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EP3060784A1 - Système et procédé d'estimation du débit d'oxydes d'azotes dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne pour véhicule automobile - Google Patents

Système et procédé d'estimation du débit d'oxydes d'azotes dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne pour véhicule automobile

Info

Publication number
EP3060784A1
EP3060784A1 EP14786852.5A EP14786852A EP3060784A1 EP 3060784 A1 EP3060784 A1 EP 3060784A1 EP 14786852 A EP14786852 A EP 14786852A EP 3060784 A1 EP3060784 A1 EP 3060784A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow
nitrogen oxides
fraction
gases
function
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.)
Withdrawn
Application number
EP14786852.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Felipe CASTILLO
Gilles MAUVIOT
Vincent Talon
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.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault 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 Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP3060784A1 publication Critical patent/EP3060784A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/146—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
    • F02D41/1461—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration of the exhaust gases emitted by the engine
    • F02D41/1462—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration of the exhaust gases emitted by the engine with determination means using an estimation
    • 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]
    • 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
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1433—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
    • 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 technical field of the invention is the control of an internal combustion engine, and more specifically the determination of the flow rate of nitrogen oxides in the exhaust gas of a motor thus controlled.
  • the sensors and the computer required for the implementation of this technique generate a significant additional cost while presenting a certain measurement uncertainty.
  • An object of the invention is a system for estimating the flow of nitrogen oxides in the exhaust gases of an internal combustion engine for a motor vehicle equipped with at least one partial recirculation circuit for the combustion gases. exhaust system and at least one exhaust gas reprocessing system, the nitrogen oxide flow rate being estimated upstream of the exhaust gas reprocessing systems.
  • the system comprises a system for determining the mass fraction of fresh gas, a subtractor able to determine the fraction of gases burnt in the intake manifold from the mass fraction of fresh gas, and an oxide flow estimator. of nitrogen as a function of the rotational speed of the internal combustion engine and the fraction of burnt gases in the intake manifold.
  • the oxide flow rate estimator may include a mapping of the nitrogen oxide flow rate inputted to the rotational speed of the internal combustion engine and the fuel flow, as well as a shape function correction means. as a function of the fraction of gases burnt in the intake manifold, and a multiplier connected at the input to the outputs of the mapping and the correction means, able to output the estimation of the flow of nitrogen oxides. of the internal combustion engine.
  • the nitrogen oxide flow rate estimator may include an algebraic relationship estimation method that is a function of the richness, fuel flow, the fraction of flue gases in the intake manifold, and the phase of the main injection.
  • Another object of the invention is a method for estimating the flow of nitrogen oxides in the exhaust gas of an internal combustion engine for a motor vehicle equipped with at least one partial recirculation circuit of the combustion gases. exhaust and at least one exhaust gas reprocessing system, the flow of nitrogen oxides being estimated upstream of exhaust gas reprocessing systems.
  • the method comprises the following steps:
  • a value of the mass fraction of fresh gas is estimated, the value of the fraction of gases burnt in the intake manifold is determined as a function of the mass fraction of fresh gas, and
  • a value of the flow of nitrogen oxides is determined as a function of the fraction of gases burned in the intake manifold and the fuel flow rate.
  • the rate of nitrogen oxides can be determined as a function of engine speed and fuel flow mapping, and the nitrogen oxide flow values can be corrected for a range of times. function of form depending on the fraction of gases burned in the intake manifold.
  • the flow rate of nitrogen oxides can be determined as a function of an algebraic relationship and the fuel flow, the richness, the phasing of the main injection and the fraction of burned gases.
  • the flow rate of nitrogen oxides can be determined for operating points corresponding to the operating points for which the flow rate of nitrogen oxides has previously been determined without partial recirculation of the exhaust gases, it is possible to memorize the ratio between the flow rate of nitrogen oxides without partial recirculation of the exhaust gases. and the flow of nitrogen oxides with partial recirculation of the exhaust gases for a set of values of the fraction of flue gases in the intake manifold, and
  • the function of form can be determined as the average function of all these points.
  • FIG. 1 illustrates the principal elements of a first embodiment of a nitrogen oxide flow estimator according to the invention
  • FIG. 2 illustrates the main elements of an internal combustion engine equipped with a double exhaust gas recirculation circuit
  • FIG. 3 illustrates the main elements of a system for determining the mass fraction of fresh gas in the intake manifold
  • FIG. 4 illustrates the main elements of a second embodiment of a nitrogen oxide flow estimator according to the invention.
  • the NOx nitrogen oxide flow rate estimator 1 should be able to provide a +/- 20% accuracy reading recommended for use on the estimation of NOx loading of post - treatment systems.
  • Such an NOx nitrogen oxide flow rate estimator may be designed to require only the engine rotational speed (in rpm), the total fuel flow injected (in mg / stroke), and the gas fraction. burned in the intake manifold (%).
  • the NOx nitrogen oxide flow rate estimator 1 includes a map 2 of NOx nitrogen oxide flow rate inputted to the N rotation speed of the internal combustion engine and to the fuel flow rate Qe.
  • the estimator 1 also comprises shape function correction means 3 as a function of the fraction Xgb of flue gas in the intake manifold.
  • the estimator may be designed to require only the rotational speed of the engine (in rpm), the total fuel flow injected (in mg / stroke), the ratio of a box of the motor vehicle equipped with the engine (without unit, for example from 1 to 6 for a six-speed gearbox), and the fraction of gases burnt in the intake manifold (in%). It then comprises a map 2 of NOx nitrogen oxides flow which is connected in input to the rotation speed N of the engine, to the fuel flow Qe and to the transmission ratio BV which is engaged by the driver of the vehicle.
  • a multiplier 4 is connected to the outputs of the map 2 and the correction means 3 and outputs the estimation of the NOx nitrogen oxide flow rate of the internal combustion engine.
  • the cartography 2 is a function of the engine rotation speed, denoted N (in rpm) and the fuel flow rate noted Qe (in mg / stroke) and can be determined according to road tests, at rotational speed. constant motor, constant torque and no EGR.
  • a NOx nitrogen oxide flow rate value is determined as a function of the engine rotational speed and the fuel flow rate through the oxides flow rate map 2.
  • NOx nitrogen The value of NOx nitrogen oxide flow rate can, in addition, be determined according to a transmission ratio BV engaged on the vehicle.
  • the NOx nitrogen oxide flow rate values obtained from the mapping are corrected when the EGR is activated as a function of a shape function depending on the fraction of gases burned in the collector. admission.
  • EGR Exhaust Gas Recirculation
  • NOx nitrogen oxide flow values must be reduced.
  • Such a shape function can be determined as follows. From NOx nitrogen oxide flow rate measurements at constant engine rotation speed, at constant torque, and with EGR, the flow of NOx nitrogen oxides is again determined for the points corresponding to the points for which the flow rate of nitrogen oxides NOx has been previously determined at constant engine rotation speed, at constant torque, but without EGR. The ratio between NOx NOx flow without EGR and NOx NOx flow with EGR as a function of the burned gas fraction in the intake manifold is recorded as a scatter plot. The average curve of this scatter plot is the shape function. It is noted that the fraction of burned gases can be reconstructed simply from the rate of EGR and wealth.
  • the main difficulty in this estimation of NOx nitrogen oxide flow is to know precisely the fraction of gases burned in the intake manifold Xgb.
  • FIG. 2 a power train can be seen on which an estimate of the fresh air fraction Fcol in the intake manifold gases can be made.
  • an internal combustion engine 5 provided with an intake manifold 6 and an exhaust manifold 7 connected together by a high pressure partial exhaust gas recirculation pipe 8, provided with a valve, referred to as high pressure, referenced 9.
  • the exhaust manifold 7 is also connected to the turbine 10a of a turbocharger 10.
  • the turbine 10a is also connected to the exhaust pipe 11, via a particulate filter 12.
  • a catalyst Nitrogen oxide trap type (Noxtrap) or selective nitrogen oxides reduction catalyst (SCR) can also be connected at the outlet or inlet of the particulate filter.
  • the exhaust pipe 11 is connected to a partial recirculation pipe of the low-pressure exhaust gas 13, provided with a so-called low-pressure valve, referenced 14.
  • the partial exhaust gas recirculation pipe at low pressure pressure 13 is connected at its other end to the compressor 10b of the turbocharger, via the fresh air intake duct 15.
  • the mass fraction F of fresh gas is variable in each of the volumes of the intake and exhaust line as a function of the richness in the combustion chamber, the opening of the HP EGR valve 9 and the opening of the the BP EGR valve 14.
  • the mass fractions of fresh gas are then defined in each of the high-pressure and low-pressure volumes.
  • the state variables used in the observer are as follows: F avt : Mass fraction of fresh gas in the exhaust manifold 7
  • V Volume (m 3 )
  • ta Delay time between compressor upstream and intake manifold.
  • the inflow and outflows do not represent the total flows, but only the flow rates of the gas corresponding to the mass fraction F considered.
  • the gases coming from the upstream side of the compressor 10b, the intake manifold 6 and the exhaust manifold 7 are thus considered.
  • the mass fraction equation F co relative to the intake manifold 6 involves a mass flow from the compressor 10b corresponding to the sum of the flow Q a i r in the fresh air duct and the flow Q LE GR low pressure EGR 1 3. This flow must follow a relatively long path, which causes your delay that is to be determined.
  • An approximate value of this delay time ta can be determined by determining the transport time required to fill the volume between the upstream of the compressor 10b and the intake manifold.
  • the delay of F avc in the expression of F co i is modeled by applying a discretization on the infinite dimension system.
  • Fi in the system of equation (Eq.2).
  • the dynamic equation of Fi makes it possible to discretely model the space comprised in the pipes between the compressor 10b and the intake manifold 6.
  • the space between the compressor 10b and the collector of admission 6 is divided into successive volumes Vi, in each of which a mass fraction Fi is determined.
  • the index i thus varies from 1 to N, where N is the total number of discretizations.
  • Favc ⁇ (Q air ' (l _ ⁇ avc) + Q ' ( ⁇ avt ⁇ ⁇ avc))
  • V, V sura i / N
  • V S urai volume between the upstream compressor and the intake manifold
  • F collar P 5 "F N + P 6 - F avt " (P 5 + P 6 ) - F collar
  • the values pi to p 6 are also parameters varying from the linear model.
  • equations describing the system can be modeled by equations taking the following form:
  • the state variables correspond to the mass fractions in each of the control volumes defined between the upstream of the compressor 10b and the intake manifold 6.
  • the equation Y CX thus makes it possible to converge the system, F avt being the only value of the system whose value is available.
  • the gain matrix "L" is chosen so that the following conditions are met on the polytope defined by the extreme values, both minimum and maximum parameters pi to p 6 .
  • Figure 3 illustrates a system for determining the mass fraction of fresh gas based on the above equations.
  • a subtractor 16 receives as input the value of the mass fraction F avt fresh gas in the exhaust manifold 7, measured or estimated, and the observer's value for the same mass fraction F avt by applying the equation eq. 10.
  • a means 17 for determining the gain of the observer receives as input the difference between the measured value and the value of the observer of the mass fraction F avt . It determines the gain matrix L by application of equation Eq. Then the term L (Y-Yj of equation Eq.16.
  • a first calculation means 19 determines the first state matrix A (p) as a function of the equations Eq. 8 and Eq. 10, while a second calculating means 20 determines the second state matrix W (p) as a function also of the equations Eq.8 and Eq. 10.
  • the first calculation means 19 and the second calculation means 20 receive as input the measurement P oc i of the pressure in the intake manifold, the measurement T co i of the temperature in the intake manifold, the measurement of the intake air flow rate Q a i r , the flow measurement QHEGR of the HP EGR, the measurement F avt of the richness in the exhaust manifold, the estimation of the QLEGR flow rate of the BP EGR, the estimate P with the pressure upstream of the compressor, the estimate Tcc of the temperature upstream of the compressor and the setpoint Q f of the fuel flow rate imposed by the control of the engine.
  • the measurement of the intake air flow Q a i r can be carried out for example by a flowmeter disposed at the level of the air filter.
  • the QHEGR flow measurement of the HP EGR can be performed by differential pressure across the HP EGR valve.
  • the first calculation means 19 and the second calculation means 20 determine the values pi to p 6 by applying the equations Eq.9.
  • An adder 18 receives the term L (Y-Y) from the determination means 17, the first state matrix A (p) from the first calculation means 19 and the second state matrix W (p) from the second calculation means 20.
  • An integration means 21 receives from the summator 18 a vector
  • a third calculation means 22 receives integration means
  • the vector of the observed variables X is also transmitted to the second calculation means 20 and to a fourth calculation means 23.
  • the fourth calculation means 23 transmits the value of the observer of the mass fraction F avt to the subtractor 16 by applying the equation Eq. 10.
  • the mass fraction of fresh gas Fco 1 is determined so that determine the value of the fraction of burnt gases in the intake manifold Xgb.
  • the system for determining the mass fraction of fresh gas is previously calibrated in order to obtain coherent values, the calibration being carried out by supplying the geometrical quantities of the engine air chain under study.
  • the flow rate of the nitrogen oxides NOx is thus estimated from the measurement of the exhaust richness, the engine control variables such as the fuel flow and the ignition advance and the estimation of the composition of the gases in the intake manifold.
  • the NOx nitrogen oxide flow rate estimator 1 comprises an algebraic relationship estimation means 24 replacing the mapping 2 and the form function correction means 3.
  • the estimation means 24 makes it possible to take into account more phenomena in order to increase the level of prediction.
  • the algebraic relation is of the following form:
  • Xgb fraction of burnt gases in the intake manifold
  • ADV phase of the main injection
  • the inputs of the estimation means 24 by algebraic relation are the richness R, the fuel flow rate Qe (in mg / stroke), the fraction Xgb of flue gases in the intake manifold, and the ADV phase of the main injection. .
  • the fraction Xgb of flue gas is determined from the equation Eq. 1 from the Fcol value from the system for determining the fresh gas mass fraction.
  • the rate of oxides of nitrogen corresponds to the minimum value among the values taken by two functions, denoted Fi and F 2 .
  • the first function Fi depends solely on the fuel flow Qe and the richness R.
  • the second function F 2 depends on the fuel flow Qe, the phasing of the main injection ADV and the fraction of burnt gas Xgb.
  • the parameters of this algebraic relationship are determined by comparing the flow rate of the NOx nitrogen oxides measured at the flow rate of the modeled nitrogen oxides NOx, for common values of richness R, of flow rate.
  • Qe fuel, Xgb fraction of flue gas in the intake manifold, and ADV phase of the main injection are generally the following:
  • the result level of the two embodiments of the estimators is substantially equivalent.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Système d'estimation du débit d'oxydes d'azotes dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne pour véhicule automobile muni d'au moins un circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement et d'au moins un système de retraitement des gaz d'échappement, le débit d'oxydes d'azotes étant estimé en amont de systèmes de retraitement des gaz d'échappement, comprenant un système de détermination de la fraction massique de gaz frais, un soustracteur apte à déterminer la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission à partir de la fraction massique de gaz frais, et un estimateur (1) du débit d'oxydes d'azote en fonction de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne et de la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission.

Description

Système et procédé d' estimation du débit d'oxydes d' azotes dans les gaz d' échappement d' un moteur à combustion interne pour véhicule automobile.
L 'invention a pour domaine technique la commande d 'un moteur à combustion interne, et plus précisément la détermination du débit d 'oxydes d' azotes dans les gaz d' échappement d'un moteur ainsi commandé.
Les normes de dépollution obligent les constructeurs à concevoir des moteurs de plus en plus performants équipés de systèmes de traitement des gaz d' échappement de plus en plus évolués . Aujourd' hui les moteurs diesel pour les normes euro 6 sont tous équipés de catalyseur d ' oxydes d' azote, notés NOx par la suite, ou de réduction catalytique sélective (acronyme anglais SCR, pour « Sélective Catalytic Réduction ») . Pour le bon fonctionnement de ces systèmes de post traitement, il est important de bien connaître le chargement en NOx de ceux-ci afin d' optimiser les phases de purge au juste nécessaire. En effet, dans le cas de catalyseurs d' oxydes d' azote (également appelés NOx-Trap), les purges entraînent une surconsommation de carburant donc une augmentation des émissions de C02. Dans le cas des SCR, les purges entraînent une consommation d'urée.
Dans ces conditions, les constructeurs utilisent des capteurs d' oxydes d' azote NOx en amont de ces systèmes de traitement des gaz d' échappement afin d' en mesurer les débits. Aujourd' hui, afin de ne pas devoir supporter le coût supplémentaire de ce capteur certains constructeurs reconstruisent cette information à partir de mesures de pression dans les cylindres. Les documents FR2922262, FR2936015 et FR2945320 illustrent cet état de la technique.
Toutefois, cette solution d' estimation du débit d' oxydes d' azote NOx avec mesure de pression cylindre est très performante, mais demande une instrumentation particulière du moteur avec au moins un capteur de pression de cylindre et un calculateur plus performant que la moyenne.
Les capteurs et le calculateur requis pour la mise en place de cette technique génèrent un surcoût notable tout en présentant une certaine incertitude de mesure.
Un tel surcoût est incompatible avec la réduction des coûts engagés pour les véhicules d' entrée et de milieu de gamme.
Il existe donc un besoin pour une estimation du débit d 'oxydes d' azote dans les gaz d' échappement d'un moteur à combustion interne estimé en amont de systèmes de retraitement des gaz d' échappement, notamment lorsque le moteur est muni d'un circuit de recirculation partielle des gaz d' échappement.
Un obj et de l' invention est un système d' estimation du débit d' oxydes d' azotes dans les gaz d' échappement d'un moteur à combustion interne pour véhicule automobile muni d' au moins un circuit de recirculation partielle des gaz d' échappement et d' au moins un système de retraitement des gaz d' échappement, le débit d' oxydes d' azotes étant estimé en amont de systèmes de retraitement des gaz d' échappement. Le système comprend un système de détermination de la fraction massique de gaz frais, un soustracteur apte à déterminer la fraction de gaz brûlés dans le co llecteur d' admission à partir de la fraction massique de gaz frais, et un estimateur du débit d' oxydes d' azote en fonction de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne et de la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d ' admission.
L ' estimateur du débit d'oxydes peut comprendre une cartographie du débit d' oxydes d' azote reliée en entrée à la vitesse de rotation du moteur à combustion interne et au débit de carburant, ainsi qu'un moyen de correction par fonction de forme en fonction de la fraction de gaz brûlés dans le co llecteur d' admission, et un multip licateur relié en entrée aux sorties de la cartographie et du moyen de correction, apte à émettre en sortie l ' estimation du débit d' oxydes d' azote du moteur à combustion interne.
L ' estimateur du débit d' oxydes d' azote peut comprendre un moyen d' estimation par relation algébrique fonction de la richesse, du débit de carburant, de la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission, et de la phase de l'injection principale.
Un autre objet de l'invention est un procédé d'estimation du débit d'oxydes d'azotes dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne pour véhicule automobile muni d'au moins un circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement et d'au moins un système de retraitement des gaz d'échappement, le débit d'oxydes d'azotes étant estimé en amont de systèmes de retraitement des gaz d'échappement. Le procédé comprend les étapes suivantes :
on estime une valeur de la fraction massique de gaz frais, on détermine la valeur de la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission en fonction de la fraction massique de gaz frais, et
on détermine une valeur du débit d'oxydes d'azote en fonction de la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission et du débit de carburant.
On peut déterminer le débit d'oxydes d'azote en fonction d'une cartographie fonction de la vitesse de rotation du moteur et du débit de carburant, puis on peut corriger les valeurs de débit d'oxydes d'azote en fonction d'une fonction de forme dépendant de la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission.
On peut déterminer le débit d'oxydes d'azote en fonction d'une relation algébrique et du débit de carburant, de la richesse, du phasage de l'injection principale et de la fraction de gaz brûlés.
A partir de mesures de débit d'oxydes d'azote à vitesse de rotation du moteur constante, à couple constant, et avec recirculation partielle des gaz d'échappement, on peut déterminer le débit d'oxydes d'azote pour des points de fonctionnement correspondant aux points de fonctionnement pour lesquels on a déterminé précédemment le débit d'oxydes d'azote sans recirculation partielle des gaz d'échappement, on peut mémoriser le ratio entre le débit d'oxydes d'azote sans recirculation partielle des gaz d'échappement et le débit d'oxydes d'azote avec recirculation partielle des gaz d'échappement pour un ensemble de valeurs de la fraction de gaz brûlés dans le co llecteur d' admission, et
on peut déterminer la fonction de forme comme étant la fonction moyenne de l ' ensemble de ces points.
D ' autres buts, caractéristiques et avantages de l 'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d' exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 illustre les principaux éléments d'un premier mode de réalisation d'un estimateur de débit d' oxydes d' azote selon l' invention,
- la figure 2 illustre les principaux éléments d'un moteur à combustion interne muni d'un double circuit de recirculation de gaz d' échappement,
- la figure 3 illustre les principaux éléments d'un système de détermination de la fraction massique de gaz frais dans le co llecteur d' admission, et
- la figure 4 illustre les principaux éléments d'un deuxième mode de réalisation d'un estimateur de débit d' oxydes d' azote selon l' invention.
L ' estimateur 1 du débit d'oxydes d' azote NOx doit pouvoir fournir une mesure avec une précision de +/-20% recommandée pour une utilisation sur l ' estimation du chargement en NOx des systèmes de post traitement. Un tel estimateur du débit d ' oxydes d' azote NOx peut être conçu pour ne nécessiter que la vitesse de rotation du moteur (en tr/min), le débit total de carburant inj ecté (en mg/coup) et la fraction de gaz brûlés dans le co llecteur d' admission (en %) .
L ' estimateur 1 du débit d' oxydes d' azote NOx comprend une cartographie 2 du débit d'oxydes d' azote NOx reliée en entrée à la vitesse de rotation N du moteur à combustion interne et au débit de carburant Qe. L ' estimateur 1 comprend également un moyen de correction 3 par fonction de forme en fonction de la fraction Xgb de gaz brûlés dans le collecteur d' admission. En variante (non représentée), l ' estimateur peut être conçu pour ne nécessiter que la vitesse de rotation du moteur (en tr/min), le débit total de carburant inj ecté (en mg/coup), le rapport d'une boîte de vitesses du véhicule automobile équipé du moteur (sans unité, par exemple de 1 à 6 pour une boîte à six rapports), et la fraction de gaz brûlés dans le co llecteur d ' admission (en %) . Il comprend alors une cartographie 2 du débit d 'oxydes d' azote NOx qui est reliée en entrée à la vitesse de rotation N du moteur, au débit de carburant Qe et au rapport BV de boîte de vitesses qui est engagé par le conducteur du véhicule
Un multiplicateur 4 est relié aux sorties de la cartographie 2 et du moyen de correction 3 et émet en sortie l ' estimation du débit d' oxydes d' azote NOx du moteur à combustion interne.
La cartographie 2 est fonction de la vitesse de rotation du moteur, notée N (en tr/min) et du débit de carburant noté Qe (en mg/coup) et peut être déterminée en fonction d' essais sur route, à vitesse de rotation du moteur constante, à couple constant et sans EGR.
En effet, après l ' analyse de nombreuses bases d' essais en stabilisé et en transitoire, pour un moteur donné et une calibration de contrôle donnée, les inventeurs se sont aperçus que la production d' oxydes d' azote NOx peut être considérée quasiment constante pour un régime et un débit de carburant donné.
Au cours d'une première étape, on détermine une valeur du débit d'oxydes d' azote NOx en fonction de la vitesse de rotation du moteur et du débit de carburant par l' intermédiaire de la cartographie 2 du débit d' oxydes d' azote NOx. La valeur du débit d 'oxydes d ' azote NOx peut, en outre, être déterminée en fonction d'un rapport BV de boîte de vitesses engagé sur le véhicule.
Au cours d'une deuxième étape, on corrige les valeurs de débit d' oxydes d' azote NOx obtenus de la cartographie lorsque l'EGR est activé en fonction d'une fonction de forme dépendant de la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d' admission. Sur les points de la cartographie, pour lesquels la recirculation des gaz d'échappement (acronyme anglais EGR pour « Exhaust Gaz Recirculation ») est active, les valeurs de débit d'oxydes d'azote NOx doivent être réduites. Pour cela, on utilise une fonction de forme fonction de la fraction Xgb de gaz brûlés dans le collecteur d'admission. On note que la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission est intimement liée au taux d'EGR.
Une telle fonction de forme peut être déterminée de la façon suivante. A partir de mesures du débit d'oxydes d'azote NOx à vitesse de rotation du moteur constante, à couple constant, et avec EGR, on détermine à nouveau le débit d'oxydes d'azote NOx pour les points correspondant aux points pour lesquels on a déterminé précédemment le débit d'oxydes d'azote NOx à vitesse de rotation du moteur constante, à couple constant, mais sans EGR. On enregistre sous forme de nuage de points, le ratio entre le débit d'oxydes d'azote NOx sans EGR et le débit d'oxydes d'azote NOx avec EGR en fonction de la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission. La courbe moyenne de ce nuage de points est la fonction de forme. On note que la fraction de gaz brûlés peut être reconstruite simplement à partir du taux d'EGR et de la richesse.
La principale difficulté dans cette estimation du débit d'oxydes d'azote NOx est de connaître précisément la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission Xgb.
Toutefois, il existe une relation simple entre la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission Xgb et la composition des gaz Fcol dans le collecteur d'admission (% de gaz frais):
Xgb = 1 - Fcol (Eq. 1) L'estimation de la composition des gaz Fcol dans le collecteur d'admission peut alors être déterminée par n'importe quel moyen direct ou indirect. On pourra toutefois se référer à la demande de brevet FR2973441 pour trouver un exemple d'une telle estimation de la composition des gaz Fcol dans le collecteur d'admission.
On pourra également utiliser le système de détermination de la fraction massique de gaz frais dans le collecteur d'admission décrit ci- après en relation avec les figures 2 et 3.
Sur la figure 2, on peut voir un groupe motopropulseur sur lequel une estimation de la fraction Fcol d'air frais dans les gaz du collecteur d'admission peut être réalisée. On peut donc voir un moteur à combustion interne 5 muni d'un collecteur d'admission 6 et d'un collecteur d'échappement 7 reliés ensemble par une conduite de recirculation partielle des gaz d'échappement à haute pression 8, munie d'une vanne, dite à haute pression, référencée 9.
Le collecteur d'échappement 7 est également relié à la turbine 10a d'un turbocompresseur 10. La turbine 10a est par ailleurs reliée à la conduite d'échappement 11, par l'intermédiaire d'un filtre à particules 12. Alternativement, un catalyseur du type piège à oxydes d'azote (Noxtrap) ou Catalyseur de Réduction Sélective d'oxydes d'azote (SCR) peut également être connecté en sortie ou en entrée du filtre à particules.
La conduite d'échappement 11 est reliée à une conduite de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression 13, munie d'une vanne, dite à basse pression, référencée 14. La conduite de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression 13 est reliée à son autre extrémité au compresseur 10b du turbocompresseur, par l'intermédiaire de la conduite d'admission d'air frais 15.
La fraction massique F de gaz frais est variable dans chacun des volumes de la ligne d'admission et d'échappement en fonction de la richesse dans la chambre de combustion, de l'ouverture de la vanne EGR HP 9 et de l'ouverture de la vanne EGR BP 14. On définit alors les fractions massiques de gaz frais dans chacun des volumes à haute pression et à basse pression. Les variables d'état utilisées dans l'observateur sont les suivantes : Favt : Fraction massique de gaz frais dans le collecteur d'échappement 7
Favc : Fraction massique de gaz frais en amont du compresseur
10b
Fcoi : Fraction massique de gaz frais dans le collecteur d'admission 6
Seule la fraction massique de gaz frais dans le collecteur d'échappement 7 peut être déterminée directement, soit par mesure grâce à une sonde de richesse, soir par un estimateur en fonction, notamment, des différents paramètres de fonctionnement du moteur.
L'évolution de ces trois fractions massiques peut être estimée de manière approchée par les équations suivantes.
R- T Aavt
Favt = (QB F∞1 -Qf PCO-(QB +Qf) F
P Ravt • T V T avt aJ
R •T ave
Favc = ^ QAIR -(1-FAVC)+QLEGR -(Favt -Favc)) (Eq.2)
P pr aavvee ■·VV aavvee
RR-· T T
F∞i — (Qavc ■ Favc ■ (t— td ) + QHEGR · Favt — QB · Fcol )
et
QB = Qair + QL QH = Qavc + QH
Avec :
R = Constante des gaz parfaits (J/K.kg)
T = Température (K)
P = Pression (Pa)
V = Volume (m3)
Q = Débit (Kg/s)
F = Fraction massique de gaz frais
avt = Collecteur d'échappement
ave = amont du compresseur
col = Collecteur d'admission
Qair = Débit d'air traversant le filtre à air (Kg/s)
QLEGR = Débit EGR BP (Kg/s) QHEGR = Débit E GR HP (Kg/s)
Qavc = Débit en amont du compresseur.
Qf = Débit de carburant (Kg/s)
PCO = Pouvoir comburivore
ta = Temps de retard entre l' amont du compresseur et le co llecteur d' admission.
Ces trois équations sont obtenues en réalisant un bilan de conservation de masse relatif à chacune des fractions massiques Favt, Fcoi, Favc. Un bilan de masse implique de soustraire les débits sortants de masse des débits entrants de masse. Il y a conservation de la masse si la quantité de masse entre l' entrée et la sortie du système reste constante malgré les débits entrants et sortants.
Il est à noter que dans le cas présent, les débits entrants et sortants ne représentent pas les débits totaux, mais uniquement les débits du gaz correspondant à la fraction massique F considérée. On considère ainsi les gaz provenant de l' amont du compresseur 10b, du co llecteur d' admission 6 et du collecteur d' échappement 7.
L ' équation de fraction massique Fcoi relative au co llecteur d' admission 6 fait intervenir un débit de masse en provenance du compresseur 10b correspondant à la somme du débit Qair dans la conduite d' air frais et le débit QLE GR d'EGR basse pression 1 3. Ce débit doit suivre un chemin relativement long, qui entraîne le retard ta que l' on cherche à déterminer.
On peut déterminer une valeur approchée de ce temps de retard ta en déterminant le temps de transport nécessaire pour remplir le vo lume entre l' amont du compresseur 10b et le co llecteur d' admission
6 avec un débit donné.
On définit la masse m de ce volume de la façon suivante :
P · V
m = (Eq. 4)
R T
On définit le temps de transport, équivalent au temps de retard ta, dans ce volume de la façon suivante : m P-V
(Eq
Qm R T Qm
Avec
Qm=débit massique
Toutefois, l'introduction de ce retard dans un calcul embarqué est extrêmement complexe. En effet, le temps de retard ta n'est pas constant ce qui a pour effet d'introduire une forte non linéarité dans les calculs. Les calculs non linéaires à dimension infinie étant très lourds, ils sont donc très longs à résoudre.
Pour éviter une telle situation, on va chercher à simplifier l'expression permettant d'obtenir le temps de retard.
Le retard de Favc dans l'expression de Fcoi est modélisé en appliquant une discrétisation sur le système de dimension infinie. Pour cela, on introduit une nouvelle équation Fi dans le système d'équation (Eq. 2). L'équation dynamique de Fi permet de modéliser de façon discrète l'espace compris dans les conduites entre le compresseur 10b et le collecteur d'admission 6. En d'autres termes, l'espace compris entre le compresseur 10b et le collecteur d'admission 6 est découpé en volumes Vi successifs, dans chacun desquels on détermine une fraction massique Fi. L'indice i varie ainsi de 1 à N, N étant le nombre total de discrétisations.
On remplace ensuite le temps de retard ta, dans l'expression de la fraction massique Fcoi relative au collecteur d'admission 6, par l'expression approchée suivante :
Favc-(t-td) = FN (Eq.6)
Cette équation revient à poser que la valeur de la fraction molaire de gaz frais en amont du compresseur est égale à la fraction massique Fi discrétisée pour la dernière valeur i=N.
On pose ensuite comme hypothèse, que dans tous ces volumes de contrôle Vi, la fraction massique Fi est différente, mais que les pressions Pi et températures Ti sont identiques et égales respectivement à la pression Pcoi et à la température Tcoi dans le collecteur d'admission.
On pose également comme hypothèse que le débit Qavc en amont du compresseur 10b reste égal à la somme du débit Qair dans la conduite d'admission d'air frais et du débit Qiegr de l'EGR basse pression 13.
Cela implique de réécrire les équations (Eq. 2) de fraction massique de la façon suivante :
Favt = (QB Fco1 -Qf PCO-(QB +Qf )-Fj
R · T
Favc = ~~ (Q air ' (l _ ^avc ) + Q ' (^avt ~~ ^avc ))
(Eq.7) -F )
R · T
FCol = (Qavc 'FN + QH ' Favt — QB ' F∞l )
Avec :
Fi : fraction massique discrétisée
V, = Vsurai / N
VSurai : volume entre l'amont du compresseur et le collecteur d'admission
Toutefois, le système d'équation (Eq. 7) demeure non linéaire, et donc difficilement intégrable dans un calculateur embarqué. Pour contourner cette difficulté, la méthode des systèmes linéaires à paramètres variants (acronyme « LPV ») est appliquée. Cette méthode permet d'obtenir une solution approchée d'une équation non linéaire en résolvant un système d'équations linéaires.
Pour cela, on réécrit le système d'équation (Eq.7) Favt =P1 Fcol -Qf .Ρ0Ο-(ρ1 +ρ2) Ε
P (! " Favc )+ P3 " (Favt " Favc ) (Eq.8)
Fcol =P5 "FN +P6 -Favt "(P5 +P6)-Fcol
Avec :
R■ T ^avt
P2 =^^Qf
PPaavvtt •V * vaavvtt
R■ T
= R Taavvcc Q
F3 T r VLEGR
r P aavvcc ■V aavvcc (Eq.9)
= RR TTaavvcc Q
R · T 1col
Pô — 7 HEGR
Les valeurs pi à p6 sont également des paramètres variant du modèle linéaire.
En tenant compte de la réécriture des équations décrivant le système à l'équation Eq.8 et des équations Eq.9, le système peut être modélisé par des équations prenant la forme suivante :
X = A(p).X + W(p)
Y = C X
Avec :
p : les paramètres variant du modèle linéaire,
X : vecteur des variables d'état,
X : vecteur des dérivées par rapport au temps des variables d'état,
C : la matrice de sortie, A(p) : première matrice d' état du système, et
W(p) : deuxième matrice d' état du système.
Les variables d' états sont comprises dans le vecteur X suivant : X = [Favt Favc Ft F2 ... F FN Fcol ]T (Eq. 1 1 )
Les variables d' états correspondent aux fractions massiques dans chacun des volumes de contrôles définis entre l' amont du compresseur 10b et le collecteur d' admission 6.
La variable d' état Fi définie dans les équations Eq. 7 et Eq. 8, prend ici des valeurs discrètes allant de i= l à i=N.
La matrice de sortie « C » est définie de la façon suivante : C = [l 0 · · · 0] (Eq. 12) Cette matrice C permet de reconstruire la fraction massique Favt objet de la discrétisation à partir des différentes fractions massiques Fi qui sont aussi, on le rappelle, des variables d' état comprises dans le vecteur X. L' équation Y=CX permet ainsi de faire converger le système, Favt étant la seule valeur du système dont on dispose de la valeur.
Il existe une relation directe entre Favt et le vecteur d' état X. En effet, le premier scalaire du vecteur des variables d' état X n'est autre que la fraction massique Favt.
Il est ainsi possible de reformuler l' équation Eq. 10 sous la forme d'un observateur prenant la forme suivante :
Χ = Α(ρ) · Χ + W(P) + L(Y - Y) (Eq. 13)
Avec
L : une matrice de gain
X = la dérivée temporelle des valeurs de l' observateur pour le vecteur X
X = les valeurs de l 'observateur pour le vecteur X
Y = la valeur de l 'observateur pour la valeur de contrôle Afin de garantir un bon niveau de robustesse de l'observateur, la matrice de gain «L» est choisie de sorte que les conditions suivantes soient respectées sur le polytope défini par les valeurs extrêmes, tant minimales que maximales des paramètres pi à p6.
A; T P + P A; + CT Y + YT C + I < 0
X > W1/2 Y P 1 · YT · w1/2
min{Tr(VP) + Tr(x)} (Eq. 14)
P > 0
L = Y P 1
Ce qui est équivalent à la représentation suivante : A; T P + P A; + CT · Y + YT · C + I < 0
min{Tr(VP) + Tr(x)} (Eq. 15)
P > 0
L = Y P 1
Avec cet observateur, il est possible d'obtenir une estimation stable de la fraction massique de gaz frais. La figure 3 illustre un système de détermination de la fraction massique de gaz frais basé sur les équations précédentes.
Un soustracteur 16 reçoit en entrée la valeur de la fraction massique Favt de gaz frais dans le collecteur d'échappement 7, mesurée ou estimée, ainsi que la valeur de l'observateur pour cette même fraction massique Favt par application de l' équation Eq. 10.
Un moyen de détermination 17 du gain de l'observateur reçoit en entrée l' écart entre la valeur mesurée et la valeur de l'observateur de la fraction massique Favt. Il détermine la matrice de gain L par application de l'équation Eq. 15 puis le terme L(Y-Yj de l'équation Eq. 16.
Un premier moyen de calcul 19 détermine la première matrice d'état A(p) en fonction des équations Eq. 8 et Eq. 10, tandis qu'un deuxième moyen de calcul 20 détermine la deuxième matrice d'état W(p) en fonction également des équations Eq.8 et Eq. 10.
Pour cela, le premier moyen de calcul 19 et le deuxième moyen de calcul 20 reçoivent en entrée la mesure Pcoi de la pression dans le collecteur d'admission, la mesure Tcoi de la température dans le collecteur d'admission, la mesure du débit d'air admis Qair, la mesure du débit QHEGR de l'EGR HP, la mesure Favt de la richesse dans le collecteur d'échappement, l'estimation du débit QLEGR de l'EGR BP, l'estimation Pavc de la pression en amont du compresseur, l'estimation Tavc de la température en amont du compresseur et la consigne Qf de débit de carburant imposée par le contrôle du moteur.
La mesure du débit d'air admis Qair peut être réalisée par exemple par un débitmètre disposé au niveau du filtre à air.
La mesure du débit QHEGR de l'EGR HP peut être effectuée par différence de pression aux bornes de la vanne EGR HP.
En fonction de ces valeurs, le premier moyen de calcul 19 et le deuxième moyen de calcul 20 déterminent les valeurs pi à p6 par application des équations Eq.9.
Le premier moyen de calcul 19 et le deuxième moyen de calcul
20 déterminent ensuite respectivement les matrices W(p) et A(p) par application des équations Eq.8 et Eq. 10.
Un sommateur 18 reçoit le terme L(Y-Y) du moyen de détermination 17, la première matrice d'état A(p) du premier moyen de calcul 19 et la deuxième matrice d'état W(p) du deuxième moyen de calcul 20.
Un moyen d'intégration 21 reçoit du sommateur 18 un vecteur
X des dérivées temporelles des variables observées issu de l'équation Eq. 13.
Un troisième moyen de calcul 22 reçoit du moyen d'intégration
21 un vecteur des variables observées X et émet en sortie la valeur de la fraction massique Fc o i au niveau du collecteur d' admission par application des équations Eq. 1 1 et Eq. 13.
Le vecteur des variables observées X est également transmis au deuxième moyen de calcul 20 et à un quatrième moyen de calcul 23 . Le quatrième moyen de calcul 23 émet la valeur de l'observateur de la fraction massique Favt à destination du soustracteur 16 par application de l ' équation Eq. 10.
On peut ainsi estimer la fraction massique Fc oi , déduit du vecteur des variables observées X, à partir de la différence entre la mesure et l ' estimation de la fraction massique Favt = Y.
Le choix du nombre de discrétisations « N » dépend:
- du temps de calcul disponible, car pour chaque augmentation de « N », on introduit une nouvelle équation d' état,
- de la précision souhaitée pour estimer la fraction massique F coi en régime transitoire,
- de la robustesse de l ' estimation, notamment sur les très forts régimes transitoires avec le risque d' oscillations pour des variations brutales d' entrée (de type créneaux) .
Pour l ' application décrite, la valeur « N = 3 » semble un bon compromis pour les prestations souhaitées avec les contraintes imposées.
Il est ainsi possible d' estimer correctement la fraction massique de gaz frais (ou brûlés) dans le co llecteur d' admission d 'un moteur équipé d'un EGR basse pression. Il est notamment possible de prendre en compte le retard des phénomènes de transport dans la ligne d' admission. Cette prise en compte du retard dans l'observateur permet de garantir un bon niveau de prédiction. De plus, le passage par l ' approche LPV et la définition de stabilité sur le polytope défini par celui-ci garantit la robustesse de l'observateur. Cela permet d' avoir une estimation même dans les cas critiques de roulage par rapport aux so lutions connues .
Ainsi, au cours de la deuxième étape, avant l ' application de la fonction de forme pour corriger les débits d' oxydes d' azote NOx, on détermine la fraction massique de gaz frais Fco l afin ensuite de déterminer la valeur de la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission Xgb.
Cela implique que le système de détermination de la fraction massique de gaz frais est connecté en entrée d'un soustracteur apte à déterminer la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission Xgb à partir de la fraction massique de gaz frais Fcol par application de l'équation Eq. 1. La sortie du soustracteur est alors connectée à l'entrée du moyen de correction 3. On notera que le système de détermination de la fraction massique de gaz frais et le soustracteur ne sont pas illustrés sur la figure 1.
Le système de détermination de la fraction massique de gaz frais est préalablement calibré afin d'obtenir des valeurs cohérentes, la calibration étant réalisée en fournissant les grandeurs géométriques de la chaîne d'air du moteur à l'étude.
Le débit des oxydes d'azote NOx est ainsi estimé à partir de la mesure de richesse d'échappement, des grandeurs de contrôle moteur comme le débit carburant et l'avance à l'allumage et de l'estimation de la composition des gaz dans le collecteur d'admission.
Selon un autre mode de réalisation illustré par la figure 4, l'estimateur 1 du débit d'oxydes d'azote NOx comprend un moyen d'estimation 24 par relation algébrique remplaçant la cartographie 2 et le moyen de correction 3 par fonction de forme. Le moyen d'estimation 24 permet de prendre en compte plus de phénomènes afin d'accroître le niveau de prédiction. La relation algébrique est de la forme suivante :
NOx = min[F1,F2]-Qe (Eq. 16)
Fj = (a-R + b)
F2 =(a + p-Qe + x-Qe2 +ô-Qe3)-^-exp(v-Xgb))-(ro + 9-ADV)
Avec :
a, b, α, β, χ, δ, μ, ν, θ, ω : des paramètres de l'estimateur
Qe : débit de carburant
R : richesse
Xgb : fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission ADV : phase de l'injection principale Les entrées du moyen d'estimation 24 par relation algébrique sont la richesse R, le débit de carburant Qe (en mg/coup), la fraction Xgb de gaz brûlés dans le collecteur d'admission, et la phase ADV de l'injection principale.
Comme pour le premier mode de réalisation, la fraction Xgb de gaz brûlés est déterminée à partir de l'équation Eq. 1 à partir de la valeur Fcol provenant du système de détermination de la fraction massique de gaz frais.
D'après la relation algébrique (Eq. 16), on peut voir que le taux d'oxydes d'azote correspond à la valeur minimale parmi les valeurs prises par deux fonctions, notées Fi et F2. La première fonction Fi dépend uniquement du débit de carburant Qe et de la richesse R. La seconde fonction F2 dépend du débit de carburant Qe, du phasage de l'injection principale ADV et de la fraction de gaz brûlés Xgb.
Lors de la calibration du moyen d'estimation 24, on détermine les paramètres de cette relation algébrique en comparant le débit des oxydes d'azote NOx mesuré au débit des oxydes d'azote NOx modélisé, pour des valeurs communes de richesse R, de débit de carburant Qe, de fraction Xgb de gaz brûlés dans le collecteur d'admission, et de phase ADV de l'injection principale. A titre d'exemple, les valeurs prises par les coefficients de cette expression sont généralement les suivantes:
a=-0.0865, b=0.1023
α=-0.020, β=0.000496, χ=-1.016ε-6, δ=0.7983ε-7
μ=3.7121, ν=-0.1121
ω =1.966, θ =0.0301
Le niveau de résultat des deux modes de réalisation des estimateurs est sensiblement équivalent.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d'estimation du débit d'oxydes d'azotes dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne pour véhicule automobile muni d'au moins un circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement et d'au moins un système de retraitement des gaz d'échappement, le débit d'oxydes d'azotes étant estimé en amont de systèmes de retraitement des gaz d'échappement, caractérisé par le fait qu'il comprend
un système de détermination de la fraction massique de gaz frais,
un soustracteur apte à déterminer la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission à partir de la fraction massique de gaz frais, et
un estimateur (1) du débit d'oxydes d'azote en fonction de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne et de la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission.
2. Système selon la revendication 1, dans lequel l'estimateur
(1) du débit d'oxydes comprend une cartographie (2) du débit d'oxydes d'azote reliée en entrée à la vitesse de rotation du moteur à combustion interne et au débit de carburant, ainsi qu'un moyen de correction (3) par fonction de forme en fonction de la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission, et un multiplicateur (4) relié en entrée aux sorties de la cartographie (2) et du moyen de correction (3), apte à émettre en sortie l'estimation du débit d'oxydes d'azote du moteur à combustion interne.
3. Système selon la revendication 2, dans lequel la cartographie
(2) du débit d'oxydes d'azote est en outre reliée en entrée à un rapport (BV) de boîte de vitesses engagé sur le véhicule.
4. Système selon la revendication 1, dans lequel l'estimateur (1) du débit d'oxydes d'azote comprend un moyen d'estimation (24) par relation algébrique fonction de la richesse, du débit de carburant, de la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission, et de la phase de l'injection principale.
5. Procédé d'estimation du débit d'oxydes d'azotes dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne pour véhicule automobile muni d'au moins un circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement et d'au moins un système de retraitement des gaz d'échappement, le débit d'oxydes d'azotes étant estimé en amont de systèmes de retraitement des gaz d'échappement, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes :
on estime une valeur de la fraction massique de gaz frais, on détermine la valeur de la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission en fonction de la fraction massique de gaz frais, et
on détermine une valeur du débit d'oxydes d'azote en fonction de la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission et du débit de carburant.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel on détermine le débit d'oxydes d'azote en fonction d'une cartographie fonction de la vitesse de rotation du moteur et du débit de carburant, puis
on corrige les valeurs de débit d'oxydes d'azote en fonction d'une fonction de forme dépendant de la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la cartographie est en outre fonction d'un rapport de boîte de vitesses engagé sur le véhicule.
8. Procédé selon la revendication 5, dans lequel on détermine le débit d'oxydes d'azote en fonction d'une relation algébrique et du débit de carburant, de la richesse, du phasage de l'injection principale et de la fraction de gaz brûlés.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel, à partir de mesures de débit d'oxydes d'azote à vitesse de rotation du moteur constante, à couple constant, et avec recirculation partielle des gaz d'échappement, on détermine le débit d'oxydes d'azote pour des points de fonctionnement correspondant aux points de fonctionnement pour lesquels on a déterminé précédemment le débit d'oxydes d'azote sans recirculation partielle des gaz d'échappement, on mémorise le ratio entre le débit d'oxydes d'azote sans recirculation partielle des gaz d'échappement et le débit d'oxydes d'azote avec recirculation partielle des gaz d'échappement pour un ensemble de valeurs de la fraction de gaz brûlés dans le collecteur d'admission, et
on détermine la fonction de forme comme étant la fonction moyenne de l'ensemble de ces points.
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