements made by sensors. Other variables are estimated from measurements made using mathematical models. The proportion of variables directly derived from measurements and variables estimates can be modified without departing from the scope of the invention. A saturation system may be provided between the summator 5 and the electric converter 43 to impose a power requirement on the electric machine which is between a minimum value and a maximum value, these minimum and maximum values being dependent on the other operating parameters of the device. Engine 30. The temperature sensor 55 in the intake manifold can be replaced by a flow meter measuring the flow of the turbine. The pressure sensor (P a t m o) of air outside the vehicle can be replaced by a pressure sensor (P uc ) at the compressor inlet.
Le système de régulation selon l'invention peut être utilisé aussi bien pour des systèmes avec recirculation de gaz d'échappement à haute pression (EGR HP) que pour des systèmes avec recirculation de gaz à basse pression (EGR BP) . Il ne nécessite qu'un nombre minimal de capteurs de pression (un capteur de pression d'air atmosphérique et un capteur de pression d'air dans le co llecteur d'admission) .  The control system according to the invention can be used both for systems with high pressure exhaust gas recirculation (HP EGR) and for systems with low pressure gas recirculation (BP EGR). It requires only a minimal number of pressure sensors (an atmospheric air pressure sensor and an air pressure sensor in the intake manifold).
Le système de régulation proposé permet une régulation fine de la pression de suralimentation grâce à la prise en compte des interactions physiques entre les différents paramètres mesurés, la puissance fournie à la machine électrique et la pression de suralimentation que l'on souhaite imposer. Le lien entre le taux de compression et le taux de détente se fait grâce au bilan d'énergie au niveau du turbocompresseur qui est un modèle physique fiable et indépendant du mode de fonctionnement moteur. The proposed control system allows fine regulation of the boost pressure by taking into account the physical interactions between the various parameters measured, the power supplied to the electric machine and the boost pressure that it is desired to impose. The link between the compression ratio and the expansion ratio is achieved by the energy balance at the turbocharger which is a reliable physical model and independent of the engine operating mode.
Liste de références List of references
1 Système turbocompresseur 1 Turbocharger system
2 Unité de commande électronique  2 Electronic control unit
3a Première cartographie 3a First mapping
3b Seconde cartographie  3b Second cartography
4 Estimateur en boucle ouverte  4 Open loop estimator
5 Sommateur  5 Summator
11 Régulateur 11 Regulator
12 Générateur de consigne de puissance de la machine électrique 12 Power setpoint generator of the electric machine
13 Cartographie reliant Wc et APC00i 13 Mapping connecting W c and AP C00 i
14 Capteur de température amont compresseur Tuc 14 Upstream compressor temperature sensor T uc
15 Débitmètre mesurant le débit compresseur Wc 15 Flow meter measuring compressor flow W c
16 "2nd capteur" de pression PSpg,mes dans le collecteur 4016 "2 nd " pressure sensor P S p g , mes in the manifold 40
17 Estimateur de régime moteur Ne 17 Engine Speed Estimator N e
18 Estimateur de couple moteur Ce 18 Engine torque estimator C e
19 "1er capteur" de pression Pat en aval de la turbine 33 19 " 1st " pressure sensor Pat downstream of the turbine 33
20 Estimateur estimant le régime turbo Ntc,est et la puissance compresseur de consigne POWc.sp 20 estimator estimating the turbo speed N tc , is and the demand compressor power POW c . sp
21 Unité de calcul de puissance turbine 21 Turbine power calculation unit
22 Second calculateur des coordonnées Cl, C2 et C3 des cartographies 3a et 3b  22 Second calculator of the coordinates C1, C2 and C3 of the maps 3a and 3b
30 Moteur 30 Engine
31 Filtre à air  31 Air filter
32 Compresseur  32 Compressor
33 Turbine  33 Turbine
34 Echangeur  34 Exchanger
35 Refroidisseur 35 Cooler
36 Vanne  36 Valve
37 Turbocompresseur  37 Turbocharger
39 Vanne  39 Valve
40 Collecteur d'admission du moteur 41 Cylindres du moteur 40 Engine Intake Manifold 41 Engine cylinders
42 Superviseur élaborant la consigne pression de suralimentation PSpg, sP 42 Supervisor developing the boost pressure setpoint P S pg, s P
43 Convert isseur électrique  43 Electric converter
44 Batterie 44 Battery
45 Machine électrique  45 Electric machine
46 Estimateur de puissance turbine  46 Turbine Power Estimator
55 Capteur de température d'air dans le co llecteur d'admission du moteur  55 Air temperature sensor in the engine intake manifold
58 Dérivateur 58 Derivative
A Prise d'air frais  A Fresh air intake
Nota : p . 10 à 12 : liste des principales grandeurs mentionnées Note: p. 10 to 12: list of the principal quantities mentioned

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système turbocompresseur pour moteur (30) à combustion interne de véhicule automobile, comprenant un turbocompresseur (37) et une machine électrique (45) configurée pour pouvoir appliquer alternativement un couple moteur et un couple résistant à l'arbre du turbocompresseur, le système comprenant en outre un premier capteur de pression ( 19) apte à mesurer la pression (Pat) de gaz en aval de la turbine (33) du turbocompresseur, un second capteur de pression ( 16) apte à mesurer la pression (Psp g,mes) de gaz dans un co llecteur (40) d'admission des cylindres du moteur (30), comprenant un capteur ( 14) de température placé de manière à mesurer en amont du compresseur (32) du turbocompresseur, une température (Tuc) de gaz entrant dans le système, comprenant un capteur (55) de température placé de manière à mesurer une température d'admission (Tadm) des gaz dans un co llecteur d'admission (40) du moteur (30), comprenant un débitmètre ( 15) placé de manière à mesurer le débit (Wc) des gaz traversant le compresseur, le système comprenant une unité de commande électronique (2) configurée pour calculer une consigne de puissance (Pe,sP) envoyée vers la machine électrique (45), caractérisé en ce que, pour calculer la consigne de puissance (Pe,sP) l'unité de commande électronique (2) est configurée pour élaborer, une première valeur de puissance (POWc,sp) assimilable à une puissance de consigne du compresseur, et une valeur de premier régime de rotation (Ntc,est) assimilable à un régime de rotation du turbocompresseur, cette première puissance et ce premier régime étant calculés en prenant en compte une pression de suralimentation de consigne (PSpg,sP) , la température en amont du compresseur (Tuc), la température (Tadm) des gaz dans le co llecteur d'admission (40), et le débit de gaz (Wc) traversant le compresseur. 1. A turbocharger system for a motor vehicle internal combustion engine (30) comprising a turbocharger (37) and an electric machine (45) configured to alternately apply engine torque and torque to the turbocharger shaft, the system comprising in addition to a first pressure sensor (19) capable of measuring the pressure (Pat) of gas downstream of the turbine (33) of the turbocharger, a second pressure sensor (16) capable of measuring the pressure (P sp g , mes ) of gas in a motor cylinder intake manifold (40) (30) comprising a temperature sensor (14) arranged to measure upstream of the turbocharger compressor (32) a temperature (T uc ) of gas entering the system, comprising a temperature sensor (55) positioned to measure an intake temperature (T a d m ) of gases in an intake manifold (40) of the engine (30), comprising a flow meter (15) positioned e to measure the flow rate (W c ) of the gases passing through the compressor, the system comprising an electronic control unit (2) configured to calculate a power setpoint (Pe, s P ) sent to the electrical machine (45), characterized in that, in order to calculate the power setpoint (P e , sP ), the electronic control unit (2) is configured to produce a first power value (POW c , sp ) equivalent to a setpoint power of the compressor, and a value of first rotational speed (N tc , is ) comparable to a rotational speed of the turbocharger, this first power and this first speed being calculated taking into account a reference supercharging pressure (P S pg, s P ), the temperature upstream of the compressor (T uc ), the temperature (T a d m ) of gases in the intake manifold (40), and the gas flow (W c ) passing through the compressor.
2. Système turbocompresseur selon la revendication 1 , dans lequel l'unité de commande électronique 2 est configurée pour élaborer une seconde valeur de puissance (POWt,est) assimilable à une puissance estimée de la turbine (33), en prenant en compte le premier régime de rotation (Ntc,est) et la pression (Pat) en aval de la turbine. 2. Turbocharger system according to claim 1, wherein the electronic control unit 2 is configured to develop a second power value (POW t , es t) comparable to a power estimated turbine (33), taking into account the first rotation rate (N tc , is) and the pressure (Pat) downstream of the turbine.
3. Système turbocompresseur selon les revendications 1 et 2, dans lequel l'unité de commande électronique est configurée pour calculer un terme de puissance de consigne en boucle ouverte (Peiec,sp,oi) en additionnant trois termes proportionnels respectivement à la première valeur de puissance (POWc,sp), à la seconde valeur de puissance (POWt,est), et à un terme inertiel ( Ntc est dN''est ) calculé à dt A turbocharger system according to claims 1 and 2, wherein the electronic control unit is configured to calculate an open-loop target power term (Peiec, sp , oi) by adding three terms proportional to the first value of power (POW c , sp ), at the second power value (POW t , es t), and at an inertial term (Nt c is dN '' is ) calculated at dt
partir du premier régime de rotation (Ntc,est). from the first rotational speed (N tc , is).
4. Système turbocompresseur selon la revendication 3, dans lequel l'unité de commande électronique est configurée pour ajouter au terme de puissance de consigne en boucle ouverte (Peiec,sP,oi), un correctif de consigne de puissance (Pelec, sp, ci) en boucle fermée, calculé en prenant en compte la pression de suralimentation de consigne (PSpg,sP), la pression (Pspg,mes) mesurée par le second capteur de pression (16) dans le collecteur d'admission (40), et le débit (Wc) des gaz traversant le compresseur. 4. A turbocharger system according to claim 3, wherein the electronic control unit is configured to add, at the end of open loop setpoint power (P e iec, s P , oi), a power setpoint correction (P elec , sp , ci) in a closed loop, calculated taking into account the reference supercharging pressure (P S pg, s P ), the pressure (P spg , mes) measured by the second pressure sensor (16) in the collector intake (40), and the flow rate (W c ) of the gases passing through the compressor.
5. Système turbocompresseur selon la revendication 1, dans lequel l'unité de commande électronique est en outre configurée pour estimer ou mesurer une troisième valeur de pression (Puc) assimilable à une pression en amont du compresseur (32), et pour prendre en compte cette valeur dans le calcul de la première puissance (POWc,sp) et du premier régime de rotation (Ntc,est). The turbocharger system according to claim 1, wherein the electronic control unit is further configured to estimate or measure a third pressure value (P uc ) comparable to a pressure upstream of the compressor (32), and to take into account count this value in the calculation of the first power (POW c , sp ) and the first rotation speed (N tc , est).
6. Système turbocompresseur selon la revendication 4, dans lequel l'unité de commande électronique est en outre configurée pour estimer ou mesurer une troisième valeur de pression (Puc) assimilable à une pression en amont du compresseur (32), et pour prendre en compte cette valeur dans le calcul du terme correctif de consigne de puissance (Peiec, sP, ci) en boucle fermée. The turbocharger system according to claim 4, wherein the electronic control unit is further configured to estimate or measure a third pressure value (P uc ) comparable to a pressure upstream of the compressor (32), and to take into account counts this value in the computation of the term power correction setpoint (Peiec, s P , ci) in closed loop.
7. Système turbocompresseur selon la revendication 2, dans lequel l'unité de commande électronique est en outre configurée pour estimer ou mesurer une seconde valeur de débit (Wt) assimilable à un débit de la turbine, et une seconde valeur de température (Tut) assimilable à une température en amont de la turbine, et pour prendre en compte ces deux valeurs dans le calcul de la seconde valeur de puissance (POWt, e st) . A turbocharger system according to claim 2, wherein the electronic control unit is further configured to estimate or measure a second flow rate value (W t ) comparable to a turbine flow rate, and a second temperature value (T ut ) comparable to a temperature upstream of the turbine, and to take consider these two values in the calculation of the second power value (POW t , es t).
8 . Système turbocompresseur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le turbocompresseur comprend une turbine à géométrie fixe et sans conduite de dérivation contournant la turbine.  8. Turbocharger system according to one of the preceding claims, wherein the turbocharger comprises a turbine with a fixed geometry and without a bypass line bypassing the turbine.
9 . Système turbocompresseur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'unité de commande électronique 2 est configurée pour utiliser, pour le calcul de la consigne de puissance (Pe,Sp) , au plus deux types de consignes cartographiées directement en fonction du point de fonctionnement (Ne, Ce) du moteur (3 0) , soit une première valeur de cartographiée (PSpg, sP) assimilable à une pression, et au plus une seconde valeur cartographiée (Tut) assimilable à une température. 9. Turbocharger system according to one of the preceding claims, wherein the electronic control unit 2 is configured to use, for calculating the power setpoint (P e , S p), at most two types of instructions mapped directly based on the operating point (N e , C e ) of the engine (30), ie a first value of mapped (P S pg, s P ) comparable to a pressure, and at most a second mapped value (T ut ) comparable to a temperature.
1 0 . Procédé de régulation d'un turbocompresseur (3 7) pour moteur (3 0) à combustion interne de véhicule automobile, le turbocompresseur (3 7) étant relié à une machine électrique (45 ) apte à lui délivrer alternativement un couple moteur et un couple résistif, dans lequel on calcule une première consigne de puissance (Pe l e c, sp ,oi) de la machine électrique (45 ) en soustrayant à une puissance souhaitée (POWc, sp) du compresseur (32) du turbocompresseur, une valeur estimée (POWt,est) de la puissance actuellement délivrée par la turbine (3 3 ) du turbocompresseur, et un terme inertiel calculé à partir d'une valeur estimée (Ntc, est) du régime actuel de rotation du turbocompresseur (3 7) . 1 0. A method of regulating a turbocharger (37) for an internal combustion engine (30) of a motor vehicle, the turbocharger (37) being connected to an electric machine (45) capable of alternately supplying it with a driving torque and a torque resistive, in which a first power setting (P elec , sp, oi) of the electric machine (45) is calculated by subtracting a desired power (POW c, sp ) from the compressor (32) of the turbocharger, an estimated value ( POW t , est ) of the power currently delivered by the turbine (3 3) of the turbocharger, and an inertial term calculated from an estimated value (N tc , est) of the current rotational speed of the turbocharger (37).
1 1 . Procédé de régulation selon la revendication 1 0 , dans lequel on pilote la machine électrique par un terme de consigne (Pe, sP) obtenu en aj outant à la première consigne de puissance (Pe l e c,sp ,oi) un terme obtenu par un régulateur ( 1 1 ) à partir d'un écart entre un taux de compression estimé (PRc,est) du turbocompresseur, et un taux de compression de consigne (PRc,sp) du turbocompresseur, le taux de compression de consigne (PRc, sp) étant calculé à partir de la pression de suralimentation de consigne (PSpg, sP) , du débit mesuré (Wc) des gaz traversant le compresseur, et d'une pression (Pu c, Patmo) mesurée en amont du compresseur, et le taux de compression estimé (PRc,est) étant calculé à partir de la pression (Pspg,mes) délivrée par le second capteur de pression (16), du débit mesuré (Wc) des gaz traversant le compresseur, et d'une pression (Puc,Patmo) mesurée en amont du compresseur. 1 1. Regulating method according to claim 1 0, wherein the electric machine is driven by a setpoint term (P e , s P ) obtained by adding to the first power setpoint (P elec , sp, oi) a term obtained by a regulator (1 1) from a difference between an estimated compression ratio (PR c , is) of the turbocharger, and a set compression ratio (PR c , sp ) of the turbocharger, the set compression ratio ( PR c, sp ) being calculated from the reference supercharging pressure (P S pg, s P ), the measured flow rate (W c ) of the gases passing through the compressor, and a measured pressure (P uc , Patmo). upstream of the compressor, and the estimated compression ratio (PR c , is) being calculated from the pressure (P spg , mes) delivered by the second pressure sensor (16), the measured flow rate (W c ) of the gases passing through the compressor, and a pressure (P uc , Patmo) measured upstream of the compressor.
PCT/FR2013/052083 2012-09-11 2013-09-11 Method for regulating a supercharge for a turbocompressor coupled to an electric machine, and corresponding turbocompressor device WO2014041296A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1258518 2012-09-11
FR1258518A FR2995357B1 (en) 2012-09-11 2012-09-11 METHOD FOR CONTROLLING A POWER SUPPLY FOR A TURBOCHARGER COUPLED WITH AN ELECTRIC MACHINE, AND CORRESPONDING TURBOCOMPRESSOR DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014041296A1 true WO2014041296A1 (en) 2014-03-20

Family

ID=47022938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2013/052083 WO2014041296A1 (en) 2012-09-11 2013-09-11 Method for regulating a supercharge for a turbocompressor coupled to an electric machine, and corresponding turbocompressor device

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2995357B1 (en)
WO (1) WO2014041296A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107299865A (en) * 2016-04-15 2017-10-27 福特环球技术公司 The method and system adjusted for compressor exit temperature
CN109222685A (en) * 2018-09-27 2019-01-18 九阳股份有限公司 A kind of control method of soy bean milk making machine
CN110284961A (en) * 2019-07-09 2019-09-27 西安爱生技术集团公司 Control system and control method for aviation piston engine pressurization

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003060298A1 (en) * 2002-01-21 2003-07-24 Siemens Aktiengesellschaft Method for controlling an electrically driven compressor
DE10235891A1 (en) * 2002-01-31 2003-08-14 Bosch Gmbh Robert Method and device for controlling or regulating a loader
US20060196182A1 (en) * 2005-03-02 2006-09-07 Denso Corporation Controller for internal combustion engine with supercharger
DE102006000237A1 (en) * 2005-05-20 2006-11-23 Denso Corp., Kariya Boost pressure control device for an engine
WO2007020524A1 (en) * 2005-08-19 2007-02-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Boost pressure control

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003060298A1 (en) * 2002-01-21 2003-07-24 Siemens Aktiengesellschaft Method for controlling an electrically driven compressor
DE10235891A1 (en) * 2002-01-31 2003-08-14 Bosch Gmbh Robert Method and device for controlling or regulating a loader
US20060196182A1 (en) * 2005-03-02 2006-09-07 Denso Corporation Controller for internal combustion engine with supercharger
DE102006000237A1 (en) * 2005-05-20 2006-11-23 Denso Corp., Kariya Boost pressure control device for an engine
WO2007020524A1 (en) * 2005-08-19 2007-02-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Boost pressure control

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107299865A (en) * 2016-04-15 2017-10-27 福特环球技术公司 The method and system adjusted for compressor exit temperature
CN107299865B (en) * 2016-04-15 2021-10-01 福特环球技术公司 Method and system for compressor outlet temperature regulation
CN109222685A (en) * 2018-09-27 2019-01-18 九阳股份有限公司 A kind of control method of soy bean milk making machine
CN110284961A (en) * 2019-07-09 2019-09-27 西安爱生技术集团公司 Control system and control method for aviation piston engine pressurization

Also Published As

Publication number Publication date
FR2995357A1 (en) 2014-03-14
FR2995357B1 (en) 2018-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4646178B2 (en) Method and apparatus for control of an internal combustion engine with an intake system
EP1989426B1 (en) Method and device for controlling supercharging air of an internal combustion engine
EP2414657A1 (en) Method for determining a position set point of a by-pass actuator, intended for a turbosupercharger
EP2156036A1 (en) System for regulating the supercharging pressure of an internal combustion engine having two staged turbochargers
CN102232141B (en) Internal combustion engine control device
EP2279340B1 (en) Method for controlling an engine
WO2014041296A1 (en) Method for regulating a supercharge for a turbocompressor coupled to an electric machine, and corresponding turbocompressor device
EP2507494A1 (en) Method for monitoring two-stage supercharging by fixed geometry turbochargers having a dynamic estimator and pre-turbine pressure limitation
FR2915237A1 (en) Variable geometry supercharger controlling system i.e. electronic control unit, for internal combustion engine i.e. diesel engine, of motor vehicle, has calculating block deducing set point of geometry of compressor to regulate geometry
FR2995356A1 (en) Turbo compressor system for internal combustion engine of car, has control unit calculating power value of compressor, where power value is measured according to gas temperature in manifold and flow rate of gas passing via compressor
FR2948415A1 (en) Intake air supercharging device control system for internal combustion engine of motor vehicle, has detection unit comprising comparison unit to compare difference of estimated and measured pressure with supercharging defect threshold
FR2988774A1 (en) SYSTEM FOR CONTROLLING THE FINS OF A VARIABLE GEOMETRY TURBINE WITH LEARNING AND LINEARIZATION
WO2008084169A2 (en) Method for estimating the exhaust gas pressure upstream from the turbine of a turbocharger
FR2944318A3 (en) Gas intake and exhaust system for internal-combustion engine of motor vehicle, has limiting units limiting volume flow at exit of turbine part relative to determined maximum volume flow
FR2989117A1 (en) Supercharging system for internal combustion engine of car, has electronic control unit calculating set point pressure using mappings, which comprise coordinated values that depend on variables specific to operation mode of turbocompressor
EP2655838B1 (en) System and method for controlling an internal combustion engine for a motor vehicle in transit
FR2955613A1 (en) Supercharging pressure regulating method for turbocompressor integrated heat engine i.e. petrol engine, of diesel vehicle, involves associating position correction with calculated presetting value to obtain position setpoint of units
FR2923538A3 (en) Turbine upstream pressure estimating system for supercharged oil engine of motor vehicle, has calculation units calculating expansion ratio of turbine from magnitude representing temperature variation to deduce upstream pressure of turbine
EP2045456B1 (en) Method and apparatus for avoiding compressor surging of a turbocharger of an internal combustion engine
FR3014145A1 (en) METHOD FOR DETERMINING THE GAS PRESSURE IN THE UPSTREAM OF A SUPERCONTACT TURBINE OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND A SYSTEM FOR SERVING SUCH A METHOD
EP1828578B1 (en) Method for controlling a supercharged engine
FR2997452A1 (en) Turbocompressor controlling method for internal combustion engine of vehicle i.e. car, involves arranging coordinates with power variations corresponding to difference between power instruction and theoretical power
EP1748174B1 (en) Method and apparatus for estimating air flow quantity of a vehicle tubocharged engine
FR2854437A1 (en) Charged air pressure regulating device for e.g. diesel engine, has control loops for low and high pressure stages associated with respective pressure sensors and respective upstream temperature sensors of low and high pressure compressors
EP1555404B1 (en) System and method for controlling an internal combustion engine supercharged by two turbochargers

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13774736

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13774736

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1