FR2892151A1 - Procede de gestion d'un moteur a combustion interne a recyclage des gaz d'echappement et dispositif pour la mise en oeuvre du procede - Google Patents

Abstract

Procédé de gestion d'un moteur à combustion interne (10) à recyclage des gaz d'échappement comportant un dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement (26) ainsi qu'un diaphragme (27) dans une conduite d'entrée de la zone d'admission (11) du moteur à combustion interne (10). On détermine la pression (p_nAGRV) en aval du dispositif de réglage de recyclage des gaz d'échappement (26).

Description

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de

gestion d'un moteur à combustion interne à recyclage des gaz d'échappement comportant un dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement ainsi qu'un diaphragme dans une conduite d'entrée de la zone d'admission du moteur à combustion interne. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Etat de la technique Le recyclage des gaz d'échappement réduit les oxydes d'azote NOx de la combustion du carburant dans les cylindres d'un moteur à combustion interne en mélangeant des gaz d'échappement à l'air frais alimentant le moteur à combustion interne. Le recyclage des gaz d'échappement réduit la température maximale au cours de l'opération de combustion du carburant, ce qui détériore les conditions de développement des oxydes d'azote NOx. Un recyclage trop important des gaz d'échappement se traduit par une augmentation de l'émission ou du rejet de particules par le moteur à combustion interne à cause d'une combustion incomplète. Un recyclage trop faible des gaz d'échappement n'utilise pas le potentiel d'abaissement de la formation des oxydes d'azote NOx. Pour optimiser, il faut tenir compte à la fois des émissions d'oxydes d'azote NOx et des émissions de particules. Le recyclage des gaz d'échappement se fait à l'aide d'un dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement commandé par un signal de recyclage des gaz d'échappement réglant un taux de consigne de recyclage des gaz d'échappement. Le taux de consigne de recyclage des gaz d'échappement se détermine dans le cadre d'une application c'est-à-dire des mesures faites sur un banc d'essais des différents états de fonctionnement du moteur à combustion interne et ces mesures sont mémorisées dans une mémoire dans l'appareil de commande. Le réglage du taux de consigne de recyclage des gaz d'échappement permet de commander le dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement, par exemple une vanne ou soupape de recyclage en fonction de la différence de pression entre la zone des gaz d'échappement et la zone d'admission. La pression dans la zone d'admission peut se mesurer par exemple à l'aide d'un capteur de pression de conduite d'admission et être modélisée à l'aide de paramètres de fonctionnement connus du moteur à combustion interne par exemple du débit massique d'air alimentant le moteur à combustion interne. La pression dans la zone des gaz d'échappement peut se mesurer par exemple à l'aide d'un capteur de pression de gaz d'échappement ou à l'aide de paramètres de fonctionnement du moteur à combustion in-terne qui sont également modélisés. Pour déterminer le débit massique de recyclage des gaz d'échappement, il est nécessaire de connaître la température à la place du débit volumique, cette température étant également soit mesurée, soit de préférence modélisée. On assure un bon mélange du débit massique de recyclage des gaz d'échappement par le débit massique d'air frais alimentant le moteur à combustion interne en optimisant le point d'introduction pour le recyclage des gaz d'échappement dans la zone d'admission du moteur à combustion interne. En fonction de la réalisation du point d'introduction, on aura dans le recyclage des gaz d'échappement, un composant supplémentaire encore appelé diaphragme qui influence les conditions de pression ou le débit massique de recyclage des gaz d'échappement. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro-cédé de gestion d'un moteur à combustion interne à recyclage des gaz d'échappement ainsi qu'un dispositif pour sa mise en oeuvre, permet- tant un réglage précis du débit massique de recyclage des gaz d'échappement ou un taux de recyclage des gaz d'échappement avec un signal de recyclage des gaz d'échappement. Exposé de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on détermine la pression en aval du dis-positif de réglage de recyclage des gaz d'échappement. Avantages de l'invention Le procédé de gestion d'un moteur à combustion interne selon l'invention à recyclage des gaz d'échappement comportant un dis- positif de réglage du recyclage des gaz d'échappement et un diaphragme à l'entrée dans la zone d'admission du moteur à combustion interne, prévoit de déterminer la pression en aval du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement ou en amont du diaphragme. Le procédé selon l'invention permet de déterminer le débit massique de recyclage des gaz d'échappement à partir de la différence de pression au niveau du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement et de la section d'ouverture prédéfinie, connue du dispositif de réglage de recyclage des gaz d'échappement déterminée par signal de recyclage des gaz d'échappement. Si l'on connaît cette relation, le signal de recyclage des gaz d'échappement peut régler de manière précise le débit massique de recyclage des gaz d'échappement. Le débit massique de recyclage des gaz d'échappement peut se convertir en tenant compte du débit massique d'air frais aspiré par le moteur à combustion interne, connu, en un coefficient de recyclage des gaz d'échappement. Dans la suite, on utilisera de façon synonyme les ex-pressions débit massique de recyclage des gaz d'échappement et taux de recyclage des gaz d'échappement. Le procédé selon l'invention offre une possibilité de conception libre du diaphragme équipant le recyclage des gaz d'échappe- ment avant l'entrée dans la zone d'admission du moteur à combustion interne. Une conception constructive du diaphragme permet un mélange optimum du débit massique de recyclage des gaz d'échappement au débit massique d'air frais alimentant le moteur à combustion in-terne. On influence les conditions de pression dans le recyclage des gaz d'échappement par le diaphragme et cette influence est prise en compte par le procédé de l'invention ce qui permet de respecter le coefficient pré-défini de recyclage des gaz d'échappement dans les différents états de fonctionnement. Selon un développement, on détermine tout d'abord le débit massique de recyclage des gaz d'échappement et ensuite à partir de ce débit massique de recyclage des gaz d'échappement, de la pression dans la conduite d'admission, la section d'ouverture du diaphragme et le cas échéant de la température dans la conduite d'admission, on détermine la différence de pression produite au niveau du diaphragme. Ce développement permet d'obtenir de manière simple la pression produite en aval du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement de sorte que l'on additionne à la pression connue dans la zone d'admission du moteur à combustion interne, également la différence de pression produite au niveau du diaphragme.

Le dispositif selon l'invention de gestion d'un moteur à combustion interne à recyclage des gaz d'échappement concerne tout d'abord un appareil de commande conçu spécialement pour la mise en oeuvre du procédé. L'appareil de commande comporte en particulier un moyen de détermination de la différence de pression pour déterminer la différence de pression produite au niveau du diaphragme. L'appareil de commande comporte de préférence en outre au moins une mémoire électrique dans laquelle sont enregistrées les étapes du procédé sous la forme d'un programme d'ordinateur.

Dessin La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation représenté schématiquement dans le dessin annexé dans lequel : L'unique figure montre l'environnement technique dans lequel se déroule le procédé de l'invention. Description d'un mode de réalisation La figure unique montre un moteur à combustion interne 10 dont la zone d'admission 11 comporte un détecteur d'air 12, un capteur de pression de conduite d'admission 13 pour détecter la pres- Sion dans la conduite d'admission p_saug ainsi qu'un capteur de température de conduite d'admission 14 pour saisir la température te_saug dans la conduite d'admission. La zone des gaz d'échappement 15 du moteur à combustion interne 10 comporte un capteur de pression de gaz d'échappement 16 pour saisir la pression p_abg des gaz d'échappement ainsi qu'un capteur de température de gaz d'échappement 17 pour saisir la température te_abg des gaz d'échappement. Le détecteur d'air 12 fournit un signal d'air ms_L à l'appareil de commande 20 ; le capteur de pression de conduite d'admission 13 fournit un signal de mesure de pression de conduite d'admission p_saug_mess ; le capteur de température de conduite d'admission 14 fournit un signal de mesure de température de conduite d'admission te_saug_mess ; le capteur de pression de gaz d'échappement 16 fournit un signal de mesure de pression de gaz d'échappement p_abg_mess et le capteur de température de gaz d'échappement 17 fournit un signal de mesure de température de gaz d'échappement te_abg_mess Le moteur à combustion interne 10 fournit à l'appareil de commande 20 un signal de vitesse de rotation ou signal de régime n et l'appareil de commande 20 fournit un signal de dosage de carburant m_K au dispositif de dosage de carburant 21. Entre la zone des gaz d'échappement 15 et la zone d'admission 11, il est prévu un recyclage de gaz d'échappement 25 comportant un dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement 26 ainsi qu'un diaphragme 27. Le diaphragme 27 conduit le recyclage des gaz d'échappement 25 dans la zone d'admission 11. Le dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement 26 est commandé par un appareil de commande 20 à l'aide d'un signal de recyclage des gaz d'échappement St.

Dans le recyclage des gaz d'échappement 25, on a un dé-bit massique de recyclage des gaz d'échappement ms_agr, une pression p_vAGRV en amont du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement 26 ; on a également une pression p_nAGRV en aval du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement 26 et une dif- férence de pression dp au niveau du diaphragme 27. L'appareil de commande 20 comporte un moyen de dé-termination du débit massique de recyclage des gaz d'échappement 30 ; celui-ci reçoit la pression p_vAGRV en amont du dispositif de réglage de recyclage des gaz d'échappement 26, la température des gaz d'échappement te_abg, la pression dans la conduite d'admission p_saug, la température de la conduite d'admission te_saug, le signal de recyclage des gaz d'échappement St ainsi que la valeur antérieure de la pression p_nAGRV_a en aval du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement 26. Le moyen de détermination du débit massique du recyclage des gaz d'échappement 30 fournit le débit massique réel de recyclage des gaz d'échappement ms_agr_réel qui est fourni à un moyen de détermination de pression 31 et à un additionneur 32. Le moyen de détermination de pression 31 reçoit en outre la pression p_saug dans la conduite d'admission, la température te_saug dans la conduite d'admission ainsi que la section d'ouverture Q du diaphragme 27. Le moyen de détermination de la pression 31 fournit une nouvelle valeur de la pression p_nAGRV_nouv en aval du dispositif de réglage de recyclage des gaz d'échappement 25. L'additionneur 32 détermine la différence entre le débit massique calculé de recyclage des gaz d'échappement ms_agr_réel et un débit massique de consigne de recyclage des gaz d'échappement ms_agr_cons ; il transmet la différence 33 à un moyen de correction 34 qui fournit un signal de correction corr mis à disposition d'un tableau 35 ; celui-ci fournit le signal de recyclage des gaz d'échappement St en fonction du débit massique de consigne de recyclage des gaz d'échappement ms_agr_cons qui a été prédéterminé. Le procédé selon l'invention fonctionne comme suit : L'appareil de commande 20 fixe le signal de carburant m_K fourni par le dispositif de dosage de carburant 21 par exemple en fonction d'une valeur de consigne de couple ; cette valeur et fournie par la pédale d'accélérateur non détaillée faisant partie d'un véhicule auto-mobile lui-même non détaillé, dans la mesure où le moteur à combustion interne 10 est le moteur entraînant un véhicule. A la fois la valeur de consigne du couple et aussi le signal de dosage de carburant m_K peuvent être utilisés comme mesure de la charge du moteur à combustion interne 10. Le recyclage des gaz d'échappement 25 entre la zone des gaz d'échappement 15 et la zone d'admission 11 permet de mélanger du gaz inerte au courant d'air frais aspiré par le moteur à combustion in- terne 10 et qui représente le signal d'air ms L. Le mélange des gaz d'échappement chauds augmente certes la température moyenne de combustion mais diminue la température maximale pendant la combustion de sorte que cela détériore les conditions de formation des oxydes d'azote NOx. Une augmentation quelconque du taux de recyclage des gaz d'échappement n'est pas possible car la combustion deviendrait instable et entraînerait une augmentation du rejet de particules. Le coefficient de recyclage des gaz d'échappement, à pré-définir, qui sera réglé par le dispositif de réglage de recyclage des gaz d'échappement 26 en fonction du signal de recyclage des gaz d'échappement St, se détermine de préférence dans le cadre d'une application (c'est-à-dire des mesures effectuées sur un banc d'essais) pour différents états de fonctionnement du moteur à combustion interne 10 et les mesures sont enregistrées dans une mémoire non représentée. Le coefficient de recyclage des gaz d'échappement se fixe par exemple en fonction du signal de vitesse de rotation n et/ou de la charge du moteur à combustion interne 10 et/ou de la pression p_saug dans la conduite d'admission. Le signal de vitesse de rotation n est par exemple la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 10 (régime du moteur à combustion interne 10) et/ou d'une position d'un arbre du moteur à combustion interne 10. La pression dans la conduite d'admission p_saug peut se mesurer par exemple à l'aide du capteur de pression de conduite d'admission 13 et être fournit comme signal de mesure de la 20 pression dans la conduite d'admission p_saug_mess transmis à l'appareil de commande 20. Cette réalisation prévoit de modéliser la pression dans la conduite d'admission p_saug par exemple en fonction du signal d'air ms_L et selon le remplissage des différents cylindres du moteur à combustion interne 10 par intégration de la masse d'air 25 d'entrée et de sortie dans la zone d'admission 11 en procédant par modélisation. Le coefficient de recyclage des gaz d'échappement prédéfini par le signal de recyclage des gaz d'échappement St est réglé par le dispositif de réglage du coefficient de recyclage des gaz d'échappement 30 26 par exemple une vanne, n'est pas en général mesuré mais une grandeur calculée à partir de grandeurs connues. Le débit massique de recyclage des gaz d'échappement ms_agr se détermine à partir d'une différence de pression au niveau d'un composant et de la section d'ouverture connue du composant, en tenant compte de la température 35 du débit massique d'air.

Dans l'exemple de réalisation présenté, on dispose tout d'abord de la pression des gaz d'échappement p_abg et de la température des gaz d'échappement te_abg deux grandeurs qui sont soit mesurées soit calculées à l'aide des paramètres de fonctionnement connus du moteur à combustion interne 10. Pour la mesure, on prévoit d'une part le capteur de pression des gaz d'échappement 16 et d'autre part le capteur de température des gaz d'échappement 17. Le capteur de pression des gaz d'échappement 16 fournit à l'appareil de commande 20 le signal de mesure de pression de gaz d'échappement p_abg_mess et le capteur de température des gaz d'échappement 17 fournit le signal de mesure de la température des gaz d'échappement te_abg_mess. Le calcul peut se faire à partir du signal d'air saisi par le moyen de saisie d'air 12 c'est-à-dire ms L, du signal de carburant m_K, du signal de vitesse de rotation n, et notamment de la charge du moteur à combustion interne 10. Pour déterminer le coefficient effectif de recyclage des gaz d'échappement ou débit massique de recyclage des gaz d'échappement ms_agr, on dispose de la pression dans la conduite d'admission p_saug ainsi que la température dans la conduite d'admission te_saug ; ces deux grandeurs sont soit mesurées soit calculées à partir de paramètres de fonctionnement connus du moteur à combustion interne 10. Pour la mesure, on prévoit d'une part le capteur de pression de conduite d'admission 13 et d'autre part le capteur de température de conduite d'admission 14. Le capteur de pression de conduite d'admission 13 fournit à l'appareil de commande 20, le signal de mesure de pression de conduite d'admission p_saug_mess et le capteur de température de conduite d'admission 14 fournit le signal de mesure de la température de la conduite d'admission te_saug_mess. Le moyen de détermination du débit massique de recy- clage des gaz d'échappement 30 détermine le débit massique réel cal-culé de recyclage des gaz d'échappement ms_agr_réel à partir de la pression p_vAGRV en amont du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement 26 qui correspond au moins approximativement à la pression des gaz d'échappement p_abg, à la pression de la conduite d'admission p_saug, à la température de la conduite d'admission te_saug, au signal de recyclage des gaz d'échappement St ainsi qu'à la valeur actuelle de la pression p_nAGRV_a en aval du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement 26. En outre, on tient compte de la température du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échap-pement 26, cette température se détermine au moins approximative-ment à partir d'un modèle de température pour être fournie comme température de gaz d'échappement te_abg. La valeur actuelle de la pression p_nAGRV_a en aval du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement 26 est né- ces-10 saire pour pouvoir régler un coefficient de recyclage des gaz d'échappement aussi exact que possible avec le signal de recyclage des gaz d'échappement St, la relation entre le débit massique de consigne de recyclage des gaz d'échappement ms_agr_cons et le signal de recyclage des gaz d'échappement St est enregistrée dans le tableau 36.

15 La valeur actuelle de la pression p_nAGRV_a en aval du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement 26 est en outre nécessaire pour pouvoir déterminer le débit massique de recyclage des gaz d'échappement ms_agr traversant le diaphragme 27 car la valeur actuelle de la pression p_nAGRV_a en aval du dispositif de réglage du 20 recyclage des gaz d'échappement 26 est identique à la pression en amont du diaphragme 27. La valeur actuelle de la pression p_nAGRV_a en aval du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement 26 peut se cal-culer suivant un exemple de réalisation du procédé de l'invention par 25 itération ; comme les grandeurs ne varient que lentement du fait qu'elles sont rapportées au temps de calcul, il s'établira rapidement un état stationnaire pour le calcul et selon celui-ci, on disposera de la pression effective p_nAGRV en aval du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement 26 dans une étape de calcul.

30 La nouvelle valeur de la pression p_nAGRV_nouv en aval du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement 26 est fournie dans le moyen de détermination de la pression 31 à partir du débit massique réel calculé de recyclage des gaz d'échappement ms_agr_réel, de la pression dans la conduite d'admission p_saug, de la 35 température de la conduite d'admission te_saug ainsi que de la section d'ouverture connue Q du diaphragme 27 pour être transmise comme nouvelle valeur de la pression p_nAGRV_nouv en aval du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement 26. du fait de la variation lente de la pression p_nAGRV en aval du dispositif de réglage du recy- clage des gaz d'échappement 26 rapportée au temps de calcul, qui se produit en pratique, la sortie du moyen de détermination de pression 31 peut être reliée directement au moyen de détermination du débit massique de recyclage des gaz d'échappement 30. En pratique, on ne distingue pas entre la valeur actuelle et la valeur nouvelle de la pression p_nAGRV_a et p_nAGRV_nouv en aval du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement 26. L'additionneur 32 compare le débit massique calculé de recyclage des gaz d'échappement ms_agr_réel, qui est au moins une mesure du débit massique effective de recyclage des gaz d'échappement ms_agr_réel et le débit massique de consigne de recyclage des gaz d'échappement ms_agr_cons. S'il y a une différence 33, le moyen de détermination de correction 34 détermine le signal de correction corr et le fournit au tableau 35. Le tableau 35 fournit le signal de recyclage des gaz d'échappement St ; le tableau 35 contient par exemple une courbe caractéristique représentant la relation entre le coefficient de consigne de recyclage des gaz d'échappement ms_agr_cons et la position d'un élément de réglage dans le dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement 26. A la place de la correction dans le tableau 35, on peut faire une correction du débit massique de consigne, pré-défini, de recyclage des gaz d'échappement ms_agr_cons ou du coefficient de con-signe de recyclage des gaz d'échappement. Dans l'exemple de réalisation présenté, le recyclage des gaz d'échappement 25 comporte en plus du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement 26, uniquement comme autre compo- sant le diaphragme 27. Le procédé selon l'invention peut s'appliquer dans les mêmes conditions à des recyclages des gaz d'échappement 25 ayant d'autres composants sur lesquels s'établit une pression différentielle (dp). Dans ce cas, le moyen de détermination du débit massique de recyclage des gaz d'échappement 30 sera complété par d'autres signaux d'entrée représentant la pression en amont et la pression en aval des 5 autres composants et ces autres pressions seront déterminées par itération avec d'autres moyens de détermination de pression 31. 10

Claims (7)

REVENDICATIONS

1) Procédé de gestion d'un moteur à combustion interne (10) à recyclage des gaz d'échappement comportant un dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement (26) ainsi qu'un diaphragme (27) dans une conduite d'entrée de la zone d'admission (11) du moteur à combustion interne (10), caractérisé en ce qu' on détermine la pression (p_nAGRV) en aval du dispositif de réglage de recyclage des gaz d'échappement (26).

2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine tout d'abord la valeur réelle du débit massique de recyclage des gaz d'échappement (ms_agr_réel), et ensuite à partir de ce débit massique réel de recyclage des gaz d'échappement (ms_agr_réel), de la pression de la conduite d'admission (p_saug) dans la zone d'admission (11) du moteur à combustion interne (10) et la section d'ouverture (Q) du diaphragme (27), on détermine la pression (p_nAGRV).

3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour maintenir la pression (p_nAGRV) on détermine la différence de pression (dp) produite au niveau du diaphragme (27) et on l'additionne 25 à la pression dans la conduite d'admission (p_saug).

4) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' à partir du débit massique réel de recyclage des gaz d'échappement 30 (ms_agr_réel) et d'un débit massique de consigne de recyclage des gaz d'échappement (ms_agr_cons), on détermine un signal de correction (corr).

5) Procédé selon la revendication 4, 35 caractérisé en ce qu'on utilise le signal de correction (corr) pour corriger le signal de recyclage des gaz d'échappement (St) fourni au dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement (26).

6) Dispositif de gestion d'un moteur à combustion interne (10) à recyclage des gaz d'échappement (25) comportant un dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement (26) et un diaphragme (27) équipant une conduite d'entrée dans la zone d'admission (11) du moteur à combustion interne (10), caractérisé par au moins un appareil de commande (20) pour la mise en oeuvre du pro-cédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.

7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'appareil de commande (20) comporte un moyen de détermination de la pression (31) pour déterminer la pression (p_nAGRV) en aval du dispositif de réglage du recyclage des gaz d'échappement (26). 25