FR2947007A1

FR2947007A1 - Procede et systeme de commande d'un moteur avec estimation dynamique du debit d'air frais d'alimentation.

Info

Publication number: FR2947007A1
Application number: FR0954277A
Authority: FR
Inventors: Laurent Fontvieille; Vincent Talon; Guillaume Martin
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Horse Powertrain Solutions SL
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2010-12-24
Anticipated expiration: 2029-06-23
Also published as: FR2947007B1

Abstract

Système de commande du fonctionnement d'un moteur à combustion interne (1) de véhicule automobile équipé d'un turbocompresseur (6) et d'une boucle (16) de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression (EGR BP), le système comprenant une unité électronique de contrôle (20) (UCE) dotée de moyens de calcul, un capteur (22) de la pression des gaz dans le collecteur d'admission (4) du moteur, un capteur (24) de la température des gaz dans le collecteur d'admission (4) du moteur, un débitmètre (13) de mesure du débit d'air frais en amont du turbocompresseur (6). Les moyens de calcul comprennent : des moyens (26, 27) pour calculer le débit et la masse des gaz admis dans le moteur à partir des valeurs mesurées par les deux capteurs précités; des moyens (28) pour calculer le taux de gaz d'échappement recyclés dans le moteur à partir du débit et de la masse des gaz admis dans le moteur et du débit d'air frais mesuré par le débitmètre (13) ; et des moyens (29) pour déduire le débit d'air admis dans le moteur à partir du résultat des calculs précédents.

Description

B09-0587FR ù AxC/EVH

Société par Actions Simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Procédé et système de commande d'un moteur avec estimation dynamique du débit d'air frais d'alimentation Invention de : FONTVIEILLE Laurent TALON Vincent MARTIN Guillaume

Procédé et système de commande d'un moteur avec estimation dynamique du débit d'air frais d'alimentation La présente invention se rapporte au domaine du contrôle ou de la commande du fonctionnement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, en particulier d'un moteur de type Diesel, suralimenté au moyen d'un turbocompresseur. Le contrôle ou la commande d'un moteur à combustion interne consiste à gérer le fonctionnement du moteur au moyen d'un ensemble de capteurs et d'actionneurs. Les différentes lois de commande comprenant des stratégies logicielles et des paramètres de caractérisation ou de calibration du moteur sont contenues dans un calculateur embarqué dans le véhicule généralement appelé Unité de Contrôle Electronique (UCE).

La quantité d'oxydes d'azote produite par un moteur à combustion interne dépend de la composition du mélange réactif dans les cylindres du moteur en air, en carburant et en gaz inertes. Ces gaz inertes ne participent pas à la combustion et proviennent d'une recirculation partielle des gaz d'échappement vers le circuit d'admission. Cette recirculation partielle des gaz d'échappement (dits EGR pour Exhaust Gas Recirculation ), est assurée en mettant en communication le circuit d'échappement et le circuit d'admission par une section de passage dont la dimension peut être régulée par une vanne commandée (dite vanne EGR).

Dans certains cas, on utilise une recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression (dits EGR BP ). L'entrée du circuit de recirculation partielle est dans ce cas piquée dans la ligne d'échappement en aval de la turbine du turbocompresseur et, lorsqu'un filtre à particules est monté dans la ligne d'échappement, en aval du filtre à particules. La sortie du circuit de recirculation partielle est piquée, quant à elle, dans la conduite d'amenée d'air frais, en amont du compresseur du turbocompresseur. La commande de débit des gaz d'échappement partiellement recyclés est effectuée à l'aide d'un volet d'échappement monté dans la ligne d'échappement en aval du piquage d'entrée du circuit de dérivation, et par une vanne commandée montée dans le circuit de recirculation lui-même. Dans d'autres cas, on utilise au contraire un recyclage partiel de gaz d'échappement à haute pression (dits EGR HP ), qui est obtenu au moyen d'un circuit de recirculation à haute pression dont l'entrée est piquée immédiatement à la sortie du collecteur d'échappement en amont de la turbine du turbocompresseur, et dont la sortie est piquée immédiatement avant le collecteur d'admission, et donc en aval du compresseur dans une zone à haute pression. La commande du débit de ces gaz d'échappement recyclés à haute pression est effectuée au moyen d'un volet d'admission commandé, monté dans la conduite d'admission en amont du piquage du circuit de dérivation des gaz d'échappement partiellement recyclés, et une vanne commandée, montée directement dans le circuit de dérivation (dite vanne EGR HP ). On peut également envisager de combiner un recyclage partiel de gaz d'échappement à basse pression et à haute pression en prévoyant sur un même moteur deux circuits de dérivation, comme indiqué précédemment. L'ensemble des gaz d'échappement recyclés (EGR) permet de faire baisser la quantité d'oxydes d'azote à l'échappement mais risque d'augmenter les fumées si le taux des gaz d'échappement recyclés (EGR) est trop élevé. I1 est donc important de maintenir le débit des gaz d'échappement recyclés à la valeur juste nécessaire pour obtenir le meilleur compromis entre la diminution des oxydes d'azote et l'augmentation des fumées. L'information concernant le débit d'air admis dans le moteur permet, au moyen des stratégies logicielles contenues dans l'unité électronique de commande, de réguler les différentes vannes et volets de façon à obtenir le débit souhaité pour les gaz d'échappement recyclés. La mesure du débit d'air frais, effectuée en amont du circuit d'admission du moteur, ne tient pas compte des variations dynamiques du débit d'air frais admis dans le moteur selon le fonctionnement de celui-ci. I1 en résulte des risques d'émission de fumées en périodes transitoires, par exemple lorsque le conducteur du véhicule, souhaitant la puissance maximale du moteur, appuie à fond sur la pédale d'accélérateur. La demande de brevet FR 2 910 929 propose une estimation du débit d'air entrant dans un moteur équipé de deux circuits de recirculation des gaz d'échappement EGR à haute pression et basse pression, sans l'aide d'un débitmètre. Mais la solution proposée dans cette demande de brevet est lourde à mettre en oeuvre, sensible et peu robuste vis-à-vis des dispersions sur l'ensemble de capteurs utilisés.

Une autre solution est décrite dans la demande de brevet français FR 2 789 731, qui propose une méthode d'estimation du débit d'air frais à partir du régime du moteur, de la pression et de la température d'air dans le collecteur d'admission, le débit des gaz d'échappement recyclés à haute pression étant estimé à l'aide de la position de la vanne EGR en appliquant la formule de Barré de Saint-Venant. Une telle méthode n'est pas satisfaisante lorsqu'un filtre à particules, par exemple, est monté dans la ligne d'échappement, ce qui entraîne l'existence d'une contrepression variable à l'échappement. La demande de brevet français FR 2 824 596 cherche à améliorer cette méthode en tenant compte de la différence de pression aux bornes de la vanne EGR dans le circuit de recirculation des gaz d'échappement à haute pression lors de l'application de la formule de Barré de Saint-Venant. Toutefois, on constate une forte sensibilité du modèle lorsque les pressions aux bornes de la vanne EGR sont très proches, ce qui est le cas pour la majorité des points de fonctionnement du moteur. On retrouve les mêmes inconvénients dans un certain nombre de méthodes d'estimation du débit des gaz d'échappement recyclés à haute pression décrites dans les demandes de brevets français FR 2 833 648, FR 2 833 649 et dans la demande de brevet européen EP 1 024 262. On connaît encore, par les brevets US 5 270 935 et US 5 273 019, des méthodes de détermination du débit d'air entrant dans un moteur, et du débit des gaz d'échappement recyclés à haute pression, qui nécessitent des calculs complexes, difficilement intégrables dans des calculateurs embarqués sur un véhicule en raison de la taille de la mémoire requise et du temps de calcul important nécessaire. La présente invention a pour objet de résoudre ces difficultés et de proposer un procédé et un système de commande du fonctionnement d'un moteur à combustion interne dans lequel une estimation fiable du débit d'air admis dans le moteur peut être obtenue d'une manière simple, sans qu'il soit nécessaire de rajouter des capteurs ou des éléments supplémentaires, et moyennant des temps de calcul réduits.

Selon un premier aspect, il est proposé un système de commande du fonctionnement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, en particulier un moteur de type Diesel, équipé d'un turbocompresseur et d'une boucle de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression (EGR BP). Le système comprend une unité électronique de contrôle (UCE) dotée de moyens de calcul, un capteur de la pression des gaz dans le collecteur d'admission du moteur, un capteur de la température des gaz dans le collecteur d'admission du moteur et un débitmètre de mesure du débit d'air frais en amont du turbocompresseur.

Les moyens de calcul comprennent : des moyens pour calculer le débit et la masse des gaz admis dans le moteur à partir des valeurs mesurées par les deux capteurs précités ; des moyens pour calculer le taux de gaz d'échappement recyclés dans le moteur à partir du débit et de la masse des gaz admis dans le moteur et du débit d'air frais mesuré par le débitmètre ; et des moyens pour déduire le débit d'air admis dans le moteur à partir du résultat des calculs précédents. On peut ainsi obtenir de manière simple une estimation dynamique du débit d'air frais entrant dans un moteur, en particulier un moteur de type Diesel, équipé d'un circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression. Cette estimation peut ensuite être utilisée pour la commande du moteur en limitant au maximum la quantité de carburant injecté dans le moteur, ce qui permet de réduire les émissions de particules à l'échappement. L'unité de contrôle électronique peut également utiliser cette valeur estimée du débit d'air frais entrant dans le moteur comme valeur de réglage pour piloter les vannes et volets commandés qui permettent la régulation du débit total des gaz d'échappement recyclés. De préférence, les moyens pour calculer le taux de gaz d'échappement recyclés dans le moteur sont capables de procéder à un fractionnement du volume d'admission traversé par les gaz d'échappement recyclés à basse pression (EGR BP) et de calculer successivement le taux de gaz d'échappement recyclés dans chaque volume fractionné.

Le nombre de volumes fractionnés peut être déterminé en fonction de la période de calcul et du débit maximal des gaz dans le moteur. Une telle fragmentation du volume d'admission traversé par les gaz d'échappement recyclés permet de tenir compte de manière simple de la dynamique et du temps de transfert des gaz d'échappement dans le circuit d'admission. Le système de commande peut également, dans un autre mode de réalisation, être adapté à un moteur à combustion interne, en particulier un moteur de type Diesel, comportant en outre une boucle de recirculation partielle des gaz d'échappement à haute pression (EGR HP). Dans ce cas, les moyens de calcul comprennent en outre : des moyens pour calculer le débit des gaz à l'entrée du collecteur d'admission à partir du débit des gaz admis dans le moteur et d'une valeur du débit des gaz d'échappement recyclés à haute pression (EGR HP) ; des moyens pour calculer le taux de gaz d'échappement recyclés à basse pression à l'entrée du collecteur d'admission à partir du débit des gaz à l'entrée du collecteur d'admission et de la masse des gaz admis dans le moteur ; des moyens pour calculer la masse d'air à l'entrée du collecteur d'admission à partir du taux de gaz d'échappement recyclés à basse pression à l'entrée du collecteur d'admission et du débit d'air frais mesuré par le débitmètre ; les moyens pour calculer le taux de gaz d'échappement recyclés dans le moteur tenant compte de la masse d'air calculée à l'entrée du collecteur d'admission.

Selon un deuxième aspect, il est également proposé un procédé de commande du fonctionnement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile équipé d'un turbocompresseur et d'une boucle de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression (EGR BP), en particulier un moteur de type Diesel, dans lequel: on calcule le débit et la masse des gaz admis dans le moteur à partir de valeurs mesurées de la pression et de la température des gaz dans le collecteur d'admission du moteur ; on calcule le taux de gaz d'échappement recyclés dans le moteur à partir du débit et de la masse des gaz admis dans le moteur et du débit d'air frais mesuré en amont du turbocompresseur ; et on déduit le débit d'air admis dans le moteur à partir du résultat des calculs précédents. De préférence, pour calculer le taux de gaz d'échappement recyclés dans le moteur, on procède à un fractionnement du volume d'admission traversé par les gaz d'échappement recyclés à basse pression (EGR BP) et on calcule successivement le taux de gaz d'échappement recyclés dans chaque volume fractionné. Le nombre de volumes fractionnés peut être déterminé en fonction de la période de calcul et du débit maximal des gaz dans le moteur. Dans le cas d'un moteur à combustion interne comportant également une boucle de recirculation partielle des gaz d'échappement à haute pression (EGR HP), en particulier un moteur de type Diesel : on calcule le débit des gaz à l'entrée du collecteur d'admission à partir du débit des gaz admis dans le moteur et d'une valeur du débit des gaz d'échappement recyclés à haute pression (EGR HP) ; on calcule le taux de gaz d'échappement recyclés à basse pression à l'entrée du collecteur d'admission à partir du débit des gaz à l'entrée du collecteur d'admission et de la masse des gaz admis dans le moteur ; on calcule la masse d'air à l'entrée du collecteur d'admission à partir du taux de gaz d'échappement recyclés à basse pression à l'entrée du collecteur d'admission et du débit d'air frais mesuré ; et on tient compte de la masse d'air calculée à l'entrée du collecteur d'admission pour le calcul du taux de gaz d'échappement recyclés dans le moteur.

L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement les principaux éléments d'un moteur à combustion interne équipé d'un turbocompresseur et d'une boucle de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression (EGR BP) et son système de commande ; - la figure 2 illustre schématiquement les principaux éléments d'un moteur à combustion interne équipé d'un turbocompresseur et de deux boucles de recirculation partielle de gaz d'échappement, l'une à haute pression (EGR HP), et l'autre à basse pression (EGR BP) ainsi que son système de commande ; - la figure 3 illustre schématiquement les principales étapes de calcul permettant d'aboutir à l'estimation dynamique recherchée du débit d'air admis dans un moteur tel qu'illustré sur la figure 1, comportant uniquement une recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression (EGR BP) ; - la figure 4 illustre plus particulièrement un mode de fractionnement du volume d'admission en plusieurs volumes dans une réalisation préférée du calcul du taux des gaz d'échappement recyclés à basse pression (EGR BP) ; et - la figure 5 illustre schématiquement les principales étapes de calcul permettant d'aboutir à une estimation dynamique du débit d'air admis dans un moteur tel qu'illustré sur la figure 2 comportant deux boucles de recirculation partielle des gaz d'échappement, l'une, à basse pression et l'autre à haute pression.

Tel qu'il est illustré sur la figure 1, un moteur à combustion interne 1, du type Diesel, comporte un bloc moteur 2 présentant quatre cylindres 3, un collecteur d'admission 4 qui permet l'introduction dans les cylindres 3 du mélange comburant, et un collecteur d'échappement 5 pour les gaz brûlés. Les différentes branches du collecteur d'admission 4 et du collecteur d'échappement 5 se connectent à chacun des cylindres 3. Un turbocompresseur 6 se compose d'une turbine 7, à géométrie variable dans l'exemple illustré, disposée en sortie du collecteur d'échappement 5, et d'un compresseur 8 disposé en entrée du collecteur d'admission 4, avec interposition d'un échangeur de chaleur 9, qui a pour objet de récupérer une partie de la chaleur des gaz comprimés par le compresseur 8. La turbine 7 et le compresseur 8 sont montés sur le même arbre mécanique commun 10, de sorte que la turbine, mise en mouvement par les gaz chauds issus de la combustion, entraîne le compresseur 8, qui peut alors comprimer les gaz d'admission. L'air frais traverse tout d'abord un filtre à air 11 avant d'être amené par un conduit 12 muni d'un débitmètre 13 jusqu'à l'entrée du compresseur 8. Un filtre à particules 14 est monté dans la ligne d'échappement 15, en aval de la turbine 7. Le filtre à particules 14 permet de réduire la quantité de particules rejetées dans l'atmosphère. Un tel filtre à particules peut être constitué d'un ensemble de microcanaux dans lesquels une grande partie des particules se trouvent piégées. Une fois le filtre plein, on procède à sa régénération, qui consiste à brûler les particules par une élévation de température appropriée. Le débit des gaz admis dans le collecteur d'admission peut être régulé au moyen d'un volet d'admission 4a d'orientation réglable, monté dans la conduite d'admission 4b en aval de l'échangeur 9. Une boucle de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression (EGR BP) comprend un conduit de dérivation 16, qui fait communiquer la ligne d'échappement 15 en aval du filtre à particules 14 avec le conduit d'admission en air frais 12 à travers un dispositif de refroidissement 17.Le conduit 16 est muni d'une vanne commandée 18 qui permet de réguler le débit des gaz d'échappement recyclés, et qui est généralement appelée vanne EGR BP . Un volet d'échappement d'orientation réglable 19, est monté dans la ligne d'échappement 15, en aval du piquage du conduit de dérivation 16, c'est-à-dire également en aval du filtre à particules 14. Selon sa position, le volet d'échappement 19 permet de faire varier la différence de pression dans la boucle de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression, et donc de faire varier le taux de ces gaz d'échappement recyclés à basse pression. On a également représenté sur la figure 1, très schématiquement, une unité électronique de commande (UCE) référencée 20, laquelle est capable de recevoir des signaux en provenance de différents capteurs, et de procéder à différents calculs afin de commander le fonctionnement du moteur. Afin de simplifier la présente description, on n'a représenté sur la figure 1 que les connexions ayant un rapport avec la présente invention. C'est ainsi que l'unité électronique de commande 20 reçoit l'information correspondant au débit d'air frais Qair, mesuré par le débitmètre 13, et amené par la connexion 21. De la même manière, un capteur de pression 22, monté dans le collecteur d'admission 4 en aval du volet d'admission 4a, permet de mesurer la pression dans le collecteur d'admission 4, pression qui est notée Peoll, et qui est amenée à l'unité électronique de commande 20 par la connexion 23. Un capteur de température 24 permet de déterminer la température dans le collecteur d'admission 4, en aval de l'échangeur 9, notée Tape, et amenée par la connexion 25 à l'entrée de l'unité électronique de commande 20. L'unité électronique de commande 20 pilote le volet 4a par la connexion 4c, la géométrie de la turbine 7 par la connexion 7a, le volet 18 par la connexion 18a et le volet 19 par la connexion 19a. L'unité électronique de commande 20 comprend notamment des moyens 26 pour calculer le débit des gaz admis dans le moteur 1, des moyens 27 pour calculer la masse des gaz admis dans le moteur 1, des moyens 28 pour calculer le taux de gaz d'échappement recyclés à basse pression (EGR BP) dans le moteur 1, et des moyens 29 pour estimer le débit d'air dynamique admis dans le moteur 1 à partir du résultat des calculs précédents. La figure 2 illustre schématiquement les principaux éléments d'un système de commande du fonctionnement d'un moteur à combustion interne, qui comprend les mêmes éléments portant les mêmes références que sur la figure 1. Toutefois, dans ce mode de réalisation, le moteur comporte, en plus, une boucle de recirculation partielle des gaz d'échappement à haute pression (EGR HP) constituée par une dérivation 30 qui fait communiquer le collecteur d'échappement 5 en amont de la turbine 7, via un dispositif de refroidissement 31, avec le collecteur d'admission 4 en aval du volet d'admission 4a. La dérivation 30 comprend également une vanne commandée 32, dite vanne EGR HP , capable de modifier le débit des gaz d'échappement recyclés par la dérivation 30. La commande de position de la vanne 32 est faite par l'unité électronique de commande 20, par l'intermédiaire de la connexion 33. Le moteur illustré sur la figure 2 comporte donc les deux types de recirculation partielle de gaz d'échappement, à savoir à haute pression (EGR HP) par la dérivation 30, et à basse pression (EGR BP) par la conduite de dérivation 16. La figure 3 illustre les principales étapes d'un procédé de commande du fonctionnement du moteur à combustion interne illustré sur la figure 1, équipé d'une boucle de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression (EGR BP). Le procédé est mis en oeuvre par le système illustré sur la figure 1, étant entendu que les moyens de calcul compris dans l'unité électronique de commande 20, illustrés sur la figure 1 peuvent être remplacés par un logiciel qui effectue successivement les différents calculs nécessaires à l'estimation du débit d'air admis dans le moteur. Pour la mise en oeuvre du procédé de commande de la présente invention à l'aide du système de commande qui vient d'être décrit, il n'est pas nécessaire d'installer des capteurs supplémentaires. L'unité électronique de commande reçoit simplement les informations provenant du débitmètre 13 qui fournit le débit d'air Qair, du capteur de pression 22, qui donne la valeur de la pression dans le collecteur Peoll, et du capteur de température 24 qui fournit la température à la sortie de l'échangeur 9 Tape. On peut faire les hypothèses suivantes : - le volet d'admission 4a est ouvert, - la température dans tout le circuit d'admission est égale à la température en aval de l'échangeur 9, soit Tape, et 5 (Formule 1) avec Symboles Descriptions Valeur Unités R Constante de l'air 287 J/kgK Vadm Volume entre le - 3 débitmètre 13 et l'entrée m du moteur 1 Peoll Pression dans le Pa collecteur 4 Tape Température après _ K l'échangeur 8 Par ailleurs, le débit des gaz admis dans le moteur peut calculé par la formule suivante : Penn Veyi N Penn R Tape 2 60~r N'R•Tape avec Symboles Descriptions Valeur Unités R Constante de l'air 287 J/kg/K Vu' Cylindrée du moteur - m3 N Régime de rotation du moteur - tr/min Tir Rendement volumétrique du - - moteur exprimé comme une fonction du régime du moteur N et de la densité des gaz admis Peoll Pression dans le collecteur 4 - Pa Tape Température après l'échangeur 9 - K Qmot Débit des gaz admis dans le - kg/h moteur 12 - la masse de gaz entre le débitmètre 13 et l'admission du moteur est égale à : P 1V1 adm = cou ' Vadm R•T ape être 10 Qmot = 3600x i (Formule 2) En reprenant la figure 3, on note que les valeurs mesurées par les capteurs 22 et 24, soit respectivement la pression dans le collecteur Peol', et la température après l'échangeur 9 Tape, sont amenées respectivement à l'entrée des deux blocs de calcul 26 et 27 qui permettent le calcul du débit des gaz admis dans le moteur Qmot, et de la masse des gaz admis dans le moteur Madm. A partir du résultat de ces deux calculs, le bloc 28, qui reçoit par ailleurs la valeur du débit d'air frais Qair mesurée par le débitmètre 13, est capable de calculer le taux des gaz d'échappement recyclés à basse pression dans le moteur, en résolvant l'équation différentielle suivante EGR BP mot (Formule 3) avec tEGR BP mot : taux d'EGR BP admis dans le moteur, ~EGRBPmotn_1 : taux d'EGR BP admis dans le moteur au pas de calcul précédent. On en déduit alors dans le bloc de calcul 29, la valeur estimée 20 du débit d'air dynamique admis dans le moteur Qair mot selon la formule :

Q air mot (1 ù ti EGR BP mot ) `C mot (Formule 4) 25 Dans un mode de réalisation préféré, l'équation différentielle (Formule 3), donnant le taux des gaz d'échappement recyclés EGR BP est résolue par intégration discrète après fractionnement du volume d'admission en mvolumes, comme illustré sur la figure 4. Dans le volume d'admission pénètrent le débit d'air frais Qair tel que mesuré par le 30 débitmètre 13, et le débit dynamique des gaz d'échappement recyclés à basse pression QEGRBP.dyn, provenant de la conduite de dérivation 16. Les débits sortants sont notés Qair.mot et QEGR BP.mot. Dans chacun des15 volumes définis, repérés par les repères 1, 2, ...i..., m, sur la figure 4, on peut définir un taux d'EGR BP affecté de l'indice du volume considéré, soit TEGR BP.1 , TEGR BP.2, ...TEGR BP.i , ...TEGR BP.m• Le taux d'EGR BP dans le volume 1 est calculé pour le pas de calcul n à partir du résultat du pas de calcul précédent n-1 par la formule suivante : (1 ù '-EGR BPd _i , `mo+m dMaddm t / m TEGR _BP1 1 adm /m (Formule 5) où m est le nombre de volumes fractionnés. Pour le volume intermédiaire noté i qui est compris entre 1 et m, on peut calculer le taux d'EGR BP au pas n du calcul par une équation du même type : ~EGR_BP M /m (~EGR_BP,i-1 ù ~EGR_BP,i _i adm Q mot + (m ù 1 + 1). dMadm /m dt i. ( (Formule 6) Enfin, pour le dernier volume m, on peut calculer le taux 20 d'EGR BP par la formule suivante : ( dM /m ~EGRBP,m / ~~EGR_BP,m-1 ù TEGR BP.m _i Qmot + dt m (Formule 7) 25 qui permet directement d'obtenir l'estimation du débit d'air moteur par l'équation : Qairmot (1 ù '-EGR_BP,mn Qmot (Formule 8) On notera que le nombre m de volume peut être défini en connaissant la période de calcul du calculateur tsample, et le débit d'air maximal admis dans le moteur Qmot.max• La condition sur la valeur du nombre m de volumes fractionnés est la suivante : m≤ M adm (Formule 9) 2.t sample Q mot. max Dans le cas du moteur illustré sur la figure 2, qui comporte en plus une recirculation partielle de gaz d'échappement à haute pression (EGR HP), le calcul de l'estimation du débit d'air dynamique admis dans le moteur se fait de manière analogue, en tenant compte toutefois également du débit des gaz d'échappement recyclés à haute pression EGR HP noté QEGR xP sur la figure 5. La conservation de la masse dans le collecteur 4 permet d'écrire : dM air colt _ dt Q air colt ù Q air mot dm EGR - colt _(~ dt ù EGR colt ù(~EGR mot et dM colt (~ (~ dt air colt + QEGR colt ù Q mot avec : Symboles Descriptions Unités MEGR colt Masse des gaz EGR dans le Kg/h collecteur 4 Maircolt Masse de l'air dans le Kg/h collecteur 4 Qair colt Débit d'air entrant dans le Kg/h collecteur 4 Qair mot Débit d'air entrant dans le Kg/h moteur 1 QEGR colt Débit d'EGR entrant dans le collecteur 4 QEGR mot Débit d'EGR entrant dans le Kg/h moteur 1 (Formule 10) (Formule 11) La conservation de la masse permet d'écrire : dM air cool = dt Qair ùQaircoll dM EGR BP cool dt EGRBP_dyn ù `~ EGR _ BP _ coll dans l'échangeur de chaleur (Formule 12) 9 et dM cool _ Q (~ dt = air + EGR BP dyn ù(~coll avec Symboles Descriptions Unités MEGRBP cool Masse des gaz EGR BP entre le Kg/h débitmètre 13 et l'entrée du collecteur 4 Mair°°ol Masse de l'air entre le débitmètre Kg/h 13 et l'entrée du collecteur 4 Qair_coll Débit d'air entrant dans le Kg/h collecteur 4 Qair Débit d'air mesuré par le Kg/h débitmètre 13 QEGRBPdyn Débit d'EGR BP entrant dans Kg/h l'échangeur 9 QEGRBP °oll Débit d'EGR entrant dans le Kg/h collecteur 4 Par ailleurs, la masse de gaz entre le débitmètre 13 et l'entrée du collecteur 4 peut être déterminée par la formule suivante M cool = co11 V°o°1 (Formule 14) R • Tape (Formule 13) avec Symboles Descriptions Valeur Unités R Constante de l'air 287 J/kg/K Vcool Volume entre le - m3 débitmètre 13 et l'entrée du collecteur 4 Pools Pression dans le - Pa collecteur 4 Tape Température après - K l'échangeur 9 Le bloc de calcul 34 illustré sur la figure 5 permet de calculer le débit des gaz sortants de l'échangeur 9 à partir du débit des gaz admis dans le moteur Qmot calculé par le bloc 26, et du débit des gaz d'échappement recyclés à haute pression QEGR HP qui peut être mesuré

ou estimé. Le bloc de calcul 34 applique la formule suivante : dM co11 Qcoll = dt +Q mot ù QEGR HP cols (Formule 15) Le bloc de calcul 35 qui reçoit les valeurs mesurées Tape provenant du capteur 24 et Pco11 provenant du capteur 22, calcule la masse des gaz dans l'échangeur 9, selon la formulel4 indiquée plus haut : M = Pcoll • Vcool ool R•,1 .Tape(Formule 14) A partir de la masse des gaz dans l'échangeur 9 et du débit des gaz sortants de l'échangeur 9, il est possible de calculer le taux des gaz d'échappement recyclés à basse pression à l'entrée du collecteur 4, selon la formule : ( dM l ~ EGR BP coll M L (1 ù t EGR BP cols) Qcoll + coo dt cool (Formule 16) 1 Ce calcul est effectué dans le bloc de calcul 36. Le bloc de calcul 37 peut alors calculer la masse d'air dans l'échangeur 9, en appliquant la formule : Maircool = L( `fair ù Qcoll 1- TEGR BPcolt ) (Formule 17) en tenant compte du débit d'air Qair mesuré par le débitmètre 13. I1 est alors possible au bloc de calcul 38 d'en déduire le taux des gaz d'échappement recyclés EGR dans le moteur, par la formule : 1 ( dM co11 dM air _ cool (~ M (1 ù EGR mot _i mot + dt + dt ù air coll EGR _ mot n-1 dans laquelle TEGR mot (Formule 18) est le taux des gaz d'échappement recyclés à l'entrée du moteur au pas de calcul précédent n-1. On peut alors, au bloc de calcul 39, en déduire l'estimation du débit d'air dynamique admis dans le moteur par la formule suivante, à partir du débit des gaz admis dans le moteur calculé par le bloc 26.

Q air mot (1 ù TEGR mot ) `C mot (Formule 19) Grâce au système et au procédé de commande de la présente invention, il devient possible de procéder à une estimation fiable du débit d'air dynamique admis dans le moteur, en tenant compte du temps de transfert des gaz, c'est-à-dire du mélange de gaz d'échappement recyclés et d'air, dans les volumes du circuit d'admission. En effet, ce temps de transfert des gaz s'apparente à un retard pur dépendant du débit, du volume de circuit, de la pression et de la température, ce qui, avant la présente invention, entraînait une erreur dans l'estimation du débit d'air admis dans le moteur, en particulier dans les phases transitoires. L'invention ne nécessite pas la mise en oeuvre de capteurs supplémentaires, ni l'utilisation de registres à décalage pour modéliser le retard dû au temps de transfert des gaz dans le volume d'admission. Les calculs utilisés dans la présente invention ne nécessitent pas de ressources considérables et la mise en oeuvre de l'invention est simple.

Claims

REVENDICATIONS1. Système de commande du fonctionnement d'un moteur à combustion interne (1) de véhicule automobile équipé d'un turbocompresseur (6) et d'une boucle (16) de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression (EGR BP), le système comprenant une unité électronique de contrôle (20) (UCE) dotée de moyens de calcul, un capteur (22) de la pression des gaz dans le collecteur d'admission (4) du moteur, un capteur (24) de la température des gaz dans le collecteur d'admission (4) du moteur, un débitmètre (13) de mesure du débit d'air frais en amont du turbocompresseur (6), caractérisé par le fait que les moyens de calcul comprennent : des moyens (26, 27) pour calculer le débit et la masse des gaz admis dans le moteur à partir des valeurs mesurées par les deux capteurs précités ; des moyens (28) pour calculer le taux de gaz d'échappement recyclés dans le moteur à partir du débit et de la masse des gaz admis dans le moteur et du débit d'air frais mesuré par le débitmètre (13) ; et des moyens (29) pour déduire le débit d'air admis dans le moteur à partir du résultat des calculs précédents.
2. Système de commande selon la revendication 1 dans lequel les moyens pour calculer le taux de gaz d'échappement recyclés dans le moteur sont capables de procéder à un fractionnement du volume d'admission traversé par les gaz d'échappement recyclés à basse pression (EGR BP) et de calculer successivement le taux de gaz d'échappement recyclés dans chaque volume fractionné.
3. Système de commande selon la revendication 2 dans lequel le nombre de volumes fractionnés est déterminé en fonction de la période de calcul et du débit maximal des gaz dans le moteur.
4. Système de commande selon l'une des revendications précédentes pour un moteur à combustion interne comportant également une boucle (30) de recirculation partielle des gaz d'échappement à haute pression (EGR HP), dans lequel les moyens de calcul comprennent en outre : des moyens pour calculer le débit des gaz à l'entrée du collecteur d'admission à partir du débit des gaz admis dans le moteur et d'unevaleur du débit des gaz d'échappement recyclés à haute pression (EGR HP) ; des moyens pour calculer le taux de gaz d'échappement recyclés à basse pression à l'entrée du collecteur d'admission à partir du débit des gaz à l'entrée du collecteur d'admission et de la masse des gaz admis dans le moteur ; des moyens pour calculer la masse d'air à l'entrée du collecteur d'admission à partir du taux de gaz d'échappement recyclés à basse pression à l'entrée du collecteur d'admission et du débit d'air frais mesuré par le débitmètre ; les moyens pour calculer le taux de gaz d'échappement recyclés dans le moteur tenant compte de la masse d'air calculée à l'entrée du collecteur d'admission.
5. Procédé de commande du fonctionnement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile équipé d'un turbocompresseur et d'une boucle de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression (EGR BP), caractérisé par le fait que : on calcule le débit et la masse des gaz admis dans le moteur à partir de valeurs mesurées de la pression et de la température des gaz dans le collecteur d'admission du moteur ; on calcule le taux de gaz d'échappement recyclés dans le moteur à partir du débit et de la masse des gaz admis dans le moteur et du débit d'air frais mesuré en amont du turbocompresseur ; et on déduit le débit d'air admis dans le moteur à partir du résultat des calculs précédents.
6. Procédé de commande selon la revendication 5 dans lequel, pour calculer le taux de gaz d'échappement recyclés dans le moteur, on procède à un fractionnement du volume d'admission traversé par les gaz d'échappement recyclés à basse pression (EGR BP) et on calcule successivement le taux de gaz d'échappement recyclés dans chaque volume fractionné.
7. Procédé de commande selon la revendication 6 dans lequel le nombre de volumes fractionnés est déterminé en fonction de la période de calcul et du débit maximal des gaz dans le moteur.
8. Procédé de commande selon l'une des revendications 5 à 7 pour un moteur à combustion interne comportant également une boucle de recirculation partielle des gaz d'échappement à haute pression (EGR HP), dans lequel on calcule le débit des gaz à l'entrée du collecteurd'admission à partir du débit des gaz admis dans le moteur et d'une valeur du débit des gaz d'échappement recyclés à haute pression (EGR HP) ; on calcule le taux de gaz d'échappement recyclés à basse pression à l'entrée du collecteur d'admission à partir du débit des gaz à l'entrée du collecteur d'admission et de la masse des gaz admis dans le moteur ; on calcule la masse d'air à l'entrée du collecteur d'admission à partir du taux de gaz d'échappement recyclés à basse pression à l'entrée du collecteur d'admission et du débit d'air frais mesuré ; et on tient compte de la masse d'air calculée à l'entrée du collecteur d'admission pour le calcul du taux de gaz d'échappement recyclés dans le moteur.