FR2873409A1 - Procede de determination de la pression d'echappement d'un moteur a combustion interne turbocompresse - Google Patents

Procede de determination de la pression d'echappement d'un moteur a combustion interne turbocompresse Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de détermination de la pression d'échappement (Pr) d'un moteur à combustion interne turbocompressé comprenant une électrovanne de dérivation des gaz d'échappement.Selon l'invention, la pression d'échappement (Pr) est déterminée en fonction du débit d'air à l'admission du moteur (Ar), du régime du moteur (Rr) et du taux d'ouverture de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement (Tr), par une interpolation à partir d'une cartographie de référence comprenant des valeurs de pression d'échappement (Pc) pour des valeurs déterminées du débit d'air à l'admission (Ac), du régime du moteur (Rc) et du taux d'ouverture de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement (Tc).

Description

La présente invention concerne un procédé de détermination de la pression
d'échappement d'un moteur à combustion interne turbocompressé, ainsi qu'un procédé de régulation d'un tel moteur.
La pression d'échappement est une donnée importante pour la régulation d'un moteur à combustion interne turbocompressé afin de tenir compte des contre-pressions. Dans l'art antérieur, cette pression est déterminée à l'aide d'un capteur de pression disposé dans le collecteur d'échappement. Cependant, du fait de sa position, le capteur doit pouvoir supporter des hautes températures, ce qui rend sa fabrication plus complexe et son prix plus important.
Un problème que cherche à résoudre la présente invention est de déterminer la pression d'échappement sans utiliser de capteur dans le collecteur d'échappement.
Selon l'invention, la pression d'échappement est déterminée, en fonction du débit d'air à l'admission du moteur, du régime du moteur et du taux d'ouverture de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement (appelée communément "waste gate") par une interpolation à partir d'une cartographie de référence comprenant des valeurs de pression d'échappement pour des valeurs déterminées du débit d'air à l'admission, du régime du moteur et du taux d'ouverture de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement.
Ainsi, selon l'invention, le capteur de pression à l'échappement est supprimé, la pression étant déterminée à partir d'une interpolation réalisée par un calculateur à partir d'une cartographie de référence établie sur un banc d'essai.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description détaillée de l'exemple illustré aux figures mises en annexe.
La figure 1 est une représentation schématique d'une cartographie représentant des valeurs de pression d'échappement en fonction de valeurs de débit d'air à l'admission, de régime du moteur et de commande de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement; La figure 2 est un schéma illustrant le processus de détermination de la pression d'échappement par utilisation d'une cartographie telle qu'illustrée à la figure 1 suivie d'une correction permettant de tenir compte de la pression ambiante; La figure 3 est une représentation schématique illustrant la détermination du facteur correctif utilisé pour corriger la valeur de la pression déterminée par interpolation; et La figure 4 est un graphique où sont comparées la pression d'échappement mesurée et la pression d'échappement obtenue selon la présente invention.
Selon l'invention, pour un type de moteur déterminé (moteur à combustion interne), une cartographie de référence est établie. Cette cartographie est réalisée à partir d'un moteur sur un banc d'essai. La cartographie est obtenue en effectuant plusieurs mesures de pression d'échappement Pc, chaque mesure d'échappement étant faite pour une valeur déterminée du débit d'air à l'admission Ac, du régime du moteur Re et du taux d'ouverture de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement Tc. Le taux d'ouverture est compris entre 0 et 100% et il représente la position plus ou moins ouverte de l'électrovanne.
Dans le présent exemple, le taux d'ouverture de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement Tc est représenté par la valeur de la commande de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement.
Sur la cartographie illustrée à la figure 1, le débit d'air Ac est exprimé en mg par coup de piston, le régime du moteur Re est exprimé en tour par minute, la valeur de la commande de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement Tc est exprimée en pourcentage du rapport cyclique de la commande (rapport de la durée pendant laquelle l'électrovanne est en position ouverte dans un cycle sur la durée du cycle), et la pression d'échappement Pc est exprimée en mbar.
A la figure 1, l'axe x représente le débit d'air à l'admission Ac, l'axe y représente le régime du moteur Re, chaque nappe représente une valeur de la commande de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement Tc, et l'axe z représente la pression d'échappement Pe.
Pendant l'utilisation du moteur d'un type déterminé, la pression d'échappement P; est déterminée, en fonction du débit réel d'air Ar à l'admission du moteur, du régime réel du moteur Rr et de la valeur réelle de la commande de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement Tr, par une interpolation à partir de la cartographie de référence réalisée pour ce type de moteur. De préférence, l'interpolation utilisée est une interpolation linéaire.
Evidemment, afin que cette interpolation donne une valeur correcte, le nombre de valeurs du débit d'air à l'admission Ac, du régime du moteur Rc et de la valeur de la commande de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement Tc pour établir la cartographie doit être suffisant. Ainsi, pour la commande de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement Tc, trois ou quatre valeurs (donc trois ou quatre nappes) suffisent pour obtenir une interpolation linéaire fiable.
La valeur de la pression d'échappement P; ainsi déterminée par interpolation peut être alors utilisée pour réguler le moteur turbocompressé.
Une correction peut être apportée à la pression d'échappement déterminée par l'interpolation P; afin de tenir compte de la pression ambiante Pa, plus exactement, de la différence entre la pression ambiante régnant lors de la réalisation de la cartographie Po et celle régnant pendant l'utilisation du moteur Pa.
La pression d'échappement P; peut ainsi être corrigée selon la formule suivante: ( P 1 --a Po Pr = Pi Pi K Pa K Pa + i dans laquelle K est un facteur correctif, Pr est la pression d'échappement corrigée, P; est la pression d'échappement déterminée par l'interpolation, Po est la pression ambiante régnant lors de la réalisation de la cartographie, et Pa est la pression ambiante régnant lors de la détermination de la pression d'échappement, Po, Pa et K étant exprimés en mbar.
Le facteur correctif K, propre à un type de moteur, est déterminé sur un banc d'essai par étalonnage de mesures à différentes pressions ambiantes. Comme on peut le voir à la figure 3, pour chaque pression atmosphérique, le rapport de la pression d'échappement réelle P (mesurée par un capteur) sur la pression d'échappement déterminée par l'interpolation P; est représenté en fonction de la pression d'échappement déterminée par l'interpolation P. Cette représentation est une droite dont la pente et l'ordonnée à l'origine dépendent de la pression atmosphérique à laquelle les mesures sont faites. Le facteur correctif K est le point d'intersection des différentes droites représentant les différents essais réalisés à différentes pressions atmosphériques.
Dans la figure 3, les six pressions atmosphériques auxquelles les mesures ont été faites sont de 600, 700, 800, 900, 1000 et 1100 mbar.
La figure 2 illustre le procédé de détermination de la pression d'échappement Pr avec, dans un premier temps, la détermination de la pression d'échappement par interpolation P;, à partir de la cartographie de référence préréalisée, en fonction du débit réel d'air à l'admission du moteur Ar, du régime réel du moteur Rr et de la valeur réelle de la commande de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement Tr, et, dans un deuxième temps, la détermination de la pression d'échappement Pr corrigée, à partir du facteur correctif K prédéterminé, en fonction de la pression d'échappement interpollée P;, de la pression ambiante régnant lors de la réalisation de la cartographie Po, et de la pression ambiante réelle Pa.
Comme on peut le voir à la figure 4, les valeurs de la pression d'échappement corrigée Pr sont en accord avec les valeurs de la pression d'échappement mesurée Pm (par un capteur).
Il serait possible d'apporter d'autres corrections afin d'améliorer encore la fiabilité de la détermination de la pression d'échappement par calcul. Ces autres facteurs correctifs peuvent être la richesse du mélange admis, le retrait d'avance à l'allumage et les coupures d'injection.
Il serait possible de réaliser une cartographie utilisant le débit d'air à l'admission Ac exprimé en kg/h (selon l'axe x), la commande de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement Tc exprimée en pourcentage du rapport cyclique (selon l'axe y), chaque nappe représentant alors une valeur du régime moteur, et l'axe Z représentant la pression d'échappement P. Cependant l'emploi de telles unités induit un procédé de calibration plus complexe.
Il serait aussi possible, afin que la commande de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement soit encore plus représentative de la position réelle de cette électrovanne, d'utiliser la commande appliquée, minorée des corrections d'adaptation, afin de prendre correctement en compte les dérives et le vieillissement de l'électrovanne. Ceci évite une dérive de la pression d'échappement modélisée. L'adaptation de la commande permet ainsi de maintenir une position constante, qui reste représentée dans la cartographie par la commande non corrigée.
Il serait aussi possible d'utiliser la position réelle de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement au lieu de la commande de cette électrovanne. Toutefois, il est alors nécessaire d'utiliser un capteur pour la déterminer.

Claims (7)

REVENDICATIONS
1. Procédé de détermination de la pression d'échappement (Pr) d'un moteur à combustion interne turbocompressé comprenant une électrovanne de dérivation des gaz d'échappement, caractérisé en ce que la pression d'échappement (Pr) est déterminée en fonction du débit d'air à l'admission du moteur (Ar), du régime du moteur (Rr) et du taux d'ouverture de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement (Tr), par une interpolation à partir d'une cartographie de référence comprenant des valeurs de pression d'échappement (Pc) pour des valeurs déterminées du débit d'air à l'admission (Ac), du régime du moteur (Ra) et du taux d'ouverture de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement (Tc).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression d'échappement déterminée par l'interpolation (Pi) est corrigée, en fonction de la pression ambiante régnant lors de la détermination de la pression d'échappement (Pa) et de la pression ambiante régnant lors de la réalisation de la cartographie (Po), selon la formule suivante: K Pa Pa Pr = Pi Pi Po K Pa dans laquelle, Pr est la pression d'échappement corrigée, P; est la pression d'échappement déterminée par l'interpolation, Po est la pression ambiante régnant lors de la réalisation de la cartographie, Pa est la pression ambiante régnant lors de la détermination de la pression d'échappement, et K est un facteur correctif qui est propre au type du moteur pour lequel la cartographie a été réalisée et qui est préalablement déterminé sur un banc d'essai par étalonnage de mesures à différentes pressions ambiantes.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'interpolation utilisée est une interpolation linéaire.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le taux d'ouverture de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement (Tc) est représenté par la position réelle de l'électrovanne mesurée par un capteur.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le taux d'ouverture de l'électrovanne de dérivation des gaz d'échappement (Tc) est représenté par la valeur de la commande de l'électrovanne.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la commande de l'électrovanne est la commande appliquée, minorée des corrections d'adaptation.
7. Procédé de régulation d'un moteur à combustion interne turbocompressé en fonction de la pression d'échappement, caractérisé en ce que la pression d'échappement est déterminée selon l'une des revendications 1 à 6.
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