FR2791091A1 - Procede et dispositif de regulation de la fraction de gaz d'echappement recyclee dans un moteur - Google Patents
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Abstract
Dans un procédé de régulation de la fraction de quantité de gaz d'échappement recyclée dans un moteur à combustion interne, de la quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne, le mélange étant formé par la quantité de gaz d'échappement recyclée et une quantité d'air frais, la fraction réelle de quantité de gaz d'échappement recyclée de la quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne est déterminée au moyen de capteurs, à partir de mesures de la température de la quantité d'air frais amenée, de la température de la quantité de gaz d'échappement recyclée, et de la température de la quantité de mélange amenée au total. Cette fraction réelle de quantité de gaz d'échappement recyclée est adaptée à une fraction de consigne prédéterminée.
Description
I L'invention concerne un procédé de régulation de la fraction de quantité
de gaz d'échappement recyclée dans un moteur à combustion interne, de la quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne, le mélange étant formé par la quantité de gaz d'échappement recyclée et une quantité d'air frais. L'invention concerne par ailleurs, un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, comprenant un moteur à combustion interne auquel sont reliées au moins une conduite d'air frais et au moins une conduite de gaz d'échappement, et une soupape de recyclage de gaz d'échappement disposée dans une conduite de
recyclage de gaz d'échappement.
Des procédés de ce type sont connus, par exemple d'après les
documents EP 05 74 614 A1, DE 43 37 313 Cl ou DE 42 38 068 A1.
Le recyclage de gaz d'échappement qui quitte un moteur à combustion interne lorsque la combustion a eu lieu, et son mélange avec la quantité d'air frais s'écoulant vers le moteur à combustion interne, sert à l'abaissement de la température durant la phase de combustion, ce qui
permet de réduire les émissions de NOx du moteur à combustion interne.
Dans la pratique on utilise le recyclage de gaz d'échappement essentiellement dans le cas de moteurs Diesel, mais il peut également être
effectué dans le cas de moteurs à allumage par étincelle.
La quantité ou la masse de gaz d'échappement recyclée influence très fortement le processus de combustion se déroulant dans le moteur à combustion interne, et de cette masse de gaz d'échappement dépendent le rapport d'air X, les substances polluantes émises (essentiellement NOx), ainsi que le rendement du processus de combustion. Une masse de gaz d'échappement recyclée non optimale, peut de ce fait conduire à des émissions non admissibles de substances polluantes ou à une forte augmentation de la consommation de carburant. Pour cette raison, il s'avère rationnel, lors de la conception d'un moteur à combustion interne, de déterminer très exactement pour chaque point de fonctionnement du
moteur à combustion interne, la quantité de gaz d'échappement recyclée.
À cet effet on utilise comme mesure, le taux de gaz d'échappement recyclé, qui est défini par le quotient de la quantité de gaz d'échappement recyclée par la quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne. La quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne est composée de la quantité de gaz d'échappement recyclée et de la quantité d'air frais. De manière connue, la quantité de gaz d'échappement recyclée peut être réglée par l'intermédiaire de soupapes dites soupapes de recyclage de gaz d'échappement, qui sont commandées
par l'électronique du moteur.
Dans de tels systèmes exclusivement commandés, il ne se produit toutefois pas de rétroaction sur la commande du moteur, par le taux de gaz d'échappement recyclé effectivement établi, à savoir la fraction réelle de quantité de gaz d'échappement recyclée de la quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne, ce qui empêche la détection d'erreurs systématiques telles que, par exemple, l'hystérésis d'une soupape, des fonctions défectueuses ou des parasites agissant de l'extérieur sur le système, qui ne peuvent donc être compensées. Un réglage précis de la quantité de gaz d'échappement recyclée n'est donc généralement pas garanti. Les conséquences en sont, comme on l'a déjà évoqué plus haut, des émissions de gaz d'échappement accrues et une consommation de
carburant en hausse.
Dans différentes ébauches de solutions, par exemple selon les documents cités plus haut, on a déjà tenté de remédier à ces problèmes par une détermination de la fraction réelle de la quantité de gaz d'échappement
recyclée et une régulation correspondante de celle-ci.
Dans le cas du document EP 05 74 614 A1, on détermine la quantité
de gaz d'échappement recyclée en utilisant un tube de Venturi.
Le document DE 43 37 313 Cl propose un accumulateur de chaleur pour uniformiser la température des gaz d'échappement, ainsi qu'un dispositif de mesure de la pression, un dispositif de mesure de la température et une soupape de régulation en aval de l'accumulateur de chaleur. Ces éléments doivent permettre de déterminer le débit massique de gaz d'échappement recyclé et de le réguler par une soupape de régulation. Dans le cas du document DE 42 38 068 Al, on mesure la pression dans la conduite de gaz d'échappement et l'on régule en conséquence le
taux de recyclage de gaz d'échappement.
Si en guise de capteur, on utilise par exemple une sonde X usuelle du commerce, il en résulte l'inconvénient selon lequel, en dessous d'une température minimale mesurable d'environ 150 C, la capacité de chauffe du
capteur n'est pas suffisante pour atteindre la température de fonctionne-
ment nécessaire à la mesure, entraînant ainsi des imprécisions de mesure accrues. Un autre problème est constitué par l'imprécision de mesure des
sondes;x dans le cas de concentrations en oxygène de plus de 19%.
Notamment en charge partielle, pour laquelle on a des concentrations d'oxygène élevées, le taux de recyclage de gaz d'échappement déterminé ne peut, de ce fait, pas être considéré comme fiable. Dans le cas d'un taux de recyclage de gaz d'échappement qui n'est pas déterminé de manière
correcte, il est toutefois impossible d'en effectuer une régulation correcte.
Dans le cas de la régulation par l'intermédiaire de la pression dans la conduite d'échappement, la chute de pression entre le prélèvement de gaz d'échappement et l'alimentation de gaz d'échappement, n'est pas constante, d'o résulte une régulation difficile. Par ailleurs, peuvent apparaître, par exemple en raison d'un encrassement du filtre à air, des imprécisions de mesure qui se traduisent par un taux de recyclage de gaz d'échappement
mal réglé.
Aussi, le but de la présente invention consiste-t-il à fournir un procédé au moyen duquel il est possible de déterminer de façon très simple et en outre de manière très précise, la fraction de quantité de gaz d'échappement recyclée dans un moteur à combustion interne, de la quantité de mélange
amenée au total au moteur à combustion interne, et de la réguler, confor-
mément à la fraction réelle calculée, sur la base d'une fraction de consigne prédéterminée. Conformément à l'invention, ce but est atteint pour un procédé du type de celui mentionné en introduction, grâce au fait que la fraction réelle ARréelle de quantité de gaz d'échappement recyclée de la quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne, est déterminée au moyen de capteurs à partir de mesures de la température TL de la quantité d'air frais amenée, de la température TR de la quantité de gaz d'échappement recyclée, et de la température TG de la quantité de mélange amenée au total, et que cette fraction réelle ARréeie de quantité de gaz d'échappement recyclée est adaptée à une fraction de consigne ARcons prédéterminée. Grâce à la température de la quantité d'air frais amenée, la température de la quantité de gaz d'échappement recyclée et la température de la quantité de mélange amenée au total, la fraction réelle ARréelle de quantité de gaz d'échappement recyclée de la quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne, peut être
déterminée très simplement selon la formule ARréelie = (TL- TG)/(TL- TR).
Par une régulation appropriée, la fraction réelle ainsi déterminée, de quantité de gaz d'échappement recyclée peut alors être adaptée à une fraction de consigne prédéterminée, par exemple conservée dans un
diagramme caractéristique.
Selon un mode de construction d'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé conforme à l'invention, on prévoit dans un dispositif du type de celui mentionné en introduction, un capteur de température pour la mesure de la température de la quantité d'air frais amenée, un capteur de température pour la mesure de la température de la quantité de gaz d'échappement recyclée, et un capteur de température pour la mesure de la température de la quantité de mélange amenée au total. Il est également possible de prévoir des capteurs de température pour la mesure des
différences de températures (TL - TG) et (TL - TR).
Cela permet un agencement très simple dans la périphérie d'un moteur à combustion interne, la mise en oeuvre du procédé pouvant ainsi
s'effectuer avec une grande fiabilité.
Selon un développement du procédé qui vient d'être décrit, la quantité d'air frais et la quantité de gaz d'échappement recyclée sont refroidies à des températures prédéterminées, et l'on mesure la température de la quantité de mélange amenée au total. Dans ce cas, le dispositif pour la mise en oeuvre est caractérisé en ce qu'il est prévu au moins un capteur de température pour la mesure de la température de la quantité de mélange
amenée au total.
Selon une première variante de réalisation en ce qui concerne le procédé, celui-ci est caractérisé en ce que la fraction réelle de quantité de gaz d'échappement recyclée de la quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne, est déterminée au moyen d'au moins un
capteur, à partir d'au moins une mesure de la température du gaz d'échap-
pement sortant du moteur à combustion interne, et en ce que cette fraction réelle de quantité de gaz d'échappement recyclée est adaptée à une fraction de consigne prédéterminée. Dans ce cas, la fraction réelle de quantité de gaz d'échappement
recyclée peut être déterminée à partir de la température du gaz d'échappe-
ment sortant du moteur à combustion interne. En effet, les inventeurs ont constaté de manière tout à fait étonnante, une relation linéaire significative entre la quantité de gaz d'échappement recyclée et la température du gaz d'échappement. Lorsque dans ce cas, d'autres facteurs influençant la température du gaz d'échappement sortant du moteur à combustion interne, tels qu'une température d'air d'admission accrue, sont détectés par
la commande du moteur à combustion interne, il en résulte une détermi-
nation très simple de la quantité de gaz d'échappement recyclée, les relations pouvant être conservées, par exemple, dans un diagramme caractéristique. À l'aide de la fraction réelle déterminée, il est alors très
facile de réaliser une régulation sur la base de la fraction de consigne.
Pour la mise en oeuvre de cette première variante de procédé, un dispositif du type de celui mentionné en introduction est caractérisé en ce qu'est prévu au moins un capteur de température pour la mesure de la température du gaz d'échappement sortant du moteur à combustion interne. Selon une configuration de ce dispositif, le capteur de température est disposé en aval de chambres de combustion, entre le moteur à combustion interne et un radiateur de recyclage de gaz d'échappement, ou le capteur de température est disposé en aval de chambres de combustion,
entre le moteur à combustion interne et un turbocompresseur d'échap-
pement de suralimentation.
Grâce à l'unique capteur de température nécessaire, on obtient un dispositif conforme à l'invention, de construction particulièrement simple et
peu sensible aux pannes.
Selon une seconde variante du procédé, celui-ci est caractérisé en ce que la fraction réelle de quantité de gaz d'échappement recyclée de la quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne, est déterminée par des mesures du débit massique de la quantité d'air frais amenée au moteur à combustion interne, et du débit massique de la quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne, et en ce que cette fraction réelle de quantité de gaz d'échappement recyclée est adaptée à une fraction de consigne prédéterminée. Dans ce cas, le débit massique de la quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne, peut être déterminé à l'aide de la pression dans la quantité de mélange amenée au total et de la température de la quantité de
mélange amenée.
La mesure de l'air frais amené au moteur à combustion interne par rapport à la masse d'air amenée au total au moteur à combustion interne et susceptible d'être calculée de manière très simple à partir du volume engendré, permet également une détermination exacte de la quantité de
gaz d'échappement recyclée.
Pour la mise en oeuvre de cette seconde variante de procédé, un dispositif du type de celui mentionné en introduction est caractérisé en ce que dans la conduite d'admission sont prévus au moins un dispositif de mesure de la masse d'air pour la mesure du débit massique de la quantité d'air frais amenée au moteur à combustion interne, au moins un capteur de pression pour la mesure de la pression de la quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne, et au moins un capteur de température pour la mesure de la température de la quantité de mélange
amenée au total au moteur à combustion interne.
Dans ce dispositif conforme à l'invention, on utilise avantageusement et exclusivement des composants qui sont très simples à manipuler et
garantissent des résultats de mesure fiables.
Selon une dernière variante du procédé de l'invention, on régule la quantité de gaz d'échappement recyclée sur la base d'une teneur
prédéterminée en oxydes d'azote dans le gaz d'échappement.
Grâce à cette régulation de la quantité de gaz d'échappement
recyclée, par l'intermédiaire de la teneur en oxydes d'azote du gaz d'échap-
pement, cette valeur, qui ne peut dépasser une valeur limite déterminée,
peut être utilisée directement en tant que grandeur d'entrée.
Pour la mise en oeuvre de cette dernière variante de procédé, un dispositif du type de celui mentionné en introduction est caractérisé en ce qu'est prévu au moins un capteur pour la mesure du taux des oxydes
d'azote dans le gaz d'échappement.
D'autres configurations et développements avantageux de l'invention
apparaîtront dans la description suivante d'exemples de réalisation
représentés quant à leur principe sur les dessins annexés, qui montrent un premier dispositif pour la mise en oeuvre d'un premier procédé conforme à l'invention; - un second dispositif pour la mise en oeuvre d'un second procédé conforme à l'invention; et - un troisième dispositif pour la mise en ceuvre d'un troisième procédé
conforme à l'invention.
la Figure 1 montre selon une représentation schématique, un moteur à combustion interne 1 comportant plusieurs chambres de combustion 2 également représentées de manière schématique. Au moteur à combustion interne 1 conduit une tubulure ou conduite d'admission 3 connue, dans laquelle se trouvent, en partant du moteur à combustion interne 1, un radiateur de refroidissement d'air d'admission 4, ainsi qu'un compresseur 5 d'un turbocompresseur d'échappement de suralimentation 6. Le moteur à combustion interne 1 comprend certes, dans l'exemple de réalisation décrit, le turbocompresseur d'échappement de suralimentation 6, mais celui-ci n'est pas obligatoirement nécessaire. En ce qui concerne le moteur à combustion interne 1, il peut s'agir d'un moteur Diesel ou d'un moteur à
allumage par étincelle.
Au moteur à combustion interne 1 est, par ailleurs raccordée de
manière connue, une tubulure ou conduite d'échappement 7, par l'inter-
médiaire de laquelle le gaz d'échappement A produit dans les chambres de combustion 2, peut quitter le moteur à combustion interne 1. Dans la
conduite d'échappement 7 se trouve une turbine 8 qui fait partie du turbo-
compresseur d'échappement de suralimentation 6, et qui est reliée sur le plan mécanique au compresseur 5, de manière connue en soi mais non représentée. De la conduite d'échappement 7 est dérivée, avant la turbine 8, une conduite de recyclage de gaz d'échappement 9, qui débouche sur le côté opposé, dans la conduite d'admission 3. Grâce à la conduite de recyclage de gaz d'échappement 9, il est possible, de manière connue en soi, de renvoyer au moteur à combustion interne 1, une certaine fraction de gaz d'échappement A produit dans les chambres de combustion 2. Cette fraction est dénommée quantité de gaz d'échappement recyclée R. Elle forme en commun avec une quantité d'air frais L entrant dans la conduite d'admission 3, la quantité de mélange G amenée au total au moteur à
combustion interne 1.
Le recyclage de gaz d'échappement sert à l'abaissement de la température durant le processus de combustion dans les chambres de combustion 2, ce qui permet de réduire les émissions d'oxydes d'azote du moteur à combustion interne 1. La quantité de gaz d'échappement recyclée R influence très fortement le rapport d'air à, les substances polluantes émises, ainsi que le rendement du processus de combustion. Pour cette raison, en vue de pouvoir réguler le plus précisément possible la quantité de gaz d'échappement recyclée R, il est nécessaire de pouvoir déterminer de la manière la plus précise possible, à l'avance ou en temps réel, la fraction de celle-ci de la quantité de mélange G totale. Cette fraction de quantité de gaz d'échappement recyclée R de la quantité de mélange G amenée au total au moteur à combustion interne 1, est également désignée par taux de
recyclage de gaz d'échappement AR.
Dans la conduite de recyclage de gaz d'échappement 9 se trouvent un radiateur de refroidissement de gaz d'échappement recyclé 10, ainsi qu'une soupape de recyclage de gaz d'échappement 11. La commande de la soupape de recyclage de gaz d'échappement 11 est effectuée par un dispositif de commande électronique central 12, qui est relié au moteur à combustion interne 1 par une ligne de commande 13. Du dispositif de commande 12 part une autre ligne de commande 13a vers la soupape de
recyclage de gaz d'échappement 11.
Le moteur à combustion interne 1 fonctionne de la manière suivante.
Par l'intermédiaire du compresseur 5, la quantité d'air frais L est envoyée dans la conduite d'admission 3. Dans le radiateur de refroidissement de l'air d'admission 4, on prélève de la chaleur à la quantité d'air frais L, et à partir de l'embouchure de la conduite de recyclage de gaz d'échappement 9 dans la conduite d'admission 3, la quantité d'air frais L est mélangée à la quantité de gaz d'échappement recyclée R, d'o résulte la quantité de mélange G
amenée au total au moteur.
Cette quantité de mélange G est amenée aux chambres de combustion 2 du moteur à combustion interne 1, en vue de la combustion. Le gaz d'échappement A produit de manière connue lors de cette combustion dans
les chambres de combustion 2, s'écoule dans la conduite de gaz d'échappe-
ment 7. Avant d'atteindre la turbine 8, on prélève au gaz d'échappement A, un écoulement partiel, à savoir la quantité de gaz d'échappement recyclée R. À cette quantité de gaz d'échappement recyclée R, on prélève de la chaleur dans le radiateur de refroidissement de gaz d'échappement recyclé , après quoi elle s'écoule à travers la soupape de recyclage de gaz d'échappement 11 et est mélangée à la quantité d'air frais L. Grâce à la soupape de recyclage de gaz d'échappement 11, il est possible de faire varier la fraction de quantité de gaz d'échappement recyclée R, ceci par le fait que la section d'ouverture de la soupape de recyclage de gaz
d'échappement 11 est réglée par le dispositif de commande 12, conformé-
ment à une fraction de consigne ARcons de quantité de gaz d'échappement recyclée R, qui peut par exemple être conservée dans un diagramme caractéristique. En vue d'obtenir une régulation judicieuse de la quantité de gaz d'échappement recyclée R conformément à la fraction de consigne ARcons évoquée plus haut, il est nécessaire de déterminer de manière la plus précise possible, la fraction réelle ARréelle de quantité de gaz d'échappement recyclée R. À cet effet, dans la conduite d'admission 3 sont prévus un capteur de température SL pour la mesure de la température TL de la quantité d'air frais L amenée, et un capteur de température SG pour la
mesure de la température TG de la quantité de mélange G amenée au total.
Dans la conduite de recyclage de gaz d'échappement 9 se trouve un capteur de température SR pour la mesure de la température TR de la quantité de gaz d'échappement recyclée R. Le capteur de température SR est ici disposé entre le radiateur de refroidissement de gaz d'échappement recyclé 10 et la soupape de recyclage de gaz d'échappement 11, ce qui O10
entraîne la mesure de la température TR de la quantité de gaz d'échap-
pement recyclée R déjà refroidie.
Dans le dispositif de commande 12 qui est relié, par l'intermédiaire de lignes de commande 13b, 13c et 13d, à l'ensemble des capteurs de température SR, SG et SL cités, on détermine à partir des températures TR, TG et TL mesurées, la fraction réelle ARréelle de quantité de gaz d'échappement recyclée R, et la fraction réelle ARréeile de quantité de gaz d'échappement recyclée R est adaptée à la fraction de consigne ARcons prédéterminée et citée plus haut. Le calcul de la fraction réelle ARréelle de quantité de gaz d'échappement recyclée R s'effectue selon la formule
ARréelle = (TL- TG)/(TL- TR).
Cette formule est obtenue par transformation de l'équation approximative suivante mG XTG = mLx TL + mnR X TR avec e mG = débit massique de la quantité de mélange totale G mL = débit massique de la quantité d'air frais L rR = débit massique de la quantité de gaz d'échappement recyclée R. En dehors du calcul du taux de recyclage de gaz d'échappement AR ou de la quantité de gaz d'échappement recyclée R, les capteurs de
température SR et SL permettent également une surveillance du fonction-
nement du radiateur de refroidissement d'air d'admission 4 et du radiateur de refroidissement de gaz d'échappement recyclé 10, par exemple dans
l'optique d'un auto-diagnostic.
À la place de la version représentée, comprenant les capteurs de température SR, SG et SL, il serait également possible d'utiliser uniquement deux capteurs de température non représentés, qui mesureraient alors les
différences de températures TL- TG et TL - TR. À partir de là, il serait égale-
ment possible de déterminer à l'aide de la formule indiquée plus haut, la fraction réelle ARréelle de quantité de gaz d'échappement recyclée R. Si le taux de recyclage de gaz d'échappement AR est déterminé de cette manière, on effectue par l'intermédiaire du dispositif de commande
12, une adaptation de celui-ci à la fraction de consigne ARcons pré-
déterminée, ceci également par l'intermédiaire de la ligne de commande
13a agissant sur la soupape de recyclage de gaz d'échappement 11.
On peut obtenir une simplification de la mesure, lorsque les températures TL et TR sont réglées sur des valeurs exactement définies, par le radiateur de refroidissement d'air d'admission 4 et le radiateur de refroidissement de gaz d'échappement recyclé 10. Dans un tel cas, il suffit alors uniquement d'effectuer la mesure de la température TG, pour aboutir à la fraction réelle ARréelle de quantité de gaz d'échappement recyclée R, parce que les deux autres températures TL et TR peuvent en effet être considérées comme étant connues. La régulation de la fraction réelle ARréelle sur la base de la fraction de consigne ARcons peut s'effectuer de la manière évoquée
plus haut.
Une autre possibilité de calcul de la fraction réelle ARréelle de quantité de gaz d'échappement recyclée R, peut être obtenue par la mesure de la température TA de la totalité du gaz d'échappement A quittant les chambres
de combustion 2 du moteur à combustion interne 1.
À cet effet, dans la conduite de gaz d'échappement 7 est placé un capteur de température SA, qui est relié au dispositif de commande 12 par une autre ligne de commande 13e. On a constaté ici une relation linéaire entre la fraction réelle ARréeiie de quantité de gaz d'échappement recyclée R de la quantité de mélange G amenée au total au moteur à combustion interne 1, c'est à dire le taux de recyclage de gaz d'échappement AR, et la température TA de l'ensemble du gaz d'échappement A, pour tous les points de fonctionnement du moteur à combustion interne 1. De cette manière, il est possible d'établir un diagramme caractéristique, à partir duquel il est possible de déterminer de manière très précise la fraction réelle ARréelle de quantité de gaz d'échappement recyclée R, et de l'adapter, par l'intermédiaire du dispositif de commande 12, de la ligne de commande 13a et de la soupape de recyclage de gaz d'échappement 11, à la fraction de
consigne ARcons prédéterminée.
Sur la Figure 1 sont ainsi représentées deux possibilités, dont l'une utilise les capteurs de température SR, SG et SL, et l'autre le capteur de
température SA.
La Figure 2 montre une variante de possibilité pour la régulation de la quantité de gaz d'échappement R recyclée dans le moteur à combustion interne 1, la conception du moteur à combustion interne 1, des chambres de combustion 2, de la conduite ou tubulure d'admission 3, du radiateur de refroidissement d'air d'admission 4, du turbocompresseur d'échappement de suralimentation 6, de la conduite ou tubulure de gaz d'échappement 7, de la
conduite de recyclage de gaz d'échappement 9, du radiateur de refroi-
dissement de gaz d'échappement recyclé 10, de la soupape de recyclage de gaz d'échappement 11, ainsi que du dispositif de commande 12, correspond
à l'agencement représenté sur la Figure 1.
Toutefois, dans ce cas on ne trouve que le capteur de température SG pour la détermination de la température TG de la quantité de mélange G amenée au total au moteur à combustion interne 1, dans la conduite d'admission 3. Par ailleurs, dans la conduite d'admission 3 sont prévus en outre, un capteur de pression DG ainsi qu'un dispositif de mesure de masse d'air 14. Le capteur de température SG, le capteur de pression DG, ainsi que
le dispositif de mesure de masse d'air 14 sont des composants générale-
ment disponibles de série sur de très nombreux moteurs à combustion interne 1. Dans la conduite de gaz d'échappement 7 se trouve un capteur d'oxygène 15. Le capteur de température SG est disposé après le radiateur d'air d'admission 4 en se référant au sens d'écoulement et est relié au
dispositif de commande 12 par l'intermédiaire de la ligne de commande 13c.
Le capteur de pression DG se trouve également après le radiateur d'air d'admission 4 en se référant au sens d'écoulement et est relié au dispositif de commande 12 par l'intermédiaire d'une ligne de commande 13f. Le dispositif de mesure de masse d'air 14 est placé devant le compresseur 5 et sa liaison au dispositif de commande 12 est réalisée par l'intermédiaire d'une ligne de commande 13g. Le capteur d'oxygène 15 présente une ligne
de commande 13h le reliant au dispositif de commande 12.
Le taux de recyclage de gaz d'échappement AR peut être calculé à partir de la formule: AR = 1- mL/mG avec: mL = débit massique de la quantité d'air frais L
mG = débit massique de la quantité de mélange G totale. Dans ce cas, le taux de recyclage de gaz d'échappement AR est donc
déterminé à partir de la quantité de mélange G amenée au total au moteur à combustion interne G et de la quantité d'air frais L. À cet effet, la valeur mL peut être déterminée à l'aide du dispositif de mesure de masse d'air 14, tandis que la valeur mrG peut être calculée à partir de l'équation des gaz parfaits mG = (;a2 X PG X VH X n) / (2 x RG x TG) avec: Xa2 = coefficient de rendement du moteur à combustion interne 1 PG = pression absolue de la quantité de mélange G totale VH = volume déplacé du moteur à combustion interne 1 RG = constante des gaz n = vitesse de rotation du moteur à combustion interne 1
TG = température absolue de la quantité de mélange G totale.
La valeur Xa2 peut être conservée dans un diagramme caractéristique, et la pression absolue PG est déterminée par le capteur de pression DG, le volume déplacé VH et la constante des gaz RG étant par contre des valeurs connues. Il en résulte une détermination simple de la fraction réelle ARreelle de quantité de gaz d'échappement recyclée R de la quantité de mélange G
amenée au total au moteur à combustion interne 1.
Ensuite on adapte la fraction réelle ARréelle de quantité de gaz
d'échappement recyclée R à la fraction de consigne ARcons fixée.
Pour un fonctionnement à pleine charge ou un fonctionnement non stationnaire du moteur à combustion interne 1, une surveillance du rapport d'air de combustion X serait en outre rationnelle, pour d'une part y réaliser la réduction de NOx maximale possible, tout en évitant de dépasser la limite de fumée. Une telle surveillance peut par exemple être effectuée par
l'intermédiaire du capteur d'oxygène 15 représenté sur la Figure 2.
La Figure 3 montre une autre possibilité encore pour la régulation de la fraction réelle ARréelle de quantité de gaz d'échappement recyclée R amenée au moteur à combustion interne 1, le mode de construction de principe étant à nouveau le même que celui des Figures 1 et 2. Toutefois,
dans ce cas, on a placé après la turbine 8, un capteur d'oxyde d'azote 16.
Le capteur d'oxyde d'azote 16 détermine la concentration actuelle en oxydes d'azote dans le gaz d'échappement global A, et la transmet au dispositif de commande 12, par l'intermédiaire d'une ligne de commande 13i. le dispositif de commande peut alors régler la section d'ouverture de la soupape de recyclage de gaz d'échappement 11 de façon telle, que la concentration en oxydes d'azote corresponde à une valeur de consigne en oxydes d'azote, mémorisée sous forme de diagramme caractéristique en fonction des paramètres du moteur à combustion interne 1, par exemple la charge et la vitesse de rotation. La quantité de gaz d'échappement recyclée R, peut ainsi, à l'aide de cette boucle de régulation fermée, être régulée
directement sur la base de l'émission d'oxydes d'azote.
De la même manière, il serait également possible d'envisager une
régulation sur la base d'une valeur limite d'oxydes d'azote fixée par la loi.
Dans ce cas, il serait nécessaire de calculer le débit en oxydes d'azote à partir de la concentration en oxydes d'azote dans la conduite de gaz d'échappement 7, qui peut être mesurée par le capteur d'oxyde d'azote 16, et de la multiplication de cette valeur par la somme d'un débit d'air mesuré ou calculé et d'un débit massique de carburant appliqué, et après division par la puissance au point de fonctionnement considéré, il est ainsi possible
de déterminer l'émission spécifique d'oxydes d'azote en g/KWh.
En plus du capteur d'oxyde d'azote 16, il est également possible de disposer une sonde X. dans la conduite de gaz d'échappement 7, qui pourrait limiter le taux de recyclage de gaz d'échappement AR en passant en dessous d'une valeur limite Xmin déterminée au préalable, en vue d'éviter
une augmentation non admissible en particules.
Claims (15)
1. Procédé de régulation de la fraction de quantité de gaz d'échappement recyclée dans un moteur à combustion interne, de la quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne, le mélange étant formé par la quantité de gaz d'échappement recyclée et une quantité d'air frais, caractérisé en ce que la fraction réelle (ARréelie) de quantité de gaz d'échappement recyclée (R) de la quantité de mélange (G) amenée au total au moteur à combustion interne (1), est déterminée au moyen de capteurs, à partir de mesures de la température (TL) de la quantité d'air frais (L) amenée, de la température (TR) de la quantité de gaz d'échappement recyclée (R), et de la température (TG) de la quantité de mélange (G) amenée au total, et en ce que cette fraction réelle (ARréetie) de quantité de gaz d'échappement recyclée (R) est adaptée à une fraction de
consigne (ARcons) prédéterminée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fraction réelle (ARréelle) de quantité de gaz d'échappement recyclée (R) de la quantité de mélange (G) amenée au total au moteur à combustion interne
(1) est déterminée selon la formule ARrée1e1 = (TL - TG)/(TL- TR).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la quantité d'air frais (L) et la quantité de gaz d'échappement recyclée (R) sont refroidies à des températures prédéterminées (TL et respectivement TR), et en ce que l'on mesure la température (TG) de la quantité de mélange
(G) amenée au total.
4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2, comprenant un moteur à combustion interne auquel sont reliées au moins une conduite d'air frais et au moins une conduite de gaz d'échappement, et une soupape de recyclage de gaz d'échappement disposée dans une conduite de recyclage de gaz d'échappement, caractérisé en ce que sont prévus un capteur de température (SL) pour la mesure de la température (TL) de la quantité d'air frais (L) amenée, un capteur de température (SR) pour la mesure de la température (TR) de la quantité de gaz d'échappement recyclée (R), et un capteur de température (SG) pour la mesure de la température (TG) de la quantité de mélange (G) amenée au total.
5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2, comprenant un moteur à combustion interne auquel sont reliées au moins une conduite d'air frais et au moins une conduite de gaz d'échap- pement, et une soupape de recyclage de gaz d'échappement disposée dans une conduite de recyclage de gaz d'échappement, caractérisé en ce que sont prévus des capteurs de température pour la mesure de différences de
températures (TL - TG) et (TL - TR).
6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3, comprenant un moteur à combustion interne auquel sont reliées au
moins une conduite d'air frais et au moins une conduite de gaz d'échappe-
ment, et une soupape de recyclage de gaz d'échappement disposée dans une conduite de recyclage de gaz d'échappement, caractérisé en ce qu'est prévu au moins un capteur de température (SG) pour la mesure de la
température (TG) de la quantité de mélange (G) amenée au total.
7. Procédé de régulation de la fraction de quantité de gaz d'échappement recyclée dans un moteur à combustion interne, de la quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne, le mélange étant formé par la quantité de gaz d'échappement recyclée et une quantité d'air frais, caractérisé en ce que la fraction réelle (ARréelle) de quantité de gaz d'échappement recyclée (R) de la quantité de mélange (G) amenée au total au moteur à combustion interne (1), est déterminée au moyen d'au moins un capteur, à partir d'au moins une mesure de la température (TA) des gaz d'échappement (A) sortant du moteur à combustion interne (1), et en ce que cette fraction réelle (ARréelle) de quantité de gaz d'échappement recyclée (R) est adaptée à une fraction de
consigne (ARcons) prédéterminée.
8. Dispositif pour la mise en ceuvre du procédé selon la revendication 7, comprenant un moteur à combustion interne auquel sont reliées au moins une conduite d'air frais et au moins une conduite de gaz d'échappement, et une soupape de recyclage de gaz d'échappement, caractérisé en ce qu'est prévu au moins un capteur de température (SA) pour la mesure de la température (TA) des gaz d'échappement (A) sortant
du moteur à combustion interne (1).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le capteur de température (SA) est disposé en aval de chambres de combustion (2), entre le moteur à combustion interne (1) et un radiateur de recyclage de
gaz d'échappement (10).
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le capteur de température (SA) est disposé en aval de chambres de combustion (2),
entre le moteur à combustion interne (1) et un turbocompresseur d'échap-
pement de suralimentation (6).
11. Procédé de régulation de la fraction de quantité de gaz d'échap-
pement recyclée dans un moteur à combustion interne, de la quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne, le mélange étant formé par la quantité de gaz d'échappement recyclée et une quantité d'air frais, caractérisé en ce que la fraction réelle (ARréelle) de quantité de gaz d'échappement recyclée (R) de la quantité de mélange (G) amenée au total au moteur à combustion interne (1), est déterminée par des mesures du débit massique (rmL) de la quantité d'air frais (L) amenée au moteur à combustion interne (1), et du débit massique (mG) de la quantité de mélange (G) amenée au total au moteur à combustion interne, et en ce que cette fraction réelle (ARréeile) de quantité de gaz d'échappement recyclée (R)
est adaptée à une fraction de consigne (ARcons) prédéterminée.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le débit massique (r4G) de la quantité de mélange (G) amenée au total au moteur à combustion interne, est déterminé à l'aide de la pression (PG) dans la quantité de mélange (G) amenée au total et de la température (TG) de la
quantité de mélange (G) amenée.
13. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 11 ou 12, comprenant un moteur à combustion interne auquel sont reliées
au moins une conduite d'air frais et au moins une conduite de gaz d'échap-
pement, et une soupape de recyclage de gaz d'échappement disposée dans une conduite de recyclage de gaz d'échappement, caractérisé en ce que dans la conduite d'admission (3) sont prévus au moins un dispositif de mesure de la masse d'air (14) pour la mesure du débit massique (mL) de la quantité d'air frais (L) amenée au moteur à combustion interne (1), au moins un capteur de pression (DG) pour la mesure de la pression (PG) de la quantité de mélange (G) amenée au total au moteur à combustion interne (1), et au moins un capteur de température (SG) pour la mesure de la température (TG) de la quantité de mélange (G) amenée au total au moteur
à combustion interne (1).
14. Procédé de régulation de la fraction de quantité de gaz d'échappement recyclée dans un moteur à combustion interne, de la quantité de mélange amenée au total au moteur à combustion interne, le mélange étant formé par la quantité de gaz d'échappement recyclée et une quantité d'air frais, caractérisé en ce que l'on régule la quantité de gaz d'échappement recyclée (R) sur la base d'une teneur prédéterminée en
oxydes d'azote dans le gaz d'échappement (A).
15. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 14, comprenant un moteur à combustion interne auquel sont reliées au
moins une conduite d'air frais et au moins une conduite de gaz d'échap-
pement, et une soupape de recyclage de gaz d'échappement disposée dans une conduite de recyclage de gaz d'échappement, caractérisé en ce qu'est prévu au moins un capteur (16) pour la mesure du taux des oxydes d'azote
dans le gaz d'échappement.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| CA | Change of address | ||
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Effective date: 20101130 |