WO2015082792A1 - Procédé de détermination de la pression des gaz d'échappement en amont d'une turbine d'un turbocompresseur à haute pression d'un moteur a combustion interne et système d'asservissement mettant en oeuvre un tel procede - Google Patents

Procédé de détermination de la pression des gaz d'échappement en amont d'une turbine d'un turbocompresseur à haute pression d'un moteur a combustion interne et système d'asservissement mettant en oeuvre un tel procede Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to the field of controlling the operation of an internal combustion engine of a motor vehicle and relates more particularly to the control of a high-pressure turbocharger of an internal combustion engine with a double supercharging system, that is, comprising a low pressure turbocharger and a stepped high pressure turbocharger.
  • the turbochargers comprise a turbine driven in rotation by the exhaust gas and a compressor rotatably connected to the turbine to increase the amount of air admitted into the engine cylinders.
  • the turbochargers are connected in series so that the compressor of the low pressure turbocharger supplies air to the compressor of the high pressure turbocharger, the turbine of the high pressure turbocharger being arranged upstream of the turbine of the low pressure turbocharger.
  • turbochargers With the increase in the specific performance of supercharged diesel engines, boost pressure levels are increasing so that turbochargers are becoming more efficient. It is therefore important to control the turbochargers as precisely as possible, and in particular the high pressure turbocharger, in order to avoid their deterioration and to improve the behavior of the vehicle during accelerations and consequently driving pleasure.
  • control system described in this document is based on a dynamic estimation of the behavior of the low pressure turbocharger and includes means for prepositioning actuators for controlling the outlet pressure of each of the two turbochargers to change the pressure at the exit from one of the turbochargers or out of the other turbocharger.
  • This system makes it possible to take into account the interactions between the two turbochargers to preposition the control actuators and to calculate the regulator setpoints.
  • control of the butterflies regulating the operating zones of each of the turbochargers is generally carried out by means of PID or RST type regulators which can be enriched by the use of one or more pre-orders which serve to preposition the butterflies so as to to reject certain disturbances.
  • a measurement of the pressure prevailing upstream of the turbine can be used for the preparation of a pre-order .
  • the document FR 2 941 267 proposes, for its part, to replace the pressure measurement by an estimate, the pressure upstream of the turbine being calculated as a function of the pressure downstream of the turbine and the expansion ratio of the turbine .
  • the object of the invention is to determine the gas pressure upstream of a supercharger turbine of a high pressure turbocharger capable of taking into account the throttle forces acting on the throttle.
  • the object of the invention is therefore, and according to a first aspect, a method for determining the gas pressure upstream of a supercharger turbine of a high pressure turbocharger of a motor vehicle internal combustion engine comprising a high pressure turbocharger and a low pressure turbocharger each comprising a turbine driven by the exhaust gases from the engine and a compressor connected to the turbine, the method comprising the steps of:
  • the gas pressure upstream of the turbocharger turbine at high pressure is then determined from the pressure upstream of the turbine of the low pressure turbocharger and the calculated expansion ratio.
  • the speed of the high-pressure turbocharger is calculated from the relation:
  • a VCHP is the temperature upstream of the high pressure turbocharger
  • - T re f_c is a reference temperature of said high pressure compressor
  • - Wadm cor is a corrected flow rate of the high pressure turbocharger calculated from a function of the corrected intake air flow rate in the high pressure compressor and the compression ratio of the high pressure compressor, said function being defined by a cartography in two dimensions.
  • the corrected air flow is calculated from the relation:
  • the power of the high-pressure compressor can be calculated according to the relation:
  • Pc is the power of the high pressure compressor
  • N is the turbocharger regime
  • J is a constant equal to the moment of inertia of the high pressure turbocharger.
  • the expansion ratio of the turbocharger turbine at high pressure is extracted from a map.
  • the object of the invention is also to provide, in a second aspect, a system for controlling the position of a bypass control valve of a turbine of a high-pressure turbocharger of a vehicle internal combustion engine.
  • automobile engine comprising a high pressure turbocharger and a low pressure turbocharger each comprising a turbine driven by the exhaust gases from the engine and a compressor connected to the turbine, the servo system including a servo control regulator of the engine position; the valve from a position set point.
  • This servo system further comprises a prepositioning stage of the valve receiving a differential pressure value at the valve terminals, said differential pressure value being produced from a determination method as defined above. .
  • FIG. 1 is a schematic view of an internal combustion engine with a double supercharging system
  • FIG. 2 is a block diagram showing the control principle of a control valve of a turbine bypass of the high-pressure turbocharger of the engine of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a curve illustrating the variation of the passage section through the valve as a function of the position of a control rod of the valve
  • FIG. 4 is a map used for calculating the speed of the high-pressure turbocharger
  • Figure 5 shows a general diagram of the servo system according to the invention
  • FIG. 6 shows a first example of developing a preset value of the valve
  • FIG. 7 shows another variant of development of the prepositioning value of the valve.
  • FIG. 1 illustrates the general structure of a bi-turbo internal combustion engine of a motor vehicle, here of the diesel type.
  • the engine 1 is provided with four cylinders 2 arranged in lines.
  • the cylinders 2 are supplied with air via an intake manifold 3, itself fed by an intake pipe 4 provided with an air filter 5.
  • An exhaust manifold 6 recovers the exhaust gases from the combustion and discharges the latter to the outside, via an exhaust line 7 provided with a system 7a for treating gaseous effluents. including a particulate filter FAP.
  • the engine 1 is equipped with a low-pressure turbocharger designated by the reference numeral 8 and a high-pressure turbocharger designated by the general reference numeral 9.
  • Turbochargers 8 and 9 are connected in series.
  • the low pressure turbocharger 8 comprises a compressor
  • the high pressure turbocharger also includes a compressor
  • the low pressure and high pressure turbochargers also each comprise a turbine 12 and 13 to which the compressors 10 and 1 1 are connected. .
  • a heat exchanger may be placed after each compressor outlet to cool the output air of the low and high pressure compressors.
  • a bypass line 14 is used to limit the pressure loss in the high pressure compressor 1 1 when it does not participate in the increase of the boost pressure.
  • branch lines 15 and 16 equipped with control valves 17 and 18 make it possible to return the exhaust gases directly to the exhaust line 7.
  • FIG. 2 shows a control device for the valve 17 placed in the branch line 15 associated with the high-pressure turbocharger for controlling its operating zones.
  • the pipe C l designates the pipe portion located between the output of the engine and the inlet of the high pressure turbine and the pipe C2 designates the pipe portion opening into the inlet of the low pressure turbine.
  • the valve 17 for controlling the bypass of the high pressure turbine.
  • valve 17 The opening and closing of this valve 17 are controlled by the displacement of the rod T of a pneumatic actuator 22, also referred to as the lung, which is integral with a membrane 23 which deforms under the action of a depression produced by a vacuum pump 24 under the control of a solenoid valve 25 receiving a PWM control signal.
  • a spring R of return placed in the pneumatic actuator allows the complete opening of the valve 17.
  • the impulse force applied to the diaphragm which moves the rod of the pneumatic actuator is proportional to the applied depression liquefied on the lung and this force is controlled by the PWM control of the solenoid valve. This force is equal to: with
  • Patm atmospheric pressure
  • Pavt HP pressure upstream of the high pressure turbine
  • Pavt BP pressure upstream of the low pressure turbine.
  • FIG. 3 shows an example of the evolution of the passage section S ac t as a function of the position x of the control valve 17.
  • the denominator of the equation above is a constant.
  • the command applied to the solenoid valve to achieve a desired position setpoint S ac t then depends on this setpoint and the differential pressure acting on the valve 17 of the branch circuit 15 of the high pressure turbine.
  • the PWM control signal of the solenoid valve 17 is given by the following relation:
  • the differential pressure estimate at the terminals of the pipe 15 is firstly based on the estimation of the upstream pressure of the high pressure turbine P av tHP- This estimate is based on the calculation of the pressure regime. high pressure turbocharger.
  • the N HP turbocharger speed is estimated as a function of the compression ratio PR C HP of the compressor 11, and the corrected flow rate Wadm cor intake air in the high pressure compressor.
  • the corrected bit rate is given by the relation:
  • AVCHP is the temperature upstream of the high-pressure turbocharger;
  • PA VCHP is the pressure upstream of the high pressure compressor;
  • T re f_c is a reference temperature of said high pressure compressor
  • Pre c is a reference pressure of the compressor at high pressure.
  • the corrected turbo compressor speed is therefore a function of the compression ratio and the corrected flow rate of the compressor.
  • This function fl is defined by a two-dimensional map visible in FIG.
  • the NHP regime of the high pressure turbocharger is calculated from the relationship: i IPI ⁇ j - dd -f. p
  • the power of the high pressure compressor is estimated according to the relation:
  • j is a constant equal to the moment of inertia of a high pressure turbocharger
  • Pc is the power of the high pressure compressor
  • N is the speed of the high-pressure turbocharger.
  • the ratio or expansion ratio of the PR t HP turbine is then calculated as follows:
  • F designates a cartography integrating maps giving the efficiency of the turbine and the flow of the turbine.
  • the pressure estimation upstream of the turbine is obtained by multiplying the expansion ratio of the turbine PR t HP and the pressure upstream of the low pressure turbine, namely:
  • FIGS. 5, 6 and 7 illustrate a system for controlling the position of the control valve 17 from the thus calculated differential pressure.
  • this servo system is based on the use of a RST - type regulator using R, T and S regulators to calculate the RCO opening duty cycle of the PWM control signal of the valve. , which is supplied to the power stage 27 which controls the valve 17.
  • This RST is supplemented by a pre-control block 28 for prepositioning the valve 17 from the differential pressure value Pdiff across the branch line 15.
  • the calculation of the pre-order can be made from a map giving a control value V for each differential pressure value.
  • the calculation of the pre-order can also be made from the differential pressure across the line 15 and from the POS position read by a sensor according to the relation:

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Abstract

Procédé de détermination de la pression de gaz en amont d'une turbine de suralimentation d'un moteur à combustion interne et système d'asservissement mettant en œuvre un tel procédé Ce procédé de détermination de la pression de gaz en amont d'une turbine (12) de suralimentation d'un turbocompresseur à haute pression d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile comprenant un turbocompresseur à haute pression (9) et un turbocompresseur à basse pression (8) comprenant chacun une turbine entraînée par les gaz d'échappement issus du moteur et un compresseur lié à la turbine, comprend les étapes de: -calcul du régime du turbocompresseur à haute pression; -calcul de la puissance du compresseur du turbocompresseur à haute pression; -calcul de la puissance de la turbine du turbocompresseur à haute pression; -calcul du rapport de détente de la turbine du turbocompresseur à haute pression. La pression de gaz en amont de la turbine du turbocompresseur à haute pression est déterminée à partir de la pression en amont de la turbine du turbocompresseur à basse pression et du rapport de détente calculé.

Description

PROCEDE DE DETERMINATION DE LA PRESSION DES GAZ D'ECHAPPEMENT EN AMONT D'UNE TURBINE D'UN TURBOCOMPRESSEUR À HAUTE PRESSION D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE ET SYSTÈME D'ASSERVISSEMENT METTANT EN
OEUVRE UN TEL PROCEDE
La présente invention concerne le domaine du contrôle du fonctionnement d 'un moteur à combustion interne de véhicule automobile et se rapporte plus particulièrement au contrôle d'un turbocompresseur à haute pression d'un moteur à combustion interne doté d'un double système de suralimentation, c ' est-à-dire comprenant un turbocompresseur basse pression et un turbocompresseur haute pression étagés .
Comme on le sait, les turbocompresseurs comprennent une turbine entraînée en rotation par les gaz d' échappement et un compresseur lié en rotation à la turbine pour augmenter la quantité d' air admise dans les cylindres du moteur.
Dans les moteurs ayant une architecture bi-turbos étagés, les turbocompresseurs sont montés en série de sorte que le compresseur du turbocompresseur basse pression alimente en air le compresseur du turbocompresseur haute pression, la turbine du turbocompresseur haute pression étant disposée en amont de la turbine du turbocompresseur basse pression.
Avec l ' augmentation des performances spécifiques des moteurs diesel suralimentés, les niveaux de pression de suralimentation augmentent de sorte que les turbocompresseurs sont de plus en plus so llicités . Il est donc important de piloter le plus finement possible les turbocompresseurs, et en particulier le turbocompresseur à haute pression, afin d ' éviter leur détérioration et d' améliorer le comportement du véhicule lors des accélérations et par conséquent l ' agrément de conduite .
On connaît, dans l ' état de la technique, diverses techniques permettant de piloter les turbocompresseurs d'un moteur à combustion interne à double suralimentation. On pourra, à cet égard, se référer au document FR 2 932 224 qui concerne la régulation de la pression de suralimentation d'un moteur à combustion interne comprenant deux turbocompresseurs étagés.
Le système de régulation décrit dans ce document est fondé sur une estimation dynamique du comportement du turbocompresseur basse pression et comporte des moyens pour prépositionner des actionneurs de commande de papillons de réglage de la pression de sortie de chacun des deux turbocompresseurs pour modifier la pression à la sortie de l 'un des turbocompresseurs ou à la sortie de l ' autre turbocompresseur.
Ce système permet de prendre en compte les interactions entre les deux turbocompresseurs pour prépositionner les actionneurs de commande et pour calculer les valeurs de consigne des régulateurs.
Or, ce système met en œuvre des calculs récurrents, ce qui est susceptible de générer dans certaines conditions des instabilités numériques pouvant rendre inutilisable l ' estimation du régime du turbocompresseur basse pression.
Par ailleurs, la commande des papillons réglant les zones de fonctionnement de chacun des turbocompresseurs est généralement effectuée au moyen de régulateurs de type PID ou RST qui peuvent être enrichis par l 'utilisation d'une ou de plusieurs précommandes qui servent à prépositionner les papillons afin de rej eter certaines perturbations.
Dans le cadre de l ' asservissement en position d 'un papillon de commande du fonctionnement d 'une turbine d'un turbocompresseur haute pression, une mesure de la pression régnant en amont de la turbine peut être utilisée pour l ' élaboration d' une précommande . Le document FR 2 941 267 se propose, quant à lui, de remplacer la mesure de pression par une estimation, la pression en amont de la turbine étant calculée en fonction de la pression en aval de la turbine et du rapport de détente de la turbine.
Au vu de ce qui précède, le but de l ' invention est de déterminer la pression de gaz en amont d'une turbine de suralimentation d 'un turbocompresseur à haute pression capable en outre de prendre en compte les efforts des gaz d' échappement agissant sur le papillon.
L 'invention a donc pour obj et, selon un premier aspect, un procédé de détermination de la pression de gaz en amont d 'une turbine de suralimentation d'un turbocompresseur à haute pression d 'un moteur à combustion interne de véhicule automobile comprenant un turbocompresseur à haute pression et un turbocompresseur à basse pression comprenant chacun une turbine entraînée par les gaz d' échappement issus du moteur et un compresseur lié à la turbine, le procédé comprenant les étapes de :
-calcul du régime du turbocompresseur à haute pression ;
-calcul de la puissance du compresseur du turbocompresseur à haute pression ;
-calcul de la puissance de la turbine du turbocompresseur à haute pression ;
-calcul du rapport de détente de la turbine du turbocompresseur à haute pression.
Selon ce procédé, la pression du gaz en amont de la turbine du turbocompresseur à haute pression est alors déterminée à partir de la pression en amont de la turbine du turbocompresseur à basse pression et du rapport de détente calculé.
Selon une autre caractéristique de ce procédé, le régime du turbocompresseur à haute pression est calculé à partir de la relation :
Figure imgf000005_0001
dans laquelle
- TA VCHP est la température en amont du turbocompresseur haute pression ;
- Tr ef_c est une température de référence dudit compresseur haute pression ; et - Wadm cor est un débit corrigé du turbocompresseur à haute pression calculé à partir d'une fonction du débit corrigé d ' air d'admission dans le compresseur à haute pression et du rapport de compression du compresseur à haute pression, ladite fonction étant définie par une cartographie en deux dimensions .
Selon encore une autre caractéristique, le débit d ' air corrigé est calculé à partir de la relation :
Figure imgf000006_0001
dans laquelle :
- Wadm est le débit d' air d' admission ;
- PA VCHP est la pression en amont du compresseur à haute pression ; et
- Pre c est une pression de référence du compresseur à haute pression.
Par ailleurs, la puissance du compresseur à haute pression peut être calculée selon la relation :
Figure imgf000006_0002
dans laquelle :
- Cpadm est une première constante thermo dynamique de l ' air d' admission ;
- Ti c HP est le rendement du compresseur à haute pression ;
- PRC HP est le rapport du compresseur à haute pression ; et
- Yadm est une deuxième constante thermo dynamique de l ' air d' admission. En ce qui concerne la puissance Pt du turbocompresseur à haute pression, celle-ci peut être calculée selon la formule : dN
Pt = IN Pc
ai où:
Pc est la puissance du compresseur à haute pression ;
N est le régime du turbocompresseur ; et
J est une constante égale au moment d' inertie du turbocompresseur à haute pression.
Selon encore une autre caractéristique du procédé de détermination selon l 'invention, le rapport de détente de la turbine du turbocompresseur à haute pression est extrait d'une cartographie.
L 'invention a également pour obj et, selon un deuxième aspect, un système d' asservissement de la position d'une vanne de commande de dérivation d'une turbine d'un turbocompresseur à haute pression d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile comprenant un turbocompresseur à haute pression et un turbocompresseur à basse pression comprenant chacun une turbine entraînée par les gaz d' échappement issus du moteur et un compresseur lié à la turbine, le système d'asservissement comprenant un régulateur d' asservissement de la position de la vanne à partir d'une valeur de consigne de position.
Ce système d' asservissement comprend en outre un étage de prépositionnement de la vanne recevant en entrée une valeur de pression différentielle aux bornes de la vanne, ladite valeur de pression différentielle étant élaborée à partir d'un procédé de détermination tel que défini ci-dessus .
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 : - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne à double système de suralimentation ;
- la figure 2 est un schéma synoptique montrant le principe de commande d'une vanne de contrô le d 'une dérivation d'une turbine du turbocompresseur à haute pression du moteur de la figure 1 ;
- la figure 3 montre une courbe illustrant la variation de la section de passage à travers la vanne en fonction de la position d'une tige de commande de la vanne ;
- la figure 4 est une cartographie utilisée pour le calcul du régime du turbocompresseur à haute pression ;
la figure 5 montre un schéma général du système d' asservissement conforme à l 'invention ;
- la figure 6 montre un premier exemple d' élaboration d'une valeur de prépositionnement de la vanne ; et
- la figure 7 montre une autre variante d' élaboration de la valeur de prépositionnement de la vanne.
On se référera tout d' abord à la figure 1 qui illustre la structure générale d 'un moteur à combustion interne bi-turbo d 'un véhicule automobile, ici de type diesel.
Dans l' exemp le de réalisation considéré, le moteur 1 est pourvu de quatre cylindres 2 disposés en lignes.
Les cylindres 2 sont alimentés en air par l ' intermédiaire d'un répartiteur d' admission 3 , lui-même alimenté par une conduite 4 d' admission pourvue d'un filtre à air 5.
Un co llecteur d' échappement 6 récupère les gaz d' échappement issus de la combustion et évacue ces derniers vers l ' extérieur, par l' intermédiaire d'une ligne d' échappement 7 dotée d'un système 7a de traitement d' effluents gazeux comprenant notamment un filtre à particule FAP .
Comme on le voit, le moteur 1 est doté d'un turbocompresseur à basse pression, désigné par la référence numérique 8 et d'un turbocompresseur à haute pression, désigné par la référence numérique générale 9. Les turbocompresseurs 8 et 9 sont montés en série. En d' autres termes, le turbocompresseur basse pression 8 comporte un compresseur
10 qui comprime l ' air dans la conduite d ' admission 4. Le turbocompresseur haute pression comporte également un compresseur
1 1 qui comprime à son tour l ' air manipulé par le compresseur basse pression et le fournit au répartiteur d' admission 3. Les turbocompresseurs basse pression et haute pression comportent également chacun une turbine 12 et 13 auxquelles sont liés les compresseurs 10 et 1 1 . Un échangeur de chaleur peut être placé après chaque sortie du compresseur pour refroidir l ' air de sortie des compresseurs basse et haute pression.
Comme on le voit, une conduite de dérivation 14 est utilisée pour limiter la perte de pression dans le compresseur haute pression 1 1 lorsque celui-ci ne participe pas à l ' augmentation de la pression de suralimentation.
De même, des conduites de dérivation 15 et 16 équipées de vannes de commande 17 et 1 8 permettent de renvoyer les gaz d' échappement directement dans la ligne d' échappement 7.
On voit enfin qu'un circuit de recirculation des gaz d' échappement 19, équipé ici d 'un refroidisseur 20 et d'une vanne de commande de recirculation EGR 21 , récupère une partie des gaz d' échappement et les réinj ecte dans le répartiteur d' admission de manière à limiter la quantité d ' oxydes d' azote produits par la combustion tout en évitant la formation de fumées dans les gaz d' échappement.
On a représenté sur la figure 2 un dispositif de commande de la vanne 17 placée dans la conduite de dérivation 15 associée au turbocompresseur haute pression pour contrôler ses zones de fonctionnement.
Sur cette figure, la conduite C l désigne la portion de conduite située entre la sortie du moteur et l ' entrée de la turbine à haute pression et la conduite C2 désigne la portion de conduite débouchant dans l ' entrée de la turbine à basse pression. On reconnaît par ailleurs la vanne 17 de commande de la dérivation de la turbine à haute pression.
L 'ouverture et la fermeture de cette vanne 17 sont commandées par le déplacement de la tige T d'un actionneur pneumatique 22 , également désigné par le terme de poumon, qui est solidaire d'une membrane 23 se déformant sous l ' action d'une dépression produite par une pompe à vide 24 sous le contrôle d'une électrovanne 25 recevant un signal de commande PWM. Un ressort R de rappel placé dans l ' actionneur pneumatique permet l ' ouverture complète de la vanne 17.
La force Fpoumon appliquée à la membrane qui assure le déplacement de la tige de l ' actionneur pneumatique est proportionnelle à la dépression app liquée sur le poumon et cette force est contrôlée par la commande PWM de l ' électrovanne. Cette force est égale à :
Figure imgf000010_0001
avec
Si = surface de la membrane de l ' actionneur pneumatique,
Patm = pression atmosphérique,
Pvide = dépression dans l ' actionneur pneumatique,
Par ailleurs, la force du ressort de rappel Fressort qui ramène la vanne 17 dans sa position de repos xo lorsque la pression différentielle agissant sur le poumon est nulle (PWM = 0) est proportionnelle à la raideur kr du ressort R et au déplacement de l ' actionneur par rapport à sa position de repos x-xo . Cette force est égale à : vessovt ■* V- '^ ο ^
Enfin, la force des gaz s'appliquant sur la vanne de la conduite de dérivation 15 constitue une perturbation qui doit être considérée compte tenu des fortes pressions différentielles que subit le dispositif pour une consigne de position correspondant à une section Sa ct de passage des gaz à travers la vanne 17. Cette force Fgaz est représentée par la relation :
avec
Smax = section de passage maximal des gaz à travers la vanne 1 7 de la conduite de dérivation 15 ,
Pavt HP = pression en amont de la turbine à haute pression, Pavt BP = pression en amont de la turbine à basse pression.
Le bilan des forces lorsque le système est à l ' équilibre donne :
^OHSssn + ^ressort + Fgaz = ®
soit, i x PWM ;■; r :-c - P7tit) - x <x - xt) -
Figure imgf000011_0001
0 ou encore,
[kr x(x - xfl) + · ?.. . wp - Pa,.. Sp )( »re y - Sae,)}
IV Aï = - "
$1 x Pa rm ~ Pr:de '
Sachant que la section de passage des gaz Sa ct est une fonction f non linéaire de la position x de la tige de commande (Sact=f(x)) , on peut alors écrire :
Figure imgf000011_0002
On a représenté sur la figure 3 un exemple d'évo lution de la section de passage Sa ct en fonction de la position x de la vanne de commande 17.
Etant donné que la différence entre la pression atmosphérique Patm et la pression du circuit de la pompe à vide 24 est constante, le dénominateur de l ' équation ci-dessus est une constante. La commande appliquée à l'électrovanne pour atteindre une consigne de position souhaitée Sact dépend dès lors de cette consigne et de la pression différentielle agissant sur la vanne 17 du circuit de dérivation 15 de la turbine haute pression. En d'autres termes, le signal de commande PWM de l'électrovanne 17 est donné par la relation suivante :
Figure imgf000012_0001
On va maintenant décrire l'asservissement en position de la vanne 17 du circuit 15 de dérivation, avec compensation des efforts des gaz d'échappement s'exerçant sur la vanne, par une prise en compte de la pression différentielle aux bornes de la conduite 15 de dérivation.
L'estimation de la pression différentielle aux bornes de la conduite 15 est tout d'abord fondée sur l'estimation de la pression en amont de la turbine haute pression PavtHP- Cette estimation est quant à elle fondée sur le calcul du régime du turbocompresseur haute pression.
Le régime du turbocompresseur NHP est estimé en fonction du rapport de compression PRC HP du compresseur 11, et du débit corrigé Wadm cor d'air d'admission dans le compresseur haute pression. Le débit corrigé est donné par la relation :
Figure imgf000012_0002
dans laquelle :
- Wadm est le débit d'air d'admission ;
- TAVCHP est la température en amont du turbocompresseur à haute pression ; - PA VCHP est la pression en amont du compresseur à haute pression ;
- Tref_c est une température de référence dudit compresseur à haute pression ; et
- Pre c est une pression de référence du compresseur à haute pression.
Ainsi, le régime corrigé NC Or_HP du turbocompresseur est donné par la relation :
Le régime corrigé du turbo compresseur est donc une fonctio n fl du rapport de compression et du débit corrigé du compresseur. Cette fonction fl est définie par une cartographie à deux dimensions visible sur la figure 4.
Le régime NHP du turbo compresseur à haute pression est alors calculé à partir de la relation : i îip Â^j-jj-f. p
ruts
Lors de l ' étape suivante, on procède à l ' estimation de la puissance du compresseur à haute pression, selon la relation :
Pc CHHPP
Figure imgf000013_0001
Avec
Tî = f f \
'- 'r *" v* S^EF'" >'·β*^*·«' représente l'estimation du rendement du compresseur du turbocompresseur haute pression, f2 étant une cartographie en deux dimensions en régime corrigé et en débit corrigé du compresseur;
Cpadm = 1005J/kg/K
y adm 1 .4.
Lors de l ' étape suivante, on procède au calcul de la puissance de la turbine selon la formule :
Figure imgf000014_0001
dans laquelle :
j est une constante égale au moment d' inertie d turbocompresseur à haute pression;
Pc est la puissance du compresseur à haute pression ; et
N est le régime du turbocompresseur à haute pression.
On procède ensuite au calcul du rapport ou taux de détente d la turbine PRt HP comme suit :
Figure imgf000014_0002
Où F désigne une cartographie intégrant des cartographies donnant le rendement de la turbine et le débit de la turbine.
Finalement, l'estimation de la pression en amont de la turbine est obtenue en multipliant le rapport de détente de la turbine PRt HP et la pression en amont de la turbine basse pression, soit :
P~AVT HP = PRt HP X PAVTBP On se référera enfin aux figures 5 , 6 et 7 qui illustrent un système d' asservissement de la position de la vanne 17 de commande à partir de la pression différentielle ainsi calculée .
Comme on le voit, ce système d' asservissement est fondé sur l 'utilisation d'un régulateur ici de type RST utilisant des régulateurs R, T et S , pour calculer le rapport cyclique d' ouverture RCO du signal de commande PWM de la vanne, lequel est fourni à l ' étage de puissance 27 qui pilote la vanne 17.
Ce régulateur RST est complété par un blo c de précommande 28 servant à prépositionner la vanne 17 à partir de la valeur de pression différentielle Pdiff aux bornes de la conduite 15 de dérivation.
En se référant à la figure 6, le calcul de la précommande peut être effectué à partir d'une cartographie donnant une valeur V de commande pour chaque valeur de pression différentielle.
En se référant à la figure 7, le calcul de la précommande peut également se faire à partir de la pression différentielle aux bornes de la conduite 15 et à partir de la position POS lue par un capteur selon la relation :
Fgaz=(PA VT HP-PA VT BT) (Smax-Sact)

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de détermination de la pression de gaz en amont d'une turbine ( 12) de suralimentation d'un turbocompresseur à haute pression d 'un moteur à combustion interne de véhicule automobile comprenant un turbocompresseur à haute pression (9) et un turbocompresseur à basse pression (8) comprenant chacun une turbine entraînée par les gaz d' échappement issus du moteur et un compresseur lié à la turbine, comprenant les étapes de :
-calcul du régime du turbocompresseur à haute pression ;
-calcul de la puissance du compresseur ( 1 1 ) du turbocompresseur à haute pression ;
-calcul de la puissance de la turbine ( 12) du turbocompresseur à haute pression ;
-calcul du rapport de détente de la turbine du turbocompresseur à haute pression,
caractérisé en ce que la pression de gaz en amont de la turbine du turbocompresseur à haute pression est déterminée à partir de la pression en amont de la turbine du turbocompresseur à basse pression et du rapport de détente calculé.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le régime du turbocompresseur à haute pression est calculé à partir de la relation suivante :
AVCHi
Figure imgf000016_0001
dans laquelle
- NHP désigne le régime du turbocompresseur à haute pression
- TA VCHP est la température en amont du compresseur à haute pression ;
- Tr ef_c est une température de référence dudit compresseur à haute pression ; -Ncor HP est un débit corrigé du turbocompresseur à haute pression calculé à partir d'une fonction du débit corrigé d'air d'admission dans le compresseur à haute pression et du rapport de compression du compresseur à haute pression, ladite fonction étant définie par une cartographie en deux dimensions.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le débit d'air corrigé est calculé à partir de la relation :
Wadm. cor—
Figure imgf000017_0001
dans laquelle
- Wadm_cor est le débit d'air corrigé ;
- Wadm est le débit d'air d'admission ;
- PAVCHP est la pression en amont du compresseur à haute pression ; et
- Pre c est la pression de référence du compresseur à haute pression.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la puissance du compresseur à haute pression est calculée selon la relation : yadm—l
PCHP = WadmCp adm T AVCHP PR c jjp adm ~ 1
HP
OÙ
- Pc HP désigne la puissance du compresseur à haute pression;
- Wadm est le débit d'air d'admission ;
- Cpadm est une première constante thermodynamique de l'air d'admission ;
- ηε HP est le rendement du compresseur à haute pression ; - TA VCHP la température en amont du compresseur à haute pression ;
- PRC HP est le rapport de compression du compresseur à haute pression ; et
- Yadm est une seconde constante thermo dynamique de l ' air d' admission.
5. Procédé selon l 'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la puissance de la turbine Pt du turbocompresseur à haute pression est calculée selon la formule : dN
Pt = !N Pc
dx où
- Pt est la puissance de la turbine du turbocompresseur;
- Pc est la puissance du compresseur à haute pression ;
- N est le régime du turbocompresseur ; et
- J est une constante égale au moment d' inertie du turbocompresseur à haute pression.
6. Procédé selon l 'une quelconque des revendications 1 à 5 , dans lequel le rapport de détente de la turbine du turbocompresseur à haute pression est extrait d'une cartographie.
7. Système d' asservissement de la position d'une vanne ( 17) de commande de dérivation d'une turbine ( 12) d'un turbocompresseur à haute pression d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile comprenant un turbocompresseur à haute pression et un turbocompresseur à basse pression comprenant chacun une turbine entraînée par les gaz d' échappement issus du moteur et un compresseur lié à la turbine, comprenant un régulateur d' asservissement de la vanne à partir d'une valeur de consigne de position, caractérisé en ce qu ' il comprend un étage (28) de prépositionnement de la vanne recevant en entrée une valeur de pression différentielle aux bornes de la vanne, la valeur de pression différentielle étant calculée à partir d'un procédé selon l 'une quelconque des revendications 1 à 6.
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