WO2017017349A1 - Dispositif de réduction des instabilités de combustion d'un moteur thermique - Google Patents

Dispositif de réduction des instabilités de combustion d'un moteur thermique Download PDF

Info

Publication number
WO2017017349A1
WO2017017349A1 PCT/FR2016/051868 FR2016051868W WO2017017349A1 WO 2017017349 A1 WO2017017349 A1 WO 2017017349A1 FR 2016051868 W FR2016051868 W FR 2016051868W WO 2017017349 A1 WO2017017349 A1 WO 2017017349A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
engine
valve
intake circuit
circuit
combustion
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2016/051868
Other languages
English (en)
Inventor
Florent David
Frédéric COUSIN
Damien Fournigault
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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 Valeo Systemes de Controle Moteur SAS filed Critical Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Priority to US15/747,831 priority Critical patent/US10704474B2/en
Priority to CN201680056074.4A priority patent/CN109154245B/zh
Publication of WO2017017349A1 publication Critical patent/WO2017017349A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0005—Controlling intake air during deceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0055—Special engine operating conditions, e.g. for regeneration of exhaust gas treatment apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
    • F02D41/0072—Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0077—Control of the EGR valve or actuator, e.g. duty cycle, closed loop control of position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/12—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
    • F02D41/123—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration the fuel injection being cut-off
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F02D2011/101—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles
    • F02D2011/102—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles at least one throttle being moved only by an electric actuator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/0017—Controlling intake air by simultaneous control of throttle and exhaust gas recirculation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/006—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] using internal EGR
    • F02D41/0062—Estimating, calculating or determining the internal EGR rate, amount or flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/50—Arrangements or methods for preventing or reducing deposits, corrosion or wear caused by impurities
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a device for reducing combustion instabilities of a heat engine, particularly for a motor vehicle.
  • US Pat. No. 8,862,369 discloses the principle of recirculating a part of the exhaust gases of a combustion engine to the intake. This technology, when applied to a supercharged positive ignition engine, improves engine efficiency and thus reduces fuel consumption. Exhaust gas recirculation is commonly referred to as EGR, for Exhaust Gas Recirculation.
  • EGR Exhaust Gas Recirculation
  • RGE flow and RGE rate used by the engine.
  • the amount of recirculated exhaust gas is adapted to the operating conditions, and is precisely controlled by an electric valve controlled by the electronic control unit of the vehicle engine.
  • the recirculated exhaust gas flow rate may be about 20% of the total flow rate.
  • the flow rate of RGE is generally zero because the presence of EGR degrades the quality of combustion.
  • the exhaust gases are generally recirculated upstream of the combustion air metering valve admitted into the engine.
  • the amount of exhaust gas present between the exhaust gas recirculation valve and the throttle valve can be high.
  • the throttle valve closes almost completely to reduce the engine torque produced and obtain engine braking.
  • the recirculated exhaust gases present in the circuit portion located downstream of the exhaust gas recirculation valve and upstream of the throttle valve can only be evacuated by being consumed by the engine. The amount of air admitted into the engine is then very low, these recirculated exhaust gases are discharged only very slowly. As a result, a large amount of recirculated exhaust gas may remain in the intake circuit when the engine enters idle control, even though the exhaust gas recirculation valve is fully closed. Under these operating conditions, the combustion stability can be very degraded by the presence of these undesired exhaust gases.
  • the invention proposes a device for reducing the instabilities of combustion of a heat engine, this device comprising:
  • a valve arranged on the combustion air intake circuit of the engine, arranged to regulate the flow of oxidizing gas admitted into the engine,
  • An exhaust gas recirculation circuit connected to the intake circuit upstream of the combustion air flow control valve,
  • the device is arranged so that, at least when a fuel injection of the engine is cut off, a minimum opening of the valve is ensured in order to eliminate the recirculated gases from the intake circuit.
  • Opening the combustion air flow control valve increases the amount of combustion air admitted into the engine at each intake phase. The removal of recirculated exhaust gas is accelerated, and the risk of still having a high EGR rate at entry into idle phase is decreased.
  • a valve arranged to regulate the flow of recirculated exhaust gas is arranged on the recirculation circuit, and the minimum opening of the air flow control valve is ensured after the recirculation gas valve is closed. exhaust is closed.
  • the value of the minimum opening and the value of the duration of keeping the minimum opening of the air flow control valve are predefined.
  • the electronic control unit of the motor ensures the opening of the valve in accordance with the predefined parameters in its memory.
  • the minimum insured opening is constant.
  • the value of the duration of maintenance of the minimum opening of the valve is constant. This simple solution minimizes the calculations requested from the electronic control unit.
  • the value of the minimum opening depends on an estimated rate of EGR in the intake circuit.
  • the estimate of the rate of RGE in the portion of the intake circuit situated between the output of the recirculation circuit and the valve can be carried out as described in the patent application FR3009020.
  • the rate of GE in the intake circuit is estimated continuously.
  • the minimum opening of the valve can be updated continuously to take into account changing conditions.
  • the minimum opening is zero when the estimated EGR rate in the intake circuit is lower than a first predetermined minimum rate Tl.
  • a first predetermined minimum rate Tl When the rate of recirculated gases present in the circuit is low, for example included between 5% and 10%, there is no risk of creating instabilities of combustion at the resumption of the combustion phase. It is therefore not necessary to increase the opening of the valve. Priority is then given to obtaining a high engine brake.
  • the value of the minimum opening depends on a rotational speed of the motor.
  • the value of the position of the valve makes it possible to estimate the quantity admitted to each admission phase.
  • the value of the rotational speed of the engine also makes it possible to determine the flow admitted by the engine.
  • the minimum opening is maintained as the estimated EGR rate in the intake circuit is greater than a second predetermined threshold T2.
  • T2 a second predetermined threshold
  • the estimated EGR rate falls below the predetermined threshold, it can be considered that the elimination of the recirculated exhaust gas intake system is complete. It is therefore no longer necessary to maintain a valve opening higher than the base opening.
  • the additional opening imposed to accelerate the evacuation of the recirculated exhaust gases present in the intake circuit can be eliminated.
  • the engine brake will be favored.
  • the minimum assured opening depends on a measured water temperature of the engine coolant.
  • the combustion stability depends in particular on the operating temperature of the engine. This operating temperature is correlated with the temperature of the engine coolant.
  • the combustion is less stable, and the engine more sensitive to the presence in the intake circuit of recirculated exhaust gas.
  • the engine friction is higher cold, the engine brake is less penalized by the additional opening of the combustion air flow control valve. It is therefore advantageous to apply a higher additional opening than when the engine has reached the thermal equilibrium conditions.
  • the minimum opening of the valve depends on a wealth of engine operation.
  • the composition of the recirculated exhaust gas varies with the richness, the effect of these gases on the combustion stability also varies with the richness. As for the previous case, taking into account the richness of operation thus makes it possible to adapt the minimum opening to the operating conditions.
  • the exhaust gas recirculation circuit recirculates the exhaust gases between a point situated downstream of a turbine of a supercharging device and a point situated upstream of a compressor of the fueling device. overeating.
  • This architecture of exhaust gas recirculation circuit is commonly called "low pressure".
  • the device for reducing combustion instabilities comprises an actuator making it possible to vary a phasing of a control of a camshaft of the engine, according to which, together with the opening of the valve, the The actuator is controlled so as to increase a flow of combustion gas admitted into the engine.
  • the minimum opening of the valve it is possible to activate other accessories that can also increase the amount of combustion gas sucked by the engine for each intake phase.
  • the one or more can be controlled so as to promote the filling of the engine, that is to say maximize the amount sucked at each admission.
  • the device comprises an actuator for varying a lift amplitude of a motor valve, wherein in conjunction with the opening of the valve, the actuator is controlled to increase a flow rate of combustion gas admitted into the engine.
  • the valve can be controlled in such a way as to favor the filling of the engine.
  • the valve regulating the flow of combustion gas admitted into the engine is a rotary valve.
  • This type of valve makes it possible to regulate the flow of gas admitted to the engine in a precise and rapid manner.
  • the valve is controlled by the electronic engine control unit.
  • the valve regulating the flow of recirculated gas in the engine is a rotary valve. This type of valve makes it possible to obtain a high flow rate while creating little pressure drop.
  • valve regulating the flow of recirculated gas in the engine is a valve gate.
  • This type of valve offers low leakage and good resistance to high gas temperatures.
  • the heat engine is of spark ignition type.
  • the heat engine is of direct injection type.
  • the invention also relates to a method for reducing combustion instabilities of a heat engine, comprising the steps of:
  • step 50 Controlling the flow of oxidant gas admitted into the engine, by means of a valve arranged on the intake circuit, (step 51)
  • FIG. 1 is a schematic representation of a combustion engine equipped with a device for reducing combustion instabilities as described;
  • FIG. 2 schematically illustrates the time evolution of various operating parameters of the engine;
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating the different steps of the method implemented by the device of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a combustion engine equipped with a device for reducing the instabilities of combustion of a heat engine 1, this device comprising:
  • a valve 3 disposed on the combustion air intake circuit of the engine, arranged to regulate the flow of combustion gas admitted into the engine,
  • An exhaust gas recirculation circuit 5 connected to the intake circuit 2 upstream of the combustion air flow control valve 3,
  • the device 100 is arranged so that, at least when a fuel injection of the engine 1 is cut off, a minimum opening of the valve 3 is ensured in order to eliminate the recirculated gases from the intake circuit 2.
  • the heat engine 1 is of spark ignition type.
  • the heat engine 1 is also of direct injection type.
  • the electronic control unit 7 receives the signals from all the sensors fitted to the engine 1, and controls all the actuators to ensure the proper functioning of the engine 1.
  • the engine 1 is supplied with combustion air by an intake circuit 2.
  • a regulating valve 3, also called throttle body, makes it possible to regulate the combustion air flow admitted into the engine 1.
  • Combustion air means a mixture with air, recirculated exhaust gas and fuel vapors from the tank.
  • the fuel pressurized and brought into each of the combustion chambers of the engine 1 by injectors 12, burns in each of the cylinders of the engine 1. This combustion generates the mechanical work provided by the engine. After combustion, the flue gases are discharged into the exhaust system 4.
  • a supercharging device 9 comprises a centrifugal compressor 10, driven in rotation by a turbine 11 which is traversed by the exhaust gas.
  • the expansion of the exhaust gases in the turbine 11 provides the energy required for the compressor 10 to provide the work of compressing the intake air.
  • the supercharging well known to those skilled in the art, makes it possible to increase the performance of the engine with equal displacement, or to ensure the same performance with a smaller displacement.
  • the exhaust gas After expansion in the turbine 11, the exhaust gas passes through a depollution device 13 which converts most gaseous pollutants and traps the solid particles. Downstream of this depollution device 13, there is a tapping 14 for the recirculation circuit 5 of the exhaust gas. Part of the exhaust gas is thus reintroduced to the inlet of the engine 1 after passing through the recirculation circuit 5.
  • the recirculation circuit 5 is here connected to the intake circuit 2 upstream of the valve 3.
  • the recirculation circuit 5 of the exhaust gas recirculates the exhaust gas between a point situated downstream of a turbine 11 of a supercharging device 9 and a point situated upstream of a compressor 10 of the supercharging device 9 , which corresponds to the so-called "low pressure" architecture.
  • the throttle body, regulating the flow of combustion gas admitted into the engine 1 is a rotary valve.
  • the angular position in the duct of a rotary flap makes it possible to vary the flow rate passing through the valve.
  • the valve is controlled by the electronic control unit 7 of the engine, in order to obtain the air flow necessary for the operating conditions imposed by the environment and the driver.
  • the recirculation circuit 5 comprises a heat exchanger 15 configured to cool the exhaust gas.
  • Exhaust gas recirculation reduces combustion temperatures, which decreases the engine's knocking tendency and limits fuel enrichment requirements. These two effects make it possible to improve the efficiency of the engine and thus to reduce fuel consumption. Cooling the recirculated exhaust gas increases its efficiency to reduce fuel consumption.
  • a valve 6 arranged to regulate the flow of recirculated exhaust gas is disposed on the recirculation circuit 5. In the example shown, the valve 6 regulating the flow of recirculated gas in the engine 1 is a rotary valve.
  • the valve 6 regulating the flow of recirculated gas in the engine 1 is a valve gate.
  • EGR rate recirculated exhaust gas rates
  • the recirculated gases travel the entire portion of the intake circuit 2 located downstream of point 8.
  • the concentration of recirculated gas in this circuit portion is equal to the RGE used by the engine.
  • the EGR rate depends on engine characteristics and operating conditions, and can reach 15% to 20% for points where the engine torque is between half its maximum value and its maximum value. Such points correspond to operating conditions where the driver wishes to obtain a strong acceleration of the vehicle.
  • the device 100 is arranged so that, at least when a fuel injection of the engine 1 is cut off, a minimum opening of the valve 3 is ensured in order to eliminate the recirculated gases from the intake circuit 2.
  • the minimum opening of the control valve 3 of the air flow is ensured after the exhaust gas recirculation valve 6 is closed.
  • the elimination of the intake circuit 2 of the recirculated gases is carried out when the concentration of the EGR gases in the intake circuit 2 becomes less than 2%. Indeed, below this threshold the effect of the recirculated exhaust gas becomes negligible, and it can be considered that they have been eliminated.
  • the value of the minimum opening and the value of the duration of maintaining the minimum opening of the airflow control valve 3 are predefined. These two parameters are stored in the electronic engine control unit in the form of maps. These maps can depend on different parameters.
  • the minimum insured opening is constant.
  • the value of the duration of maintenance of the minimum opening of the valve 3 is constant.
  • the value of the minimum aperture depends on an estimated EGR rate in the intake circuit 2.
  • the estimate of the EGR rate in the intake circuit portion located between the output of the circuit recirculation and the valve can be made as described in the patent application FR3009020.
  • the flow rate through the valve 6 is determined from the pressure conditions on either side of the valve 6, the temperature of the gases in the vicinity of the valve and the position of the valve.
  • the total flow admitted into the engine can be determined from the value of the pressure and temperature in the inlet manifold 19, and a filling model. From these two pieces of information, the control unit 7 calculates, in real time, the concentration of exhaust gas in the intake circuit 2. In other words, the rate of RGE in the intake circuit 2 is estimated continuously. .
  • the minimum opening imposed on the throttle body 3 is determined from this concentration, the rotational speed of the engine and the rate of change of the rotational speed of the engine.
  • This minimum opening of the valve is thus updated continuously and takes into account the evolution of the engine conditions.
  • the minimum opening is zero when the rate of GE estimated in the intake circuit 2 is less than a first predetermined minimum rate Tl. This minimum rate depends on the application in question and is generally close to 6%.
  • the device for reducing combustion instabilities is inactive when the rate of recirculated gases present in the circuit is low enough so that there is no risk of creating combustion instabilities at the resumption of the combustion phase. combustion. This favors obtaining a high engine brake.
  • the value of the minimum opening depends on a rotational speed of the motor 1.
  • the value of the position of the valve makes it possible to estimate the quantity admitted at each admission phase.
  • the value of the rotational speed of the engine also makes it possible to determine the flow admitted by the engine.
  • the minimum opening is maintained as long as the estimated EGR rate in the intake circuit 2 is greater than a second predetermined threshold T2. This rate also depends on the application considered, and is generally equal to 3%. When the estimated EGR rate falls below the predetermined threshold, it can be considered that the elimination of the recirculated exhaust gas intake system is complete. It is therefore no longer necessary to maintain a higher valve opening than the basic opening. In other words, the duration of maintaining the minimum opening is adjusted automatically by the control unit 7, and can be reduced to what is strictly necessary in order to promote the engine brake.
  • FIG. 2 illustrates the general operation of the device for reducing combustion instabilities.
  • the curve C1 illustrates the evolution of the engine rotation speed as a function of time.
  • Curve C2 illustrates the evolution of the position of the accelerator pedal as a function of time.
  • the value 0 corresponds to the position lifted position, the value C21 to a position to obtain the stabilized regime corresponding to the example.
  • Curve C3 illustrates the activation and deactivation of the injection over time.
  • the fuel injection is activated at each engine cycle.
  • the curve C3 is in state 0, the injection of fuel is cut off and no fuel is injected.
  • curves C4a and C4b illustrate the evolution of the rate of RGE in the intake circuit as a function of time.
  • Curve C4a in dashed lines, illustrates this evolution when the device for reducing combustion instabilities is deactivated.
  • Curve C4b in full line, illustrates this evolution when the device for reducing instabilities is activated.
  • the curves C5a and C5b illustrate the evolution of the position of the butterfly 6 as a function of time.
  • Curve C5a in dashed lines, illustrates this evolution when the device for reducing combustion instabilities is deactivated.
  • Curve C5b in full line, illustrates this evolution when the device for reducing instabilities is activated.
  • the curves C1 and C2 show that after a transition to steady state, the driver stops accelerating and releases the accelerator pedal. At time t 1 (the accelerator pedal is fully released and the engine speed starts to decrease) A few hundred milliseconds after t 1 (the fuel injection is cut off, as can be seen on curve C3.
  • Curve C5a shows the opening of the throttle valve 3 decreases and that the throttle closes substantially once the accelerator pedal is released.
  • Curve C4a shows the decrease in the rate of GE in the intake circuit 2. It can be seen that at time t 3 , corresponds to the resumption of the injection for entry into idle regulation, the rate of RGE is still worth C43a.
  • the minimum assured opening depends on a measured water temperature of the engine coolant 1. This measurement of the coolant temperature makes it possible to estimate the operating temperature of the engine. When the engine is still cold and has not yet reached its thermal equilibrium, the combustion is less stable, and the engine more sensitive to the presence in the intake circuit of recirculated exhaust gas. In parallel, the friction between the different moving parts of the engine is higher than hot, the engine brake is therefore less penalized by the additional opening of the combustion air flow control valve.
  • the additional opening of the throttle valve 6 can be higher than when the engine is in stable thermal conditions.
  • the minimum opening of the valve depends on a richness of operation of the engine 1.
  • the composition of the recirculated exhaust gas varies with the richness, the effect of these gases on the combustion stability also varies. with wealth.
  • the operating wealth is determined from the information of a measurement probe placed in the exhaust, not shown.
  • the minimum opening of the butterfly valve 6 is adapted to the operating conditions.
  • the device for reducing combustion instabilities comprises an actuator 17a, 17b making it possible to vary a phasing of a control of a camshaft of the engine, and together with the opening of the valve 3, the actuator 17a, 17b is controlled so as to increase the flow of combustion gas admitted into the engine.
  • the device comprises an actuator 17a, 17b for varying a lift amplitude of the engine valves, and together with the opening of the valve 3, the actuator 17a, 17b is controlled so as to increase a flow of combustion gas admitted into the engine.
  • the variable lift system of the valves can be used in addition to the minimum opening imposed on the throttle valve 3.
  • the invention also relates to a method for reducing combustion instabilities of a heat engine 1.
  • the method of which FIG. 3 represents the block diagram, comprises the steps of:
  • step 53 At least when a fuel injection is cut off, ensuring a minimum opening of the valve to eliminate the recirculated exhaust gas from the intake circuit (step 53).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

La présente invention propose un dispositif (100) de réduction des instabilités de combustion d'un moteur thermique (1), ce dispositif comportant; Un circuit d'admission (2) en air comburant du moteur, Une vanne (3) disposée sur le circuit d'admission en air comburant du moteur, agencée pour réguler le débit de gaz comburant admis dans le moteur, Un circuit de recirculation (5) de gaz d'échappement, connecté au circuit d'admission (2) en amont de la vanne (3) de régulation du débit d'air comburant, Caractérisé en ce que le dispositif (100) est agencé afin que, au moins lorsque une injection de carburant du moteur (1) est coupée, une ouverture minimale de la vanne (3) est assurée afin d'éliminer du circuit d'admission (2) les gaz recirculés.

Description

DISPOSITIF DE RÉDUCTION DES INSTABILITÉS DE COMBUSTION D'UN MOTEUR THERMIQUE
La présente invention concerne un dispositif de réduction des instabilités de combustion d'un moteur thermique, notamment pour véhicule automobile.
On connaît, par exemple par le brevet US 8,862,369, le principe de faire recirculer à l'admission une partie des gaz d'échappement d'un moteur à combustion. Cette technologie permet, lorsqu'elle est appliquée à un moteur à allumage commandé suralimenté, d'améliorer le rendement du moteur et ainsi de diminuer la consommation de carburant. La recirculation de gaz d'échappement est couramment appelée RGE, pour Recirculation de Gaz d'Echappement. On parlera dans la suite de débit de RGE et de taux de RGE utilisé par le moteur. Afin d'optimiser le fonctionnement du moteur, la quantité de gaz d'échappement recirculés est adaptée aux conditions de fonctionnement, et est contrôlée précisément par une vanne électrique commandée par l'unité électronique de commande du moteur du véhicule. En fonctionnement à vitesse stabilisée, le débit de gaz d'échappement recirculés peut être d'environ 20% du débit total. Au contraire, lors des phases de ralenti, le débit de RGE est généralement nul car la présence de RGE dégrade la qualité de combustion.
Les gaz d'échappement sont généralement recirculés en amont du papillon de dosage de l'air comburant admis dans le moteur. Lors des phases de fonctionnement avec un fort taux de RGE, la quantité de gaz d'échappement présente entre la vanne de recirculation des gaz d'échappement et le papillon des gaz peut être élevée.
Lorsque le conducteur cesse d'accélérer en relevant totalement le pied de l'accélérateur, le papillon de dosage se ferme presque complètement afin de réduire le couple moteur produit et d'obtenir du frein moteur. Les gaz d'échappement recirculés présents dans la portion de circuit située en aval de la vanne de recirculation de gaz d'échappement et en amont du papillon des gaz ne peuvent s'évacuer qu'en étant consommés par le moteur. La quantité d'air admise dans le moteur étant alors très faible, ces gaz d'échappement recirculés ne sont évacués que très lentement. De ce fait, il peut subsister dans le circuit d'admission une quantité élevée de gaz d'échappement recirculés lorsque le moteur entre en régulation de ralenti, même si la vanne de recirculation de gaz d'échappement est totalement fermée. Dans ces conditions de fonctionnement, la stabilité de combustion peut être très dégradée par la présence de ces gaz d'échappement non souhaités.
Ces instabilités de combustion peuvent générer des vibrations désagréables pour les occupants du véhicule ainsi qu'une augmentation de la quantité de polluants émise. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients. A cet effet, l'invention propose un dispositif de réduction des instabilités de combustion d'un moteur thermique, ce dispositif comportant :
Un circuit d'admission en air comburant du moteur,
Une vanne disposée sur le circuit d'admission en air comburant du moteur, agencée pour réguler le débit de gaz comburant admis dans le moteur,
Un circuit de recirculation de gaz d'échappement, connecté au circuit d'admission en amont de la vanne de régulation du débit d'air comburant,
Caractérisé en ce que le dispositif est agencé afin que, au moins lorsque une injection de carburant du moteur est coupée, une ouverture minimale de la vanne est assurée afin d'éliminer du circuit d'admission les gaz recirculés.
Le fait d'ouvrir la vanne de régulation du débit d'air comburant permet d'augmenter la quantité d'air comburant admise dans le moteur à chaque phase d'admission. L'élimination des gaz d'échappement recirculés est accélérée, et le risque d'avoir encore un taux de RGE élevé à l'entrée en phase de ralenti est diminué.
De préférence, une vanne agencée pour réguler le débit de gaz d'échappement recirculés est disposée sur le circuit de recirculation, et l'ouverture minimale de la vanne de régulation du débit d'air est assurée après que la vanne de recirculation de gaz d'échappement soit fermée.
Les variations du taux de gaz d'échappement recirculés présent dans le circuit d'admission sont ainsi plus progressives.
On considérera que l'élimination du circuit d'admission des gaz recirculés est réalisée lorsque la concentration des gaz RGE dans le circuit d'admission devient inférieure à 2%. En effet, au dessous de ce seuil l'effet des gaz d'échappement recirculés devient négligeable.
De préférence, la valeur de l'ouverture minimale et la valeur de la durée de maintien de l'ouverture minimale de la vanne de régulation du débit d'air sont prédéfinies. L'unité électronique de commande du moteur assure l'ouverture de la vanne conformément aux paramètres prédéfinis dans sa mémoire.
Selon un mode de réalisation, l'ouverture minimale assurée est constante.
Selon un mode de réalisation, la valeur de la durée de maintien de l'ouverture minimale de la vanne est constante. Cette solution simple minimise les calculs demandés à l'unité électronique de commande.
Selon un autre mode de réalisation, la valeur de l'ouverture minimale dépend d'un taux de RGE estimé dans le circuit d'admission. L'estimation du taux de RGE dans la portion de circuit d'admission située entre la sortie du circuit de recirculation et la vanne peut être réalisée comme décrit dans la demande de brevet FR3009020. Plus le taux de RGE estimé est élevé, plus l'ouverture minimale imposée à la vanne est élevée, car la quantité de gaz à éliminer est importante. De préférence, le taux de GE dans le circuit d'admission est estimé en continu. L'ouverture minimale de la vanne peut ainsi être actualisée en continu pour prendre en compte l'évolution des conditions.
Selon un mode de réalisation, l'ouverture minimale est nulle lorsque le taux de RGE estimé dans le circuit d'admission est inférieur à un premier taux minimal prédéterminé Tl. Lorsque le taux de gaz recirculés présents dans le circuit est faible, par exemple compris entre 5% et 10%, il n'y a pas de risque de créer des instabilités de combustion à la reprise de la phase de combustion. Il n'est donc pas nécessaire d'augmenter l'ouverture de la vanne. La priorité est alors donnée à l'obtention d'un frein moteur élevé.
De façon préférentielle, la valeur de l'ouverture minimale dépend d'un régime de rotation du moteur. La valeur de la position de la vanne permet d'estimer la quantité admise à chaque phase d'admission. La valeur du régime de rotation du moteur permet de plus de déterminer le débit admis par le moteur.
Selon un mode de réalisation, l'ouverture minimale est maintenue tant que le taux de RGE estimé dans le circuit d'admission est supérieur à un deuxième seuil prédéterminé T2. Lorsque le taux de RGE estimé devient inférieur au seuil prédéterminé, on peut considérer que l'élimination du circuit d'admission des gaz d'échappement recirculés est terminée. Il n'est donc plus nécessaire de maintenir une ouverture de la vanne plus élevée que l'ouverture de base. L'ouverture additionnelle imposée pour accélérer l'évacuation des gaz d'échappement recirculés présents dans le circuit d'admission peut donc être supprimée. Le frein moteur va être favorisé. En estimant le taux de RGE dans le circuit d'admission et en stoppant l'ouverture additionnelle lorsqu'elle n'est plus nécessaire, la durée d'application de l'ouverture additionnelle peut être réduite au strict nécessaire.
Par exemple, l'ouverture minimale assurée dépend d'une température d'eau mesurée du liquide de refroidissement du moteur. La stabilité de combustion dépend notamment de la température de fonctionnement du moteur. Cette température de fonctionnement est corrélée à la température du liquide de refroidissement du moteur. Lorsque le moteur est encore froid et n'a pas encore atteint son équilibre thermique, la combustion est moins stable, et le moteur plus sensible à la présence dans le circuit d'admission de gaz d'échappement recirculés. En parallèle, les frottements du moteur sont plus élevés à froid, le frein moteur est donc moins pénalisé par l'ouverture additionnelle de la vanne de réglage du débit d'air comburant. Il est donc intéressant d'appliquer une ouverture additionnelle plus élevée que lorsque le moteur a atteint les conditions d'équilibre thermique.
Selon un mode de réalisation, l'ouverture minimale de la vanne dépend d'une richesse de fonctionnement du moteur. La composition des gaz d'échappement recirculés variant avec la richesse, l'effet de ces gaz sur la stabilité de combustion varie également avec la richesse. Comme pour le cas précédent, la prise en compte de la richesse de fonctionnement permet ainsi d'adapter l'ouverture minimale aux conditions de fonctionnement.
Selon un mode de réalisation, le circuit de recirculation des gaz d'échappement recircule les gaz d'échappement entre un point situé en aval d'une turbine d'un dispositif de suralimentation et un point situé en amont d'un compresseur du dispositif de suralimentation. Cette architecture de circuit de recirculation des gaz d'échappement est couramment appelée « basse pression ».
Selon une variante de l'invention, le dispositif de réduction des instabilités de combustion comporte un actionneur permettant de faire varier un phasage d'une commande d'un arbre à cames du moteur, selon lequel conjointement à l'ouverture de la vanne, l'actionneur est commandé de façon à augmenter un débit de gaz comburant admis dans le moteur. En plus de l'ouverture minimale de la vanne, il est possible d'activer d'autres accessoires permettant eux aussi d'augmenter la quantité de gaz comburant aspirée par le moteur pour chaque phase d'admission. Lorsque le moteur est équipé d'un ou de plusieurs déphaseurs d'arbre à cames, celui ou ceux-ci peuvent être commandés de manière à favoriser le remplissage du moteur, c'est-à-dire maximiser la quantité aspirée à chaque admission.
En variante ou de manière complémentaire, le dispositif comporte un actionneur permettant de faire varier une amplitude de levée d'une soupape du moteur, selon lequel conjointement à l'ouverture de la vanne, l'actionneur est commandé de façon à augmenter un débit de gaz comburant admis dans le moteur. Lorsque le moteur est équipé d'un système de levée variable des soupapes, celui-ci peut être commandé de manière à favoriser le remplissage du moteur.
De préférence, la vanne régulant le débit de gaz comburant admis dans le moteur est une vanne rotative. Ce type de vanne permet de régler le débit de gaz admis dans le moteur de manière précise et rapide. La vanne est commandée par l'unité électronique de contrôle du moteur.
Selon un mode de réalisation, la vanne régulant le débit de gaz recirculés dans le moteur est une vanne rotative. Ce type de vanne permet l'obtention d'un débit élevé tout en créant peu de pertes de charges.
Alternativement, la vanne régulant le débit de gaz recirculés dans le moteur est une vanne à soupape. Ce type de vanne offre un faible taux de fuite et une bonne résistance aux températures de gaz élevées.
Selon un mode de réalisation, le moteur thermique est de type à allumage commandé.
Selon un aspect de l'invention, le moteur thermique est de type à injection directe.
L'invention concerne également un procédé de réduction des instabilités de combustion d'un moteur thermique, comportant les étapes de :
Alimenter en air comburant le moteur par un circuit d'admission, (étape 50) Réguler le débit de gaz comburant admis dans le moteur, au moyen d'une vanne disposée sur le circuit d'admission, (étape 51)
Recirculer des gaz d'échappement entre l'échappement et l'admission du moteur, par un circuit de recirculation connecté au circuit d'admission en amont de la vanne, (étape 52) - au moins lorsque une injection de carburant est coupée, assurer une ouverture minimale de la vanne afin d'éliminer du circuit d'admission les gaz d'échappement recirculés. (étape 53)
L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures.
La figure 1 représente, de manière schématique, un moteur à combustion équipé d'un dispositif de réduction des instabilités de combustion tel que décrit, - La figure 2 illustre schématiquement l'évolution temporelle de différents paramètres de fonctionnement du moteur,
La figure 3 est un schéma bloc illustrant les différentes étapes du procédé mis en oeuvre par le dispositif de la figure 1.
On a représenté sur la figure 1 un moteur à combustion équipé d'un dispositif de réduction des instabilités de combustion d'un moteur thermique 1, ce dispositif comportant :
Un circuit d'admission 2 en air comburant du moteur,
Une vanne 3 disposée sur le circuit d'admission en air comburant du moteur, agencée pour réguler le débit de gaz comburant admis dans le moteur,
Un circuit de recirculation 5 de gaz d'échappement, connecté au circuit d'admission 2 en amont de la vanne 3 de régulation du débit d'air comburant,
Caractérisé en ce que le dispositif 100 est agencé afin que, au moins lorsque une injection de carburant du moteur 1 est coupée, une ouverture minimale de la vanne 3 est assurée afin d'éliminer du circuit d'admission 2 les gaz recirculés.
Le moteur thermique 1 est de type à allumage commandé.
Le moteur thermique 1 est également de type à injection directe.
L'unité électronique de commande 7 reçoit les signaux de l'ensemble des capteurs équipant le moteur 1, et pilote l'ensemble des actionneurs afin d'assurer le bon fonctionnement du moteur 1.
Le moteur 1 est alimenté en air comburant par un circuit d'admission 2. Une vanne de réglage 3, appelée également boitier papillon, permet de régler le débit d'air comburant admis dans le moteur 1. Par air comburant, on entend un mélange comportant de l'air, des gaz d'échappement recirculés et des vapeurs de carburant provenant du réservoir. Le carburant, mis sous pression et amené dans chacune des chambres de combustion du moteur 1 par des injecteurs 12, brûle dans chacun des cylindres du moteur 1. Cette combustion génère le travail mécanique fourni par le moteur. Après combustion, les gaz brûlés sont évacués dans le circuit d'échappement 4.
Sur l'exemple représenté, le moteur est suralimenté, c'est-à-dire que la pression de l'air d'admission est portée à une valeur supérieure à la pression atmosphérique avant son admission dans le moteur 1. Pour cela, un dispositif de suralimentation 9 comprend un compresseur centrifuge 10, entraîné en rotation par une turbine 11 qui est traversée par les gaz d'échappement. La détente des gaz d'échappement dans la turbine 11 fournit l'énergie nécessaire au compresseur 10 pour fournir le travail de compression de l'air d'admission. La suralimentation, bien connue de l'homme de métier, permet d'augmenter les performances du moteur à cylindrée égale, ou d'assurer les mêmes performances avec une cylindrée moindre.
Après détente dans la turbine 11, les gaz d'échappement traversent un dispositif de dépollution 13 qui convertit l'essentiel des polluants gazeux et piège les particules solides. En aval de ce dispositif de dépollution 13, on trouve un piquage 14 pour le circuit de recirculation 5 de gaz d'échappement. Une partie des gaz d'échappement est ainsi réintroduite à l'admission du moteur 1 après avoir traversé le circuit de recirculation 5. Le circuit de recirculation 5 est ici connecté au circuit d'admission 2 en amont de la vanne 3. Autrement dit, le circuit de recirculation 5 des gaz d'échappement recircule les gaz d'échappement entre un point situé en aval d'une turbine 11 d'un dispositif de suralimentation 9 et un point situé en amont d'un compresseur 10 du dispositif de suralimentation 9, ce qui correspond à l'architecture dite « basse pression ».
Le boîtier papillon, régulant le débit de gaz comburant admis dans le moteur 1 est une vanne rotative. La position angulaire dans le conduit d'un volet rotatif permet de faire varier le débit traversant la vanne. La vanne est commandée par l'unité électronique 7 de commande du moteur, afin d'obtenir le débit d'air nécessaire aux conditions de fonctionnement imposées par l'environnement ainsi que le conducteur.
Le circuit de recirculation 5 comporte un échangeur de chaleur 15 configuré pour refroidir les gaz d'échappement. La recirculation de gaz d'échappement permet de diminuer les températures de combustion, ce qui diminue la tendance au cliquetis du moteur et limite les besoins d'enrichissement du mélange carburé. Ces deux effets permettent d'améliorer le rendement du moteur et donc de diminuer la consommation de carburant. Le refroidissement des gaz d'échappement recirculés permet d'augmenter leur efficacité pour diminuer la consommation de carburant. Une vanne 6 agencée pour réguler le débit de gaz d'échappement recirculés est disposée sur le circuit de recirculation 5. Sur l'exemple représenté, la vanne 6 régulant le débit de gaz recirculés dans le moteur 1 est une vanne rotative.
Selon un mode de réalisation non représenté, la vanne 6 régulant le débit de gaz recirculés dans le moteur 1 est une vanne à soupape.
On parlera par la suite de taux de gaz d'échappement recirculés, encore appelé taux de RGE. Ce taux est défini par le rapport du débit massique de gaz d'échappement recirculés et du débit massique total admis dans le moteur, exprimé en pourcents.
Lorsque la recirculation de gaz d'échappement est effective, les gaz recirculés parcourent toute la portion du circuit d'admission 2 située en aval du point 8. En conditions stabilisées, la concentration en gaz recirculés dans cette portion de circuit est égale au taux de RGE utilisé par le moteur. Le taux de RGE dépend des caractéristiques du moteur et des conditions de fonctionnement, et peut atteindre 15% à 20% pour les points où le couple moteur est compris entre la moitié de sa valeur maximale et sa valeur maximale. De tels points correspondent à des conditions de fonctionnement où le conducteur souhaite obtenir une forte accélération du véhicule.
Lorsque le conducteur cesse d'accélérer en relevant totalement le pied de l'accélérateur, le papillon se ferme presque complètement afin de réduire le couple moteur produit et d'obtenir du frein moteur. L'injection de carburant est coupée tant que le régime moteur est suffisamment élevé, afin de minimiser la consommation de carburant ainsi que les émissions de polluants. Autrement dit, aucun carburant n'est injecté pendant cette phase de décélération. Les gaz d'échappement recirculés présents dans la portion de circuit située en aval de la vanne de recirculation de gaz d'échappement et en amont du papillon des gaz ne peuvent s'évacuer qu'en étant consommés par le moteur. La quantité d'air admise dans le moteur étant alors très faible, puisque le volet du boîtier papillon est pratiquement fermé, ces gaz d'échappement recirculés ne sont évacués que très lentement. Tant que l'injection de carburant est inhibée, il n'y a pas d'effet indésirable. Lorsque l'injection de carburant est rétablie, par exemple parce que le régime moteur est proche du régime de ralenti, il peut subsister dans le circuit d'admission une quantité élevée de gaz d'échappement recirculés, même si la vanne de recirculation de gaz d'échappement est totalement fermée. Dans ces conditions de fonctionnement, la stabilité de combustion peut être considérablement dégradée par la présence de ces gaz d'échappement non souhaités.
Ces instabilités de combustion génèrent des vibrations désagréables pour les occupants du véhicule ainsi qu'une augmentation de la quantité de polluants émise, il est donc souhaitable de les éliminer. Pour cela, le dispositif 100 est agencé afin que, au moins lorsque une injection de carburant du moteur 1 est coupée, une ouverture minimale de la vanne 3 est assurée afin d'éliminer du circuit d'admission 2 les gaz recirculés.
En augmentant l'ouverture du boîtier papillon 3, la quantité d'air comburant consommée par le moteur pendant la phase de coupure d'injection est augmentée, ce qui augmente la vitesse à laquelle les gaz d'échappement présents dans le circuit d'admission 2 sont consommés. L'élimination des gaz d'échappement recirculés du circuit 2 est donc accélérée.
L'ouverture minimale de la vanne de régulation 3 du débit d'air est assurée après que la vanne de recirculation 6 de gaz d'échappement soit fermée.
On considérera que l'élimination du circuit d'admission 2 des gaz recirculés est réalisée lorsque la concentration des gaz RGE dans le circuit d'admission 2 devient inférieure à 2%. En effet, au dessous de ce seuil l'effet des gaz d'échappement recirculés devient négligeable, et on peut considérer qu'ils ont été éliminés.
Selon un mode de réalisation, la valeur de l'ouverture minimale et la valeur de la durée de maintien de l'ouverture minimale de la vanne 3 de régulation du débit d'air sont prédéfinies. Ces deux paramètres sont mémorisés dans l'unité électronique de commande du moteur sous forme de cartographies. Ces cartographies peuvent dépendre de différents paramètres.
Selon un mode de réalisation, l'ouverture minimale assurée est constante.
Selon un autre mode de réalisation, la valeur de la durée de maintien de l'ouverture minimale de la vanne 3 est constante.
Dans l'exemple représenté, la valeur de l'ouverture minimale dépend d'un taux de RGE estimé dans le circuit d'admission 2. L'estimation du taux de RGE dans la portion de circuit d'admission située entre la sortie du circuit de recirculation et la vanne peut être faite comme décrit dans la demande de brevet FR3009020. Le débit à travers la vanne 6 est déterminé à partir des conditions de pression de part de d'autre de la vanne 6, de la température des gaz au voisinage de la vanne et de la position de la vanne. Le débit total admis dans le moteur peut lui être déterminé à partir de la valeur de la pression et de la température dans le répartiteur d'admission 19, et d'un modèle de remplissage. A partir de ces deux informations, l'unité de commande 7 calcule en temps réel la concentration en gaz d'échappement dans le circuit d'admission 2. Autrement dit, le taux de RGE dans le circuit d'admission 2 est estimé en continu.
L'ouverture minimale imposée au boîtier papillon 3 est déterminée à partir de cette concentration, du régime de rotation du moteur et du taux de variation du régime de rotation du moteur.
Plus cette concentration estimée est élevée, plus l'ouverture minimale imposée à la vanne est élevée, car la quantité de gaz à éliminer est importante. Cette ouverture minimale de la vanne est ainsi actualisée en continu et prend en compte l'évolution des conditions du moteur. L'ouverture minimale est nulle lorsque le taux de GE estimé dans le circuit d'admission 2 est inférieur à un premier taux minimal prédéterminé Tl. Ce taux minimum dépend de l'application considérée et est généralement proche de 6%. Autrement dit, le dispositif de réduction des instabilités de combustion est inactif lorsque le taux de gaz recirculés présents dans le circuit est suffisamment faible pour qu'il n'y ait pas de risque de créer des instabilités de combustion à la reprise de la phase de combustion. Cela favorise l'obtention d'un frein moteur élevé.
La valeur de l'ouverture minimale dépend d'un régime de rotation du moteur 1. La valeur de la position de la vanne permet d'estimer la quantité admise à chaque phase d'admission. La valeur du régime de rotation du moteur permet de plus de déterminer le débit admis par le moteur.
L'ouverture minimale est maintenue tant que le taux de RGE estimé dans le circuit d'admission 2 est supérieur à un deuxième seuil prédéterminé T2. Ce taux dépend également de l'application considérée, et est généralement égal à 3%. Lorsque le taux de RGE estimé devient inférieur au seuil prédéterminé, on peut considérer que l'élimination du circuit d'admission des gaz d'échappement recirculés est terminée, Il n'est donc plus nécessaire de maintenir une ouverture de la vanne plus élevée que l'ouverture de base. Autrement dit, la durée de maintien de l'ouverture minimale est ajustée automatiquement par l'unité de commande 7, et peut être réduite au strict nécessaire afin de favoriser le frein moteur.
La figure 2 illustre le fonctionnement général du dispositif de réduction des instabilités de combustion.
La courbe Cl illustre l'évolution du régime de rotation du moteur en fonction du temps.
La courbe C2 illustre l'évolution de la position de la pédale d'accélérateur en fonction du temps. La valeur 0 correspond à la position pied levé, la valeur C21 à une position permettant d'obtenir le régime stabilisé correspondant à l'exemple.
La courbe C3 illustre l'activation et la désactivation de l'injection au cours du temps. Lorsque la courbe C3 est à l'état 1, l'injection de carburant est activée à chaque cycle moteur. Lorsque la courbe C3 est à l'état 0, l'injection de carburant est coupée et aucun carburant n'est injecté.
Les courbes C4a et C4b illustrent l'évolution du taux de RGE dans le circuit d'admission en fonction du temps. La courbe C4a, en pointillés, illustre cette évolution lorsque le dispositif de réduction des instabilités de combustion est désactivé. La courbe C4b, en trait plein, illustre cette évolution lorsque le dispositif de réduction des instabilités est activé.
Les courbes C5a et C5b illustrent l'évolution de la position du papillon 6 en fonction du temps. La courbe C5a, en pointillés, illustre cette évolution lorsque le dispositif de réduction des instabilités de combustion est désactivé. La courbe C5b, en trait plein, illustre cette évolution lorsque le dispositif de réduction des instabilités est activé. Les courbes Cl et C2 montrent qu'après un passage à régime stabilisé, le conducteur cesse d'accélérer et relâche la pédale d'accélérateur. A l'instant t1( la pédale d'accélérateur est totalement relâchée et le régime moteur commence à diminuer. Quelques centaines de millisecondes après t1( l'injection de carburant est coupée, comme on peut le voir sur la courbe C3.
Lorsque le dispositif de réduction des instabilités de combustion n'est pas activé, on peut voir sur la courbe C5a que l'ouverture du papillon 3 diminue et que le papillon se ferme pratiquement une fois que la pédale d'accélérateur est relâchée. La courbe C4a montre la décroissance du taux de GE dans le circuit d'admission 2. On peut voir qu'à l'instant t3, correspond à la reprise de l'injection pour l'entrée en régulation de ralenti, le taux de RGE vaut encore la valeur C43a.
Lorsque le dispositif 100 de réduction des instabilités de combustion est activé, on peut voir sur la courbe C5b qu'une ouverture minimale, égale à la valeur C52, est appliquée au papillon 3. De ce fait, la décroissance du taux de RGE dans le circuit d'admission est plus rapide, ce qui est visible sur la courbe C4b. A l'instant t3, le taux de RGE résiduel est moins élevé que la valeur C43a, la flèche de la figure 2 illustrant cet écart.
A l'instant t2, le taux de RGE passe sous le seuil T2, l'ouverture minimale appliquée au papillon 6 n'est plus nécessaire et est progressivement supprimée.
Selon un mode de réalisation, l'ouverture minimale assurée dépend d'une température d'eau mesurée du liquide de refroidissement du moteur 1. Cette mesure de la température du liquide de refroidissement permet d'estimer la température de fonctionnement du moteur. Lorsque le moteur est encore froid et n'a pas encore atteint son équilibre thermique, la combustion est moins stable, et le moteur plus sensible à la présence dans le circuit d'admission de gaz d'échappement recirculés. En parallèle, les frottements entre les différentes parties mobiles du moteur sont plus élevés qu'à chaud, le frein moteur est donc moins pénalisé par l'ouverture additionnelle de la vanne de réglage du débit d'air comburant. L'ouverture additionnelle du papillon 6 peut être plus élevée que lorsque le moteur est en conditions thermiques stabilisées.
Selon un mode de réalisation, l'ouverture minimale de la vanne dépend d'une richesse de fonctionnement du moteur 1. La composition des gaz d'échappement recirculés variant avec la richesse, l'effet de ces gaz sur la stabilité de combustion varie également avec la richesse. La richesse de fonctionnement est déterminée à partir de l'information d'une sonde de mesure placée dans l'échappement, non représentée. Comme précédemment, l'ouverture minimale du papillon 6 est adaptée aux conditions de fonctionnement.
D'autres actionneurs du moteur peuvent être utilisés pour renforcer l'effet obtenu grâce à l'ouverture minimale du papillon 6.
Ainsi, le dispositif de réduction des instabilités de combustion comporte un actionneur 17a, 17b permettant de faire varier un phasage d'une commande d'un arbre à cames du moteur, et conjointement à l'ouverture de la vanne 3, l'actionneur 17a, 17b est commandé de façon à augmenter le débit de gaz comburant admis dans le moteur.
En variante ou de manière complémentaire, le dispositif comporte un actionneur 17a, 17b permettant de faire varier une amplitude de levée des soupapes du moteur, et conjointement à l'ouverture de la vanne 3, l'actionneur 17a, 17b est commandé de façon à augmenter un débit de gaz comburant admis dans le moteur. Comme pour le cas du déphaseur d'arbre à cames, le système de levée variable des soupapes peut être utilisé en complément de l'ouverture minimale imposée au papillon 3.
L'invention concerne également un procédé de réduction des instabilités de combustion d'un moteur thermique 1. Le procédé, dont la figure 3 représente le schéma bloc, comporte les étapes de :
Alimenter en air comburant le moteur par un circuit d'admission 2 (étape 50),
Réguler le débit de gaz comburant admis dans le moteur 1, au moyen d'une vanne 3 disposée sur le circuit d'admission 2 (étape 51),
- Recirculer des gaz d'échappement entre l'échappement et l'admission du moteur, par un circuit de recirculation connecté au circuit d'admission (étape 52),
au moins lorsque une injection de carburant est coupée, assurer une ouverture minimale de la vanne afin d'éliminer du circuit d'admission les gaz d'échappement recirculés (étape 53).

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (100) de réduction des instabilités de combustion d'un moteur thermique (1), ce dispositif comportant :
Un circuit d'admission (2) en air comburant du moteur,
Une vanne (3) disposée sur le circuit d'admission en air comburant du moteur, agencée pour réguler le débit de gaz comburant admis dans le moteur,
Un circuit de recirculation (5) de gaz d'échappement, connecté au circuit d'admission (2) en amont de la vanne (3) de régulation du débit d'air comburant,
Caractérisé en ce que le dispositif (100) est agencé afin que, au moins lorsque une injection de carburant du moteur (1) est coupée, une ouverture minimale de la vanne (3) est assurée afin d'éliminer du circuit d'admission (2) les gaz recirculés.
2. Dispositif selon la revendication 1, comportant une vanne (6) disposée sur le circuit de recirculation (5), agencée pour réguler le débit de gaz d'échappement recirculés, selon lequel l'ouverture minimale de la vanne de régulation (3) du débit d'air est assurée après que la vanne de recirculation (6) de gaz d'échappement soit fermée.
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, selon lequel la valeur de l'ouverture minimale et la valeur de la durée de maintien de l'ouverture minimale de la vanne (3) de régulation du débit d'air sont prédéfinies.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, selon lequel la valeur de l'ouverture minimale dépend d'un taux de RGE estimé dans le circuit d'admission (2).
5. Dispositif selon la revendication précédente, selon lequel le taux de RGE dans le circuit d'admission (2) est estimé en continu.
6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, selon lequel l'ouverture minimale est nulle lorsque le taux de RGE estimé dans le circuit d'admission (2) est inférieur à un premier taux minimal prédéterminé (Tl).
7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, selon lequel l'ouverture minimale est maintenue tant que le taux de RGE estimé dans le circuit d'admission (2) est supérieur à un deuxième seuil prédéterminé (T2).
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le circuit de recirculation (5) des gaz d'échappement recircule les gaz d'échappement entre un point situé en aval d'une turbine (11) d'un dispositif de suralimentation (9)et un point situé en amont d'un compresseur (10) du dispositif de suralimentation (9).
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le moteur thermique (1) est de type à allumage commandé.
10. Procédé de réduction des instabilités de combustion d'un moteur thermique (1), comportant les étapes de :
Alimenter en air comburant le moteur par un circuit d'admission (2), (étape 50)
- Réguler le débit de gaz comburant admis dans le moteur (1), au moyen d'une vanne (3) disposée sur le circuit d'admission (2), (étape 51)
Recirculer des gaz d'échappement entre l'échappement et l'admission du moteur, par un circuit de recirculation connecté au circuit d'admission en amont de la vanne (3), (étape 52) au moins lorsque une injection de carburant est coupée, assurer une ouverture minimale de la vanne afin d'éliminer du circuit d'admission les gaz d'échappement recirculés. (étape 53)
PCT/FR2016/051868 2015-07-27 2016-07-20 Dispositif de réduction des instabilités de combustion d'un moteur thermique Ceased WO2017017349A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/747,831 US10704474B2 (en) 2015-07-27 2016-07-20 Device for reducing the combustion instabilities of a combustion engine
CN201680056074.4A CN109154245B (zh) 2015-07-27 2016-07-20 一种用于降低热力发动机燃烧不稳定性的装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1557166A FR3039592B1 (fr) 2015-07-27 2015-07-27 Dispositif de reduction des instabilites de combustion d'un moteur thermique
FR1557166 2015-07-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017017349A1 true WO2017017349A1 (fr) 2017-02-02

Family

ID=54478797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2016/051868 Ceased WO2017017349A1 (fr) 2015-07-27 2016-07-20 Dispositif de réduction des instabilités de combustion d'un moteur thermique

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10704474B2 (fr)
CN (1) CN109154245B (fr)
FR (1) FR3039592B1 (fr)
WO (1) WO2017017349A1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018178536A1 (fr) * 2017-03-30 2018-10-04 Renault S.A.S Procede de controle d'un moteur a allumage commande suralimente avec recirculation partielle des gaz d'echappement, et dispositif de motorisation associe
FR3064683A1 (fr) * 2017-03-30 2018-10-05 Renault S.A.S Procede de controle d'un moteur a allumage commande suralimente avec recirculation partielle des gaz d'echappement, et dispositif de motorisation associe

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021167587A (ja) * 2020-04-10 2021-10-21 トヨタ自動車株式会社 エンジン装置およびこれを備えるハイブリッド自動車

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001271673A (ja) * 2000-03-27 2001-10-05 Mazda Motor Corp エンジンの制御装置
EP1790843A1 (fr) * 2004-09-14 2007-05-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositif de commande pour moteur a combustion interne
WO2008149212A1 (fr) * 2007-06-08 2008-12-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositif de recirculation de gaz d'échappement de moteur à combustion interne et procédé de commande pour le dispositif
WO2009060287A2 (fr) * 2007-11-06 2009-05-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositif et procédé pour commander un moteur à combustion interne
US20120303249A1 (en) * 2011-05-27 2012-11-29 Denso Corporation Control apparatus for internal combustion engine
US20140100074A1 (en) * 2012-10-10 2014-04-10 Ford Global Technologies, Llc Charge air cooler condensate purging cycle
US8862369B2 (en) 2009-12-22 2014-10-14 Valeo Systemes De Controle Moteur Method for controlling an EGR circuit of a motor vehicle engine, valve for implementing said method, and engine having said valve
FR3009020A1 (fr) 2013-07-26 2015-01-30 Valeo Sys Controle Moteur Sas Procede et dispositif pour la determination de la concentration des gaz d'echappement recirculant a l'entree du repartiteur d'admission d'un moteur thermique

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5381653B2 (ja) * 2009-11-30 2014-01-08 株式会社デンソー 過給機付き内燃機関の制御装置
JP5649343B2 (ja) * 2010-07-09 2015-01-07 ダイハツ工業株式会社 内燃機関の吸気絞り弁制御方法
JP5936469B2 (ja) * 2012-07-17 2016-06-22 愛三工業株式会社 エンジンの制御装置
JP6005534B2 (ja) * 2013-01-21 2016-10-12 愛三工業株式会社 過給機付きエンジンの制御装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001271673A (ja) * 2000-03-27 2001-10-05 Mazda Motor Corp エンジンの制御装置
EP1790843A1 (fr) * 2004-09-14 2007-05-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositif de commande pour moteur a combustion interne
WO2008149212A1 (fr) * 2007-06-08 2008-12-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositif de recirculation de gaz d'échappement de moteur à combustion interne et procédé de commande pour le dispositif
WO2009060287A2 (fr) * 2007-11-06 2009-05-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositif et procédé pour commander un moteur à combustion interne
US8862369B2 (en) 2009-12-22 2014-10-14 Valeo Systemes De Controle Moteur Method for controlling an EGR circuit of a motor vehicle engine, valve for implementing said method, and engine having said valve
US20120303249A1 (en) * 2011-05-27 2012-11-29 Denso Corporation Control apparatus for internal combustion engine
US20140100074A1 (en) * 2012-10-10 2014-04-10 Ford Global Technologies, Llc Charge air cooler condensate purging cycle
FR3009020A1 (fr) 2013-07-26 2015-01-30 Valeo Sys Controle Moteur Sas Procede et dispositif pour la determination de la concentration des gaz d'echappement recirculant a l'entree du repartiteur d'admission d'un moteur thermique

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018178536A1 (fr) * 2017-03-30 2018-10-04 Renault S.A.S Procede de controle d'un moteur a allumage commande suralimente avec recirculation partielle des gaz d'echappement, et dispositif de motorisation associe
FR3064684A1 (fr) * 2017-03-30 2018-10-05 Renault S.A.S Procede de controle d'un moteur a allumage commande suralimente avec recirculation partielle des gaz d'echappement, et dispositif de motorisation associe
FR3064683A1 (fr) * 2017-03-30 2018-10-05 Renault S.A.S Procede de controle d'un moteur a allumage commande suralimente avec recirculation partielle des gaz d'echappement, et dispositif de motorisation associe
KR20190128243A (ko) * 2017-03-30 2019-11-15 르노 에스.아.에스. 배기가스의 부분 재순환을 가진 과급식 불꽃-점화 엔진을 제어하는 방법 및 관련된 구동 수단
KR102439650B1 (ko) 2017-03-30 2022-09-05 르노 에스.아.에스. 배기가스의 부분 재순환을 가진 과급식 불꽃-점화 엔진을 제어하는 방법 및 관련된 구동 수단

Also Published As

Publication number Publication date
US20180216546A1 (en) 2018-08-02
US10704474B2 (en) 2020-07-07
FR3039592A1 (fr) 2017-02-03
CN109154245B (zh) 2022-04-12
FR3039592B1 (fr) 2019-06-07
CN109154245A (zh) 2019-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2783013A1 (fr) Equipement moteur a turbocompresseur pour un vehicule
FR2934323A1 (fr) Procede de gestion d'un circuit de circulation de gaz d'echappement d'un moteur thermique a essence et systeme de recirculation correspondant
FR3039592B1 (fr) Dispositif de reduction des instabilites de combustion d'un moteur thermique
EP3574194B1 (fr) Procede de controle des emissions d'oxydes d'azote a l'echappement d'un moteur a combustion interne
FR3044046B1 (fr) Procede de controle d'un moteur thermique
EP3052781B1 (fr) Procédé de détection de la défaillance d'un refroidisseur d'air suralimenté et dispositif de motorisation associé
FR3064683A1 (fr) Procede de controle d'un moteur a allumage commande suralimente avec recirculation partielle des gaz d'echappement, et dispositif de motorisation associe
EP3535483A1 (fr) Système d'injection d'air dans un circuit d'échappement de gaz d'un moteur thermique suralimenté
FR3058472B1 (fr) Procede de commande d'un moteur thermique suralimente equipe d'un mecanisme de deconnexion de cylindres.
WO2024079298A1 (fr) Procédé de chauffage d'un catalyseur dans un véhicule à motirisation hybride
EP2844858B1 (fr) Procede de traitement des gaz d'echappement d'un moteur suralimente avec recyclage des gaz d'echappement
EP1106804B1 (fr) Procédé de commande d'un groupe motopropulseur de véhicules automobile pour augmenter la richesse des gaz d'échappement en phase de régénération d'un piège à oxydes d'azote.
EP2203636B1 (fr) Procédé de contrôle d'un moteur à essence à circuit egr basse pression
FR3101677A1 (fr) PROCEDE DE contrôle D’UN MOTEUR A ALLUMAGE COMMANDE SURALIMENTE AVEC RECIRCULATION PARTIELLE A BASSE PRESSION DES GAZ D’ECHAPPEMENT A L’ADMISSION, ET DISPOSITIF DE MOTORISATION ASSOCIE
WO2016156715A1 (fr) Dispositif comportant un circuit de recirculation de gaz d'echappement
FR2870887A1 (fr) Procede de gestion d'un moteur a combustion interne
FR2803628A1 (fr) Procede et dispositif pour diminuer le temps de reponse a l'acceleration des moteurs thermiques suralimentes
EP2299094A1 (fr) Procédé de commande d'un moteur diesel suralimenté à recirculation de gaz d'échappement à basse pression
FR2903735A1 (fr) Systeme de commande d'un moteur a combustion du type diesel suralimente avec recirculation des gaz d'echappement
FR2858020A1 (fr) Procede de commande d'un moteur a combustion interne comprenant une derivation entre le compresseur et le collecteur
FR3048451A1 (fr) Procede de controle d'une production d'electricite sur un vehicule automobile
FR3029571A3 (fr) Procede de controle d'un dispositif de motorisation et dispositif de motorisation associe
WO2024149942A1 (fr) Procédé de détermination d'un remplissage maximal atteignable pour un moteur à combustion interne suralimenté
FR3152293A1 (fr) Procédé de réglage de richesse dans un moteur à combustion interne
FR3152289A1 (fr) Procédé et système de commande d’un moteur à combustion interne à allumage commandé suralimenté configurés pour purger un refroidisseur d’air de suralimentation

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: 16750981

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15747831

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16750981

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1