FR3006372A1 - METHOD OF ESTIMATING POLLUTING EMISSIONS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND ASSOCIATED METHOD OF CONTROLLING ENGINE - Google Patents
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Abstract
L'invention propose un procédé de gestion d'un moteur (1) à combustion interne, dans lequel on estime au moins une valeur (Pollut) d'émission d'une espèce polluante à l'aide de paramètres moteur autres que la pression des gaz dans les cylindres (6) du moteur (1), au moins une valeur d'émissions polluantes étant calculée comme le produit d'une première fonction affine de la consommation (Qcarb) de carburant, d'une second fonction affine de l'avance (φ) à l'allumage du moteur, d'une troisième fonction affine de la température (T) de liquide de refroidissement du moteur, et d'un terme d'exponentielle négative d'une puissance de la richesse (R) du mélange comburant dans les cylindres (6) du moteur.The invention proposes a method for managing an internal combustion engine (1), in which at least one pollutant emission value of a polluting species is estimated using engine parameters other than the pressure of the engines. gas in the cylinders (6) of the engine (1), at least one emission value being calculated as the product of a first function affine fuel consumption (Qcarb), a second function affine of the advance (φ) at the ignition of the engine, a third function refines the temperature (T) of the engine coolant, and a negative exponential term of a power of the wealth (R) of the engine; combustion mixture in the cylinders (6) of the engine.
Description
Procédé d'estimation des émissions polluantes d'un moteur à combustion interne et procédé associé de pilotage du moteur L'invention a pour objet le contrôle des émissions polluantes d'un moteur à combustion interne. Le niveau d'émissions polluantes du moteur dépend en particulier des conditions de combustion du mélange comburant dans les cylindres du moteur. Il dépend donc de la composition du mélange, mais également des conditions de température et de pression auxquelles la combustion s'effectue dans les cylindres. Une des variables connues pour permettre d'évaluer le niveau de production de diverses émissions polluantes, est la pression développée dans les cylindres au moment de la combustion. La connaissance de cette pression nécessite cependant l'utilisation de capteurs spécifiques, qui entraîne un surcoût du prix de revient du moteur. Le capteur peut en outre facilement être endommagé du fait des pressions et des températures mises en oeuvre. L'invention a pour but de proposer des méthodes d'évaluation des émissions d'une ou plusieurs espèces polluantes, qui utilisent des capteurs et des estimateurs autres que des capteurs de pression dans les cylindres, les capteurs utilisés étant en général déjà présents sur le moteur à d'autres fins de contrôle moteur, par exemple pour optimiser la consommation en carburant du moteur.The invention relates to the control of polluting emissions of an internal combustion engine. The pollutant emission level of the engine depends in particular on the combustion conditions of the combustion mixture in the engine cylinders. It therefore depends on the composition of the mixture, but also on the temperature and pressure conditions at which the combustion takes place in the cylinders. One of the known variables for evaluating the level of production of various polluting emissions is the pressure developed in the cylinders at the time of combustion. The knowledge of this pressure, however, requires the use of specific sensors, which leads to an additional cost of the engine. The sensor can also be easily damaged by the pressures and temperatures used. The aim of the invention is to propose methods for evaluating the emissions of one or more polluting species, which use sensors and estimators other than pressure sensors in the cylinders, the sensors used being in general already present on the engine for other engine control purposes, for example to optimize engine fuel consumption.
L'invention a également pour but de proposer des méthodes d'estimation peu onéreuses en capacités de calcul, et des méthodes qui nécessitent, pour être calibrées, un nombre réduit d'essais sur banc. L'invention a également pour but de permettre une réduction des émissions polluantes du moteur, en introduisant une prise en compte les valeurs estimées d'émissions polluantes, lors du pilotage du moteur en vue d'obtenir le couple moteur souhaité par le conducteur du véhicule.The invention also aims to propose inexpensive estimation methods in computing capabilities, and methods that require, to be calibrated, a reduced number of bench tests. The invention also aims to allow a reduction of the pollutant emissions of the engine, by introducing a consideration of the estimated values of polluting emissions, when controlling the engine to obtain the desired engine torque by the driver of the vehicle .
A cette fin, l'invention propose un moteur à combustion interne, le moteur comportant un dispositif d'estimation d'émissions polluantes. De préférence, le moteur ne comporte aucun capteur de pression dans aucun cylindre du moteur, ou du moins l'estimateur d'émissions polluantes n'utilise pas de valeurs de pression obtenues par mesure par capteur dans un ou plusieurs cylindres du moteur. Le dispositif d'estimation est configuré pour calculer une première valeur d'émissions polluantes en prenant en compte le régime de rotation du moteur, une température mesurée de liquide de refroidissement circulant dans le moteur, une consommation en carburant du moteur, une valeur estimée indicative de la richesse des gaz entrant dans les cylindres du moteur, et un niveau d'avance à l'allumage du moteur. La richesse des gaz peut être calculée de différentes manières selon les modes de réalisation. Selon un premier mode de réalisation, la richesse peut être calculée à partir d'un débit d'air frais entrant dans le moteur, et de la consommation en carburant du moteur. Le débit d'air frais peut lui-même être mesuré par un débitmètre, ou peut être estimé à l'aide d'une cartographie de débit qui est fonction notamment du régime de rotation du moteur et d'une pression des gaz mesurée dans le collecteur d'admission. La valeur extraite de la cartographie de débit peut être multipliée par une pression mesurée dans le collecteur d'admission du moteur, et peut être divisée par une température mesurée dans le collecteur d'admission du moteur. La cartographie peut également prendre en compte des consignes de pilotage de soupapes d'admission et d'échappement de gaz des cylindres du moteur. Selon un autre mode de réalisation, la richesse des gaz entrant dans les cylindres du moteur peut être estimée en prenant en compte la masse réellement piégée dans la chambre de combustion des cylindres. Elle peut alors typiquement être calculée en lisant une première valeur dans une cartographie de remplissage, et une seconde valeur dans une cartographie de piégeage, et en multipliant ces deux valeurs par un coefficient constant et par une pression de gaz mesurée dans le collecteur d'admission du moteur et en divisant le résultat par une température de gaz mesurée dans le collecteur d'admission du moteur.To this end, the invention proposes an internal combustion engine, the engine comprising a pollutant emission estimating device. Preferably, the engine has no pressure sensor in any cylinder of the engine, or at least the pollutant estimator does not use pressure values obtained by sensor measurement in one or more cylinders of the engine. The estimation device is configured to calculate a first pollutant emission value by taking into account the rotational speed of the engine, a measured temperature of coolant circulating in the engine, a fuel consumption of the engine, an estimated indicative value. the richness of the gases entering the engine cylinders, and a level of advance ignition engine. The richness of the gases can be calculated in different ways according to the embodiments. According to a first embodiment, the richness can be calculated from a flow of fresh air entering the engine, and the fuel consumption of the engine. The fresh air flow can itself be measured by a flow meter, or can be estimated by means of a flow map which is a function, in particular, of the engine rotation speed and a gas pressure measured in the engine. intake manifold. The value extracted from the flow map can be multiplied by a measured pressure in the engine intake manifold, and can be divided by a temperature measured in the engine intake manifold. The cartography can also take into account instructions for controlling intake valves and gas exhaust from the engine cylinders. According to another embodiment, the richness of the gases entering the cylinders of the engine can be estimated by taking into account the mass actually trapped in the combustion chamber of the cylinders. It can then typically be calculated by reading a first value in a fill map, and a second value in a trapping map, and multiplying these two values by a constant coefficient and by a measured gas pressure in the intake manifold. of the engine and dividing the result by a measured gas temperature in the engine intake manifold.
Dans le cas où le moteur est équipé d'un système de déphasage des ouvertures des soupapes d'admission et d'échappement des cylindres, la cartographie de remplissage et la cartographie de piégeage peuvent prendre en compte, outre le régime moteur et la pression des gaz dans le collecteur d'admission, des consignes de pilotage de soupapes d'admission et d'échappement de gaz des cylindres du moteur. Selon un premier mode de réalisation, le dispositif d'estimation est configuré pour calculer une première valeur d'émission polluantes comme le produit d'une première fonction affine de la consommation de carburant, d'une seconde fonction affine de l'avance à l'allumage, d'une troisième fonction affine de la température de liquide de refroidissement, et d'un terme d'exponentielle négative d'une puissance de la richesse de gaz entrant dans les cylindres. Avantageusement, la première valeur d'émissions polluantes est utilisée pour estimer les émissions en oxydes d'azote du moteur. Par terme d'exponentielle négative on entend un terme où la valeur sous l'exponentielle est de signe négatif. De manière préférentielle, le terme négatif sous la fonction exponentielle est proportionnel à une fonction puissance d'un écart entre la richesse de gaz entrant dans le moteur et une richesse seuil. Selon un mode de réalisation préféré, la fonction puissance est une puissance égale à deux. Selon un second mode de réalisation qui peut se combiner au précédent, le dispositif d'estimation est configuré pour calculer une seconde valeur d'émissions polluantes, comme un produit d'une fonction affine de la température de liquide de refroidissement par la consommation en carburant du moteur, et par une troisième fonction affine de la richesse des gaz entrant dans les cylindres du moteur. Avantageusement, la seconde valeur d'émissions polluantes est utilisée pour estimer les émissions en monoxyde de carbone du moteur. Au dessous d'une richesse seuil, le dispositif d'estimation peut être configuré pour remplacer la troisième fonction affine de la richesse des gaz entrant dans les cylindres du moteur par une valeur constante.In the case where the engine is equipped with a phase shift system of the openings of the intake and exhaust valves of the cylinders, the filling mapping and trapping mapping can take into account, in addition to the engine speed and the pressure of the engines. gas in the intake manifold, intake valve control instructions and gas exhaust of the engine cylinders. According to a first embodiment, the estimation device is configured to calculate a first pollutant emission value as the product of a first affine function of the fuel consumption, a second function affine of the advance of the fuel. ignition, a third function refines the coolant temperature, and a negative exponential term of a power of the richness of gas entering the cylinders. Advantageously, the first emission value is used to estimate the emissions of nitrogen oxides from the engine. By negative exponential term we mean a term where the value under the exponential is of negative sign. Preferably, the negative term under the exponential function is proportional to a power function of a difference between the richness of gas entering the engine and a threshold richness. According to a preferred embodiment, the power function is a power equal to two. According to a second embodiment which can be combined with the above, the estimation device is configured to calculate a second emission value, as a product of an affine function of the coolant temperature by the fuel consumption. of the engine, and by a third function refines the richness of the gases entering the cylinders of the engine. Advantageously, the second emission value is used to estimate the carbon monoxide emissions of the engine. Below a threshold richness, the estimation device can be configured to replace the third affine function of the richness of the gases entering the cylinders of the engine by a constant value.
Selon un troisième mode de réalisation qui peut se combiner aux deux précédents, le dispositif d'estimation est en outre relié à un capteur de pression dans un collecteur d'admission du moteur et à un capteur de température des gaz dans le collecteur d'admission du moteur, ainsi qu'à un moyen d'estimation de la vitesse de rotation du moteur et à un moyen d'estimation du débit d'air entrant dans le moteur. Le dispositif d'estimation d'émissions polluantes est alors configuré pour calculer une troisième valeur d'émissions polluantes, comme un produit d'une fonction affine de l'avance à l'allumage, par une fonction affine de la température de liquide de refroidissement, multipliées par un premier polynôme du second degré fonction de l'inverse de la vitesse de rotation du moteur, par un second polynôme du second degré fonction de la richesse, et par un troisième polynôme du second degré fonction d'une variable réduite. La variable réduite est proportionnelle au débit d'air entrant dans le moteur et à la température des gaz dans le collecteur d'admission, et inversement proportionnelle à la pression des gaz dans le collecteur d'admission du moteur. Avantageusement, la troisième valeur d'émissions polluantes est utilisée pour estimer les émissions en hydrocarbures incomplètement brûlés. Selon un mode de réalisation avantageux, le moteur peut comprendre en outre un régulateur configuré pour prendre en compte un signal d'une pédale d'accélération. Le régulateur est configuré pour élaborer à partir de ce signal une consigne de position d'un actionneur du moteur, en pondérant la consigne de position par une valeur cartographiée en fonction d'au moins une valeur d'émission polluante calculée par l'estimateur d'émissions polluantes. Selon un mode de réalisation avantageux, le moteur comprend une première cartographie donnant un premier coefficient multiplicateur fonction d'une ou de plusieurs valeurs d'émissions polluantes calculées par l'estimateur d'émissions polluantes, et comprend une seconde cartographie permettant de lire un second coefficient multiplicateur en fonction du signal de la pédale et de la vitesse de rotation du moteur. Le régulateur est alors configuré pour appliquer le produit du premier et du second coefficients à une variable d'écart de consigne, la variable d'écart de consigne traduisant un écart entre une valeur de consigne calculée en fonction du signal de pédale, et une variable mesurée -ou une variable déduite de mesures- sur le moteur. L'invention propose également un véhicule hybride comprenant une machine électrique et comprenant un moteur tel que décrit précédemment. Le véhicule peut comprendre un module de gestion d'énergie configuré pour délivrer une consigne de couple électrique à fournir par la machine électrique et pour délivrer une valeur souhaitée de couple thermique à fournir par le moteur à combustion interne. Le véhicule peut comprendre en outre un module modérateur configuré pour pondérer la valeur souhaitée de couple thermique en fonction d'une valeur estimée d'émissions polluantes, et pour délivrer un couple thermique de consigne servant à élaborer une consigne de position d'un actionneur du moteur à combustion interne. Selon un mode de réalisation préféré, le module modérateur renvoie en outre le couple thermique de consigne vers le module de gestion d'énergie, qui adapte en conséquence la consigne de couple électrique.According to a third embodiment which can be combined with the two previous ones, the estimation device is furthermore connected to a pressure sensor in an intake manifold of the engine and to a gas temperature sensor in the intake manifold. the engine, and means for estimating the rotational speed of the engine and a means for estimating the air flow entering the engine. The pollutant estimating device is then configured to calculate a third pollutant value, such as a product of an affine function of the ignition timing, by an affine function of the coolant temperature. multiplied by a first polynomial of the second degree, which is a function of the inverse of the speed of rotation of the motor, by a second polynomial of the second degree, which is a function of richness, and by a third polynomial of the second degree according to a reduced variable. The reduced variable is proportional to the air flow entering the engine and the temperature of the gases in the intake manifold, and inversely proportional to the gas pressure in the intake manifold of the engine. Advantageously, the third emission value is used to estimate emissions of incompletely burned hydrocarbons. According to an advantageous embodiment, the motor may further comprise a regulator configured to take into account a signal of an accelerator pedal. The controller is configured to develop from this signal a position setpoint of an actuator of the engine, by weighting the position setpoint with a value mapped according to at least one polluting emission value calculated by the estimator of the engine. polluting emissions. According to an advantageous embodiment, the engine comprises a first mapping giving a first multiplying coefficient function of one or more pollutant values calculated by the pollutant estimator, and comprises a second mapping making it possible to read a second multiplier coefficient depending on the pedal signal and the motor rotation speed. The regulator is then configured to apply the product of the first and second coefficients to a setpoint deviation variable, the setpoint deviation variable translating a difference between a setpoint value calculated as a function of the pedal signal, and a variable measured -or a variable derived from measurements- on the engine. The invention also proposes a hybrid vehicle comprising an electric machine and comprising a motor as described above. The vehicle may comprise an energy management module configured to deliver an electric torque setpoint to be supplied by the electric machine and to deliver a desired value of thermal torque to be supplied by the internal combustion engine. The vehicle may furthermore comprise a moderator module configured to weight the desired value of thermal torque as a function of an estimated value of pollutant emissions, and to deliver a setpoint thermal torque for developing a position setpoint of an actuator of the internal combustion engine. According to a preferred embodiment, the moderator module also returns the target thermal torque to the energy management module, which accordingly adapts the electrical torque setpoint.
L'invention propose également un moteur équipé d'un piège à espèce(s) polluante(s) et d'un dispositif d'estimation configuré pour calculer une valeur instantanée d'émissions polluantes correspondant à l'espèce à piéger. Le moteur peut comporter un moniteur de piège configuré pour déterminer la quantité d'espèces polluantes accumulées dans le piège par intégration d'une valeur estimée par le dispositif d'estimation. Le piège à espèces polluantes peut par exemple être un piège à oxydes d'azote. Selon un mode de réalisation préférentiel, le moniteur de piège est configuré pour déclencher une purge du piège lorsque la quantité d'espèces polluantes dans le piège atteint ou dépasse un seuil, qui peut être fonction des conditions de roulage du véhicule. Par purge, on entend une élimination par oxydation ou par réduction des espèces polluantes. Dans le cas du piège à oxydes d'azote, la purge peut se faire en modifiant les paramètres de fonctionnement du moteur de manière à chauffer le piège et à y envoyer des espèces chimiques réductrices. Ces méthodes de purge sont connues, par exemple pour réduire des oxydes d'azote en azote. L'invention s'applique également à un procédé de gestion d'un moteur à combustion interne, dans lequel on estime au moins une valeur d'émission d'une espèce polluante à l'aide de paramètres moteur autres que la pression des gaz dans les cylindres du moteur, au moins une valeur d'émission polluantes étant calculée comme le produit d'une première fonction affine de la consommation de carburant, d'une seconde fonction affine de l'avance à l'allumage, d'une troisième fonction affine de la température de liquide de refroidissement, et d'un terme d'exponentielle négative d'une puissance de la richesse du mélange comburant dans les cylindres du moteur. 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 est une représentation schématique d'un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif d'estimation d'émissions polluantes selon l'invention, la figure 2 est une représentation schématique d'un moteur à combustion interne muni d'un piège à monoxyde d'azote ainsi que d'un dispositif d'estimation d'émissions polluantes selon l'invention, la figure 3 est une représentation schématique d'un système de motorisation hybride thermique-électrique, muni d'un dispositif d'estimation d'émissions polluantes selon l'invention. Comme illustré sur la figure 1, un moteur 1 à combustion interne, par exemple un moteur de type essence, comprend des cylindres 6 de combustion ici au nombre de quatre, et comprend un circuit d'alimentation en air 30 s'étendant d'une entrée d'air frais 3 à une sortie d'échappement 31. L'air entre par l'entrée d'air frais 3, traverse un filtre à air 4, qui peut être ou non muni d'un débitmètre, traverse ensuite un compresseur 5a d'un turbocompresseur 5, pour arriver dans un collecteur d'admission 32 à partir duquel il peut être admis dans les cylindres 6 du moteur 1. Le circuit de gaz 30 se poursuit en aval des cylindres 6 par un collecteur d'échappement 39 qui reçoit les gaz brûlés issus des cylindres 6. Les gaz brûlés traversent ensuite une turbine 5b du turbocompresseur 5, puis traversent éventuellement un système de dépollution 33, pour être renvoyés à l'atmosphère par la sortie d'échappement 31. L'arrivée d'essence vers chaque cylindre 6 à partir du réservoir d'essence 19 du véhicule est commandée par une unité de contrôle moteur 8 qui détermine la quantité d'essence 0 ,carb admise dans chaque cylindre à chaque "coup" moteur, c'est-à-dire pour chaque cycle moteur du cylindre. L'unité de contrôle moteur 8 détermine également une avance à l'allumage cp qui est l'angle qu'il reste à parcourir au vilebrequin avant d'atteindre le point mort haut, au moment où est déclenchée une étincelle dans le cylindre correspondant. La quantité de carburant chaque « coup » ou cycle moteur, ainsi que l'avance à l'allumage cp, sont envoyées vers un estimateur 10 d'émissions polluantes.The invention also proposes an engine equipped with a polluting species trap (s) and an estimation device configured to calculate an instantaneous value of polluting emissions corresponding to the species to be trapped. The engine may include a trap monitor configured to determine the amount of pollutant species accumulated in the trap by integrating a value estimated by the estimator. The pollutant species trap may for example be a nitrogen oxide trap. According to a preferred embodiment, the trap monitor is configured to trigger a purge of the trap when the amount of polluting species in the trap reaches or exceeds a threshold, which may be a function of the driving conditions of the vehicle. Purge means elimination by oxidation or reduction of polluting species. In the case of the nitrogen oxide trap, the purge can be done by modifying the operating parameters of the engine so as to heat the trap and to send therein reducing chemical species. These purge methods are known, for example to reduce nitrogen oxides to nitrogen. The invention also applies to a method for managing an internal combustion engine, in which at least one emission value of a polluting species is estimated using engine parameters other than the gas pressure in the engine. the engine cylinders, at least one polluting emission value being calculated as the product of a first function affine of the fuel consumption, a second function affine of the ignition advance, a third function refining of the coolant temperature, and a negative exponential term of a power of the richness of the combustion mixture in the engine cylinders. Other objects, features and advantages of the invention will become apparent on reading the following description, given solely by way of nonlimiting example, and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic representation of an internal combustion engine equipped with a pollutant emission estimator according to the invention, FIG. 2 is a diagrammatic representation of an internal combustion engine equipped with a nitric oxide trap as well as a pollutant emission estimating device according to the invention, FIG. 3 is a schematic representation of a hybrid thermal-electric motorisation system provided with a pollutant emission estimator according to the invention. As illustrated in FIG. 1, an internal combustion engine 1, for example a gasoline type engine, comprises combustion cylinders 6, of which there are four in number, and comprises an air supply circuit 30 extending from one engine to the other. fresh air inlet 3 to an exhaust outlet 31. The air enters through the fresh air inlet 3, passes through an air filter 4, which may or may not have a flow meter, then passes through a compressor 5a of a turbocharger 5, to arrive in an intake manifold 32 from which it can be admitted into the cylinders 6 of the engine 1. The gas circuit 30 continues downstream of the cylinders 6 by an exhaust manifold 39 which receives the burnt gases from the cylinders 6. The burnt gases then pass through a turbine 5b of the turbocharger 5, then eventually pass through a pollution control system 33, to be returned to the atmosphere by the exhaust outlet 31. The arrival of essence to each cylinder 6 from the re fuel tank 19 of the vehicle is controlled by an engine control unit 8 which determines the amount of gasoline 0, carb admitted into each cylinder at each "stroke" engine, that is to say for each engine cycle of the cylinder . The engine control unit 8 also determines an ignition advance cp which is the angle that remains to be traveled to the crankshaft before reaching the top dead center, at the moment when a spark is triggered in the corresponding cylinder. The amount of fuel each "stroke" or engine cycle, as well as the ignition advance cp, are sent to a pollutant estimator 10.
L'estimateur 10 d'émissions polluantes est une unité de contrôle électronique recevant en outre une valeur T de "température d'eau" du moteur, mesurée par un capteur 34 mesurant la température du liquide de refroidissement traversant le moteur. L'estimateur 10 reçoit également une valeur de régime moteur N, qui peut par exemple être exprimée en tours par minute, et qui est mesurée par un compte-tours 35, placé par exemple face à une roue dentée solidaire du vilebrequin du moteur 1. L'estimateur d'émissions polluantes 10 reçoit également une valeur R de richesse du mélange comburant entrant dans les cylindres du moteur. Cette valeur de richesse peut être délivrée par un estimateur 2 de richesse. L'estimateur 2 de richesse de mélange comburant, peut utiliser en particulier le débit de carburant 0 ,carb entrant dans les cylindres du moteur à chaque coup, et le débit d'air Qair entrant dans le circuit d'alimentation en gaz 30. L'estimateur 2 Qcarb envoyée dans chaque cylindre à peut, selon d'autres variantes de réalisation, effectuer l'estimation de la richesse à partir d'autres paramètres, comme détaillé plus loin. Le débit d'air Qair peut être mesuré par un débitmètre, par exemple placé au niveau du filtre à air 4, ou peut être estimé par exemple à l'aide d'une cartographie permettant de déterminer le débit d'air en fonction du régime de rotation du moteur et de la pression des gaz dans le collecteur d'admission 32. Le collecteur d'admission 32 peut être muni d'un capteur 9 de pression collecteur ainsi que d'un capteur 11 de température des gaz dans le collecteur d'admission.The pollutant estimator 10 is an electronic control unit further receiving a T value of "water temperature" of the engine as measured by a sensor 34 measuring the temperature of the coolant passing through the engine. The estimator 10 also receives a value of engine speed N, which can for example be expressed in revolutions per minute, and which is measured by a tachometer 35, placed for example in front of a toothed wheel integral with the crankshaft of the engine 1. The pollutant estimator 10 also receives a value R of richness of the oxidant mixture entering the cylinders of the engine. This wealth value can be delivered by a wealth estimator 2. The oxidizer mixture richness estimator 2 can in particular use the fuel flow 0, carb entering the cylinders of the engine at each stroke, and the air flow Qair entering the gas supply circuit 30. L 2 estimator Qcarb sent in each cylinder may, according to other embodiments, perform the estimation of wealth from other parameters, as detailed below. Qair airflow can be measured by a flowmeter, for example placed at the level of the air filter 4, or can be estimated for example by means of a cartography making it possible to determine the air flow rate according to the speed of rotation of the engine and the pressure of the gases in the intake manifold 32. The intake manifold 32 may be provided with a collector pressure sensor 9 and a gas temperature sensor 11 in the manifold. 'admission.
Selon les variantes de réalisation et en fonction des espèces polluantes que l'on souhaite quantifier, l'estimateur 10 d'émissions polluantes peut également être connecté de manière à recevoir, en vue de calculer certaines des émissions polluantes, le débit d'air Qair, la pression des gaz 13,01 dans le collecteur d'admission, et la température des gaz T,01 dans le collecteur d'admission. La valeur Qair peut être délivrée, au lieu d'un débitmètre au niveau du filtre 4, par un estimateur de débit d'air entrant, utilisant par exemple la cartographie mentionnée plus haut, en fonction du régime de rotation du moteur et de la pression des gaz dans le collecteur d'admission 3. L' estimateur 10 d' émissions polluantes délivre une ou plusieurs valeurs représentant chacune une quantité d' espèces polluantes émise par unité de temps. Sur la figure 1, on a représenté la transmission d'une seule valeur d'émission d'espèces polluantes « Pollut », qui est envoyée comme valeur d'entrée d'une cartographie 13. Selon les variantes de réalisation, la valeur Pollut peut représenter un débit d'oxydes d'azote « NO x », un débit d'oxydes de carbone « CO », ou un débit d'hydrocarbures imbrûlés « HC ». L'estimateur 10 peut également délivrer simultanément plusieurs valeurs correspondant à plusieurs émissions polluantes. Cette ou ces valeurs d'émissions polluantes peuvent être utilisées pour adapter la régulation du moteur 1, comme illustré sur la figure 1. Dans l'exemple illustré de la figure 1, où la valeur d'émissions polluantes Pollut peut par exemple correspondre à un débit d'oxydes d'azote, le niveau d'émission Pollut est utilisé comme valeur d'entrée de la cartographie 13, dans laquelle est lu un coefficient multiplicateur Kpon qui est ensuite envoyé vers un multiplicateur 16. Le multiplicateur 16 reçoit sur une autre entrée un second coefficient KNc qui est lu dans une seconde cartographie 14. La seconde cartographie 14 possède au moins deux entrées, dont le régime de rotation N du moteur 1 est un couple de consigne C, qui est déterminé par exemple à partir du signal d'une pédale d'accélération 12. Le couple de consigne C est également utilisé par un calculateur 15 de pression de suralimentation de consigne, qui est configuré pour calculer une pression de suralimentation de consigne Pcons à obtenir dans le collecteur d'admission 32 en vue d'obtenir du moteur 1 le couple C demandé. La cartographie 14 peut utiliser comme seconde valeur d'entrée une autre valeur liée au couple, par exemple la pression de suralimentation de consigne P - cons- Le multiplicateur 16 délivre un coefficient de régulation Krégul qui est utilisé par un régulateur 18. Le régulateur 18 reçoit en entrée une différence c entre la pression 13,01 de gaz mesurée dans le collecteur d'admission 32, et la pression de consigne P0 cons correspondante délivrée par le calculateur 15 de pression collecteur de consigne. Le régulateur 18 transforme cet écart c en valeur de correction ô envoyée vers une unité de conversion 7. Le régulateur 18 peut être de type proportionnel, mais peut également être de type proportionnel intégral, proportionnel dérivé ou un autre type de régulateur, de type PID. On peut également envisager d'autres types de régulateurs, faisant intervenir des corrections de type non multiplicatif et/ou faisant intervenir des fonctions d'écrêtage en fonction des coefficients de régulation Krégul reçus. On ne s'éloigne pas du cadre de l'invention si la combinaison des coefficients issus des cartographies 13 et 14 se fait autrement que par une simple multiplication. Le coefficient issu de la cartographie 13 peut par exemple imposer une borne au coefficient issu de la cartographie 14. L'unité de conversion 7 est configurée pour délivrer une commande de position « u » permettant d'adapter la géométrie de la turbine 5b afin de modifier le débit traversant la turbine. La valeur « u » peut par exemple correspondre à des positions d'ailettes d'une turbine à géométrie variable 5b. L'unité de conversion 7 utilise bien sûr d'autres valeurs que la valeur de correction ô pour calculer la position « u » de l' actionneur de la turbine 5b. Ces valeurs correspondent à des méthodes de calcul connues de la littérature et peuvent notamment comprendre une température de gaz mesurée en amont de la turbine, un débit de gaz traversant la turbine et une pression de gaz en aval de la turbine. De manière générale, le moteur à combustion interne 1 peut comprendre un estimateur d'émissions polluantes 10, dont l'estimation Pollut est prise en compte pour le calcul d'un coefficient de régulation Krégul permettant de calculer une position « u » d'un actionneur permettant de modifier les conditions de combustion du moteur 1, et en particulier permettant de faire évoluer les pressions établies à l'intérieur du circuit de gaz 30. Dans un premier mode de réalisation, l'estimateur 10 calcule une production d'oxyde d'azote -par coup de cylindre- en utilisant la richesse R, le débit de carburant 0 ,carb, l'avance à l'allumage cp, la température d'eau T et le régime du moteur N, suivant l'équation (1) : (R- R0)\2 NOX = K Equation (1) mgc (Qcarb ± Q0)(p ± Po )(T ± T0) exp Avec : Qcarb débit en carburant mg/coup : avance à l'allumage (position du vilebrequin en degrés) T : température de liquide de refroidissement moteur (degrés Celsius) R : richesse dans les cylindres (sans dimensions) Les valeurs Qo, (po, To, Ro, s sont des paramètres de calibration spécifiques au moteur, qui peuvent être déterminés par essais sur banc pour un modèle de moteur particulier.According to the variant embodiments and depending on the polluting species that it is desired to quantify, the pollutant estimator may also be connected so as to receive, for the purpose of calculating some of the polluting emissions, the Qair air flow rate. , the pressure of the gases 13,01 in the intake manifold, and the temperature of the gases T, 01 in the intake manifold. The Qair value can be delivered, instead of a flowmeter at the level of the filter 4, by an estimator of the incoming air flow, using for example the cartography mentioned above, as a function of the rotation speed of the engine and the pressure The pollutant estimator 10 delivers one or more values each representing a quantity of polluting species emitted per unit of time. FIG. 1 shows the transmission of a single pollutant emission value "Pollut", which is sent as an input value of a mapping 13. According to the variant embodiments, the Pollut value can represent a flow of nitrogen oxides "NO x", a flow rate of carbon oxides "CO", or a flow of unburned hydrocarbons "HC". The estimator 10 can also simultaneously deliver several values corresponding to several polluting emissions. This or these pollutant emission values may be used to adapt the regulation of the engine 1, as illustrated in FIG. 1. In the example illustrated in FIG. 1, where the pollutant emission value Pollut may for example correspond to a nitrogen oxide flow rate, Pollut emission level is used as the input value of the map 13, in which is read a multiplier Kpon which is then sent to a multiplier 16. The multiplier 16 receives on another input a second coefficient KNc which is read in a second map 14. The second map 14 has at least two inputs, whose rotation speed N of the engine 1 is a reference torque C, which is determined for example from the signal d an accelerating pedal 12. The setpoint torque C is also used by a setpoint boost pressure calculator 15 which is configured to calculate a supercharger pressure. setpoint Pcons obtain in the intake manifold 32 to obtain the motor 1 the torque C required. The map 14 can use as a second input value another value related to the torque, for example the reference supercharging pressure P - cons. The multiplier 16 delivers a Krégul control coefficient which is used by a regulator 18. The regulator 18 receives at the inlet a difference c between the pressure 13.01 of gas measured in the intake manifold 32, and the corresponding setpoint pressure P 0, delivered by the set-point pressure control computer 15. The regulator 18 converts this difference c into a correction value δ sent to a conversion unit 7. The regulator 18 may be of the proportional type, but may also be of proportional integral, proportional derivative or other type of regulator, of the PID type. . Other types of regulators may also be envisaged, involving non-multiplicative type corrections and / or involving clipping functions as a function of the received Krégul control coefficients. It is not departing from the scope of the invention if the combination of the coefficients from the maps 13 and 14 is other than by a simple multiplication. The coefficient resulting from the mapping 13 may, for example, impose a limit on the coefficient resulting from the mapping 14. The conversion unit 7 is configured to deliver a position command "u" enabling the geometry of the turbine 5b to be adapted in order to change the flow rate through the turbine. The value "u" may for example correspond to the blade positions of a variable geometry turbine 5b. The conversion unit 7 uses of course other values than the correction value δ to calculate the position "u" of the actuator of the turbine 5b. These values correspond to calculation methods known from the literature and may in particular comprise a gas temperature measured upstream of the turbine, a flow of gas passing through the turbine and a gas pressure downstream of the turbine. In general, the internal combustion engine 1 may comprise a pollutant estimator 10, the Pollut estimation of which is taken into account for the calculation of a Krégul regulation coefficient making it possible to calculate a position "u" of a actuator for modifying the combustion conditions of the engine 1, and in particular for changing the pressures established inside the gas circuit 30. In a first embodiment, the estimator 10 calculates a production of nitrogen - by cylinder stroke - using the richness R, the fuel flow 0, carb, the ignition advance cp, the water temperature T and the engine speed N, according to the equation (1 ): (R-R0) \ 2 NOX = K Equation (1) mgc (Qcarb ± Q0) (p ± Po) (T ± T0) exp With: Qcarb fuel flow mg / stroke: ignition advance (position crankshaft in degrees) T: engine coolant temperature (degrees Celsius) R: richness in the cyl indres (without dimensions) The values Qo, (po, To, Ro, s are engine-specific calibration parameters, which can be determined by bench tests for a particular engine model.
La valeur obtenue NOXmgc est exprimée pour un tour de vilebrequin. Si on souhaite convertir la production en masse par unité de temps, on peut utiliser la formule de conversion (valable pour un moteur à quatre temps et à quatre cylindres): /1\Ij NOXmgis =2.NOXmgc - Equation (2) 60 N étant le régime de rotation du moteur en tours/minute. Selon un autre mode de réalisation qui peut se combiner au précédent, l'estimateur d'émissions polluantes calcule les émissions de monoxyde de carbone COo,gc, suivant une formule du type : Si R<R,e COmgc= H Qcarb - (T +T0) Equation (3) Si R>ee CO',gc= M(R+Ri) - Qat - (T±TO) Equation (4) Les valeurs H, R1, M sont des paramètres de calibration spécifiques au moteur, qui peuvent être déterminés par essais sur banc pour un modèle de moteur particulier. La valeur To peut être la même que ci-dessus pour l'évaluation de la production d'oxydes d'azotes.The value obtained NOXmgc is expressed for a crankshaft revolution. If we want to convert mass production per unit of time, we can use the conversion formula (valid for a four-stroke and four-cylinder engine): / 1 \ Ij NOXmgis = 2.NOXmgc - Equation (2) 60 N being the rotational speed of the engine in revolutions / minute. According to another embodiment which can be combined with the preceding one, the pollutant estimator calculates the carbon monoxide emissions COo, gc, according to a formula of the type: If R <R, e COmgc = H Qcarb - (T + T0) Equation (3) If R> ee CO ', gc = M (R + Ri) - Qat - (T ± TO) Equation (4) The values H, R1, M are engine-specific calibration parameters, which can be determined by bench tests for a particular engine model. The To value can be the same as above for the evaluation of the production of nitrogen oxides.
La valeur obtenue comgc est exprimée pour un tour de vilebrequin. Si on souhaite convertir la production masse par unité de temps, on peut utiliser la formule de conversion : C° mg I s = 2-C° mgc - 60 Equation (5) N étant le régime de rotation du moteur en tours/minute.The value obtained comgc is expressed for a crankshaft revolution. If it is desired to convert the mass production per unit of time, the conversion formula can be used: C ° mg I s = 2-C ° mgc-60 Equation (5) N being the rotational speed of the engine in revolutions / minute.
Selon un troisième mode de réalisation qui peut se combiner au premier et/ou au second mode de réalisation, l'estimateur d'émissions polluantes calcule les émissions d'hydrocarbures imbrûlés HC mgc , suivant une formule du type ,' .(R2 + r - R + p). (X2 + uX + HC gc = + + T o) : Equation (6) d \ + + - - e r2 N Où T : température de liquide de refroidissement moteur (degrés Celsius) R : richesse dans les cylindres (sans dimensions) N : le régime de rotation du moteur en tours/minute La valeur X est une variable réduite définie comme suit : x = Q air *Tc01 _ 0 air mgc T col ,13Q N Pcoi Pcoi Equation (7) avec Q air débit d'air en kg/h Qair mgc débit d'air en mg/coup pression dans le collecteur [Pa] Tc01 : température collecteur admission en [K] Les valeurs L, To, (pi, d, e, r, p, u, v sont des paramètres de calibration spécifiques au moteur qui peuvent être déterminés par essais sur banc pour un modèle de moteur particulier. La valeur To peut être la même que précédemment. Bien sûr, les équations (1), (3), (4) et (6) peuvent être remplacées par des équations équivalentes en mettant en facteur de manière différente les constantes de calibration. La valeur obtenue HCmgc est exprimée pour un tour de vilebrequin. Si on souhaite convertir la production masse par unité de temps, on peut utiliser la formule de conversion : HCmg I s = 2.HCmgc - Equation (8) 6N0 j La valeur obtenue HC mgc est exprimée pour un tour de vilebrequin. Si on souhaite convertir la production masse par unité de temps, on peut utiliser la formule de conversion : N j 5Equation (9) HCmg I s = 2.HCmgc - 60 Les équations (1), (3), (4) peuvent être remplacées par des équations équivalentes, où par exemple le débit de carburant est exprimé en mg/s au lieu d'être exprimé en mg/coup. Les termes relatifs 10 au débit de carburant 0 ,carb et Qo sont alors à prendre en compte divisés par le régime de rotation N, et les constantes de calibrations K, H, M sont à adapter, par exemple en les divisant par 30. Dans tous les calculs précédents, la richesse d'air R du mélange comburant dans les cylindres peut être évaluée de différentes 15 manières. Selon un premier mode de réalisation, elle peut être mesurée par une sonde de type "sonde lambda". La sonde lambda est généralement placée sur le circuit de gaz 30, en aval des cylindres et en amont de l'éventuel système de dépollution 33. Elle permet de déterminer la richesse en oxygène des gaz d'échappement et d'en 20 déduire la composition des gaz entrant dans les cylindres. Selon un autre mode de réalisation, la richesse R des gaz dans les cylindres est calculée en prenant en compte le débit d'air entrant et le débit de carburant entrant dans les cylindres. Selon le modèle le plus simple, on peut calculer la richesse R des gaz enfermés dans les 25 cylindres au moment de la combustion par R=Qcarb/Qa *PCO Equation (10) Avec PCO = pouvoir comburivore du carburant, PCO = 14.7 30 pour de l'essence par exemple. Qcarb et Qair sont exprimés ici tous les deux par unité de temps, ou tous les deux "par coup".According to a third embodiment which can be combined with the first and / or second embodiment, the pollutant estimator calculates the unburned hydrocarbon emissions HC mgc, according to a formula of the type. - R + p). (X2 + uX + HC gc = + + T o): Equation (6) d \ + + - - e r2 N Where T: engine coolant temperature (degrees Celsius) R: cylinder richness (without dimensions) N: the speed of rotation of the motor in revolutions / minute The value X is a reduced variable defined as follows: x = Q air * Tc01 _ 0 air mgc T col, 13Q N Pcoi Pcoi Equation (7) with Q air flow de air in kg / h Qair mgc air flow in mg / blow pressure in the manifold [Pa] Tc01: intake manifold temperature in [K] The values L, To, (pi, d, e, r, p, u, v are engine-specific calibration parameters that can be determined by bench tests for a particular engine model The To value can be the same as above, of course, equations (1), (3), (4) and (6) can be replaced by equivalent equations by different factorization of the calibration constants.The value obtained HCmgc is expressed for a turn of crankshaft. If it is desired to convert the mass production per unit of time, the conversion formula can be used: HCmg I s = 2.HCmgc - Equation (8) 6N0 j The value obtained HC mgc is expressed for a crankshaft revolution. If we want to convert the mass production per unit of time, we can use the conversion formula: Nj 5Equation (9) HCmg I s = 2.HCmgc - 60 Equations (1), (3), (4) can be replaced by equivalent equations, where for example the fuel flow is expressed in mg / s instead of being expressed in mg / stroke. The terms relating to the fuel flow 0, carb and Qo are then to be taken into account divided by the rotation speed N, and the calibration constants K, H, M are to be adapted, for example by dividing them by 30. In all the above calculations, the air richness R of the oxidant mixture in the cylinders can be evaluated in different ways. According to a first embodiment, it can be measured by a probe of the "lambda probe" type. The lambda probe is generally placed on the gas circuit 30, downstream of the cylinders and upstream of the possible pollution control system 33. It makes it possible to determine the oxygen richness of the exhaust gases and to deduce the composition therefrom. gases entering the cylinders. According to another embodiment, the richness R of the gases in the cylinders is calculated by taking into account the flow of air entering and the flow of fuel entering the cylinders. According to the simplest model, the richness R of the gases enclosed in the cylinders at the moment of combustion can be calculated by R = Qcarb / Qa * PCO Equation (10) With PCO = fuel comburivore power, PCO = 14.7 30 for gasoline for example. Qcarb and Qair are both expressed here per unit of time, or both "per shot".
On voit que l'estimateur d'émissions polluantes 10, en utilisant les équations (1) et (2) pour estimer la production d'oxyde d'azote, permet d'introduire un facteur de contrôle supplémentaire lors de l'élaboration de la consigne « u » destinée à la turbine 5b. On peut ainsi, par exemple, lors d'une montée en puissance du moteur requise à partir de la pédale 12, modérer la montée en puissance du moteur 1 en fonction des valeurs d'émissions d'oxyde d'azote calculées par l'estimateur 10 : on peut par exemple rendre cette montée en puissance plus progressive, limiter les émissions instantanées, et si possible les émissions globales, d'oxyde d'azote par le moteur 1. Le même type de limitation peut être appliqué, de manière indépendante ou simultanée, à partir de valeurs d'émissions de monoxyde de carbone calculées à partir des équations (3), (4) et (5). L'estimateur d'émissions polluantes 10 peut par exemple délivrer deux valeurs séparées NOX',gis et COmg/s donnant des productions instantanées de ces deux polluants. Ces valeurs (ou leurs valeurs converties en masse/seconde) peuvent être envoyées vers deux cartographies (non représentées sur la figure 1) permettant de lire deux coefficients correcteurs qui viendront multiplier le coefficient KNC délivré par la cartographie 14 fonction du point de fonctionnement du moteur. On peut éventuellement cumuler une troisième correction qui serait fonction de la quantité d'hydrocarbures imbrûlés, également calculée par l'estimateur 10 d'émissions polluantes, et qui peut faire l'objet d'une troisième lecture dans une autre cartographie (non représentée) pour en extraire un coefficient correcteur dédié. La figure 2 illustre une autre application des méthodes de calcul d'émissions polluantes selon l'invention. On retrouve sur la figure 2 un moteur équipé des mêmes capteurs que celui de la figure 1, les mêmes capteurs étant désignés par les mêmes références. Sur la figure 2 cependant, le filtre à air 4 n'est pas muni de débitmètre. Le débit d'air entrant Qair et la richesse R doivent donc être évalués à partir des données des autres capteurs. A cette fin on utilise un estimateur 40 de masse d'air passant par les soupapes d'admission des cylindres. L'estimateur comprend une cartographie 41 de remplissage, qui donne un coefficient de remplissage ih, en fonction de la pression Pcol mesurée dans le collecteur d'admission 32, du régime de rotation N du moteur, et des consignes VVTa et VVTe permettant de piloter respectivement les soupapes d'admission et les soupapes d'échappement des cylindres. Ces consignes peuvent correspondre par exemple à une position à un moment donné, ou à un déphasage par rapport au passage du piston du cylindre par son point mort haut. L'estimateur 40 peut en outre comprendre une cartographie 42 qui donne un coefficient rit de "piégeage" en fonction des quatre mêmes paramètres. Ainsi, l'estimateur 40 lit dans la cartographie 41 : 11,= f,(N,Pcoi,VVT,,VVT Equation (11) : coefficient de remplissage et lit éventuellement dans la cartographie 42 ft(N,P,,,,VVT,,VVT,) rit : coefficient de piégeage (cartographié) Une estimation du débit d'air entrant ()air mgc peut alors être obtenue par l'équation suivante : 20Qalr Pcoi Equation (12) -mgc = r .0 287 T 01 v avec Qair mgc: masse d'air estimée traversant les soupapes d'admission, en mg "par coup" Cyl : volume intérieur maximal d'un cylindre du moteur 25 ("cylindrée") Et la masse d'air effectivement piégée dans les cylindres et disponible pour la combustion peut être estimée par Qair_piégé = Q air mg, - 11 t Equation (13) 30 Sur la figure 2, ces estimations sont obtenues au moyen d'un diviseur 43, envoyant le rapport 13,01/T,01 vers un multiplicateur 44 recevant sur son autre entrée le coefficient de remplissage entrée riv. Le résultat ()air mgc est alors envoyé, au besoin, vers l'estimateur 10 d'émissions polluantes, et est envoyé sur un autre multiplicateur 45 recevant sur son autre entrée le coefficient de piégeage rit. Le résultat Qair piégé est envoyé vers l'estimateur de richesse 2 qui estime alors la richesse R par exemple suivant la formule : b Equation (14) Richesse R= QcarPCO Q air piégé Avec PCO : pouvoir comburivore du carburant (par exemple 14,7 pour l'essence) Le moteur 1 de la figure 2 équipé de l'estimateur 10 d'émissions polluantes, utilisant les mêmes types d'équations que celles mentionnées plus haut pour estimer le niveau de production d'une ou plusieurs espèces polluantes. Le moteur 1 est équipé d'un piège 33 à oxydes d'azote et d'un moniteur de piège 20 configuré pour déclencher des phases de "purge" du piège, pendant lesquelles les conditions de fonctionnement du moteur sont telles que les oxydes d'azote accumulés dans le piège sont réduits, au prix d'une surconsommation temporaire en carburant du moteur. Dans l'exemple illustré à la figure 2, la valeur de production de monoxyde d'azote est envoyée au moniteur de piège 20, qui est une unité de calcul effectuant un cumul, par exemple à l'aide d'un intégrateur 21 des valeurs de production d'oxyde d'azote calculées par l'estimateur 10.It can be seen that the pollutant estimator 10, using equations (1) and (2) to estimate the production of nitrogen oxide, makes it possible to introduce an additional control factor when developing the setpoint "u" for the turbine 5b. It is thus possible, for example, during a rise in power of the engine required from the pedal 12, to moderate the rise in power of the engine 1 as a function of the nitrogen oxide emission values calculated by the estimator 10: it can for example make this increase in power more progressive, limit the instantaneous emissions, and if possible the overall emissions, of nitrogen oxide by the engine 1. The same type of limitation can be applied, independently or simultaneous, from carbon monoxide emission values calculated from equations (3), (4) and (5). The pollutant emission estimator 10 may, for example, deliver two separate values NOX ', gis and COmg / s giving instantaneous productions of these two pollutants. These values (or their values converted into mass / second) can be sent to two maps (not shown in FIG. 1) making it possible to read two correction coefficients that will multiply the KNC coefficient delivered by the map 14 according to the operating point of the engine. . A third correction may be added, depending on the amount of unburned hydrocarbons, also calculated by the pollutant estimator, and which may be read a third time in another map (not shown). to extract a dedicated correction coefficient. FIG. 2 illustrates another application of the pollutant calculation methods according to the invention. FIG. 2 shows a motor equipped with the same sensors as that of FIG. 1, the same sensors being designated by the same references. In Figure 2 however, the air filter 4 is not equipped with a flow meter. The incoming airflow Qair and the richness R must therefore be evaluated from the data of the other sensors. For this purpose, an air mass estimator 40 is used which passes through the intake valves of the cylinders. The estimator comprises a mapping 41 of filling, which gives a filling coefficient ih, as a function of the pressure Pcol measured in the intake manifold 32, the rotation speed N of the engine, and setpoints VVTa and VVTe for driving respectively the intake valves and the cylinder exhaust valves. These instructions may correspond for example to a position at a given moment, or to a phase shift with respect to the passage of the piston of the cylinder by its top dead center. The estimator 40 may further comprise a map 42 which gives a "trapping" coefficient according to the same four parameters. Thus, the estimator 40 reads in the map 41: 11, = f, (N, Pcoi, VVT ,, VVT Equation (11): filling coefficient and reads possibly in the mapping 42 ft (N, P ,,,, VVT ,, VVT,) laughs: trapping coefficient (mapped) An estimate of the air flow entering () air mgc can then be obtained by the following equation: 20Qalr Pcoi Equation (12) -mgc = r .0 287 T 01 v with Qair mgc: estimated air mass passing through the intake valves, in mg "per stroke" Cyl: maximum internal volume of a cylinder of the engine 25 ("displacement") And the air mass actually trapped in the cylinders and available for combustion can be estimated by Qair_piégé = Q air mg, - 11 t Equation (13) In Figure 2, these estimates are obtained by means of a divider 43, sending the ratio 13.01 / T , 01 to a multiplier 44 receiving on its other input the fill factor entered riv The result () air mgc is then sent, if necessary, to the estimator 10 of emi pollutants, and is sent to another multiplier 45 receiving on its other input the trapping coefficient laughs. The trapped Qair result is sent to the wealth estimator 2, which then estimates the richness R, for example according to the formula: b Equation (14) Richness R = QcarPCO Q trapped air With PCO: comburivorous fuel power (for example 14.7 for gasoline) The engine 1 of Figure 2 equipped with the pollutant estimator 10, using the same types of equations as those mentioned above to estimate the level of production of one or more polluting species. The engine 1 is equipped with a trap 33 of nitrogen oxides and a trap monitor 20 configured to trigger "purge" phases of the trap, during which the operating conditions of the engine are such that the oxides of nitrogen accumulated in the trap are reduced, at the cost of temporary overconsumption of engine fuel. In the example illustrated in FIG. 2, the production value of nitric oxide is sent to the trap monitor 20, which is a computation unit cumulating, for example using an integrator 21 of the values nitrogen oxide production calculated by the estimator 10.
Le moniteur 20 comprend un comparateur 22 qui détecte le moment où la quantité totale d'oxydes d'azote accumulée dans un système de dépollution 33, dépasse un seuil désigné ici par « SeuilCumul ». Tant que ce seuil n'est pas atteint, le moniteur 20 continue à calculer chaque accroissement de la quantité totale stockée dans le système de dépollution 33. Lorsque le seuil est atteint, le moniteur de piège 20 lance une procédure 23 qui permet de réduire les oxydes d'azote présents dans le système de dépollution 33. La procédure 23, déclenchée par une unité de pilotage de purge, peut consister par exemple à modifier les rapports air/carburant envoyés au cylindre ainsi que les pressions dans le circuit d'alimentation en gaz 30, de manière à obtenir en sortie de cylindre des espèces chimiques réductrices qui viendront réduire les oxydes d'azote stockés dans le système de dépollution 33. Ce mode de fonctionnement de "purge" peut typiquement impliquer une combustion à plus haute température, et être de ce fait moins coûteux à déclencher pour certains modes de roulage que pour d'autres. Le seuil déclencheur indiqué à l'étape 22 peut donc être fonction des conditions de roulage instantané du véhicule. Dans l'exemple illustré en figure 2, l'estimation de la quantité totale de polluants accumulés dans le système de dépollution 33 permet de ne déclencher les phases d'élimination de ces polluants, qui sont coûteuses en énergie, que quand ces phases sont vraiment devenues nécessaires. La figure 3 illustre encore un autre exemple d'application d'un moteur équipé d'un système 10 d'estimation d'émissions polluantes selon l'invention. On retrouve sur la figure 3 des éléments communs aux figures 1 et 2, les mêmes éléments étant désignés par les mêmes références. Dans l'exemple illustré à la figure 3, le véhicule sur lequel est monté le moteur à essence 1 est également muni d'un second groupe moteur 38, électrique, comprenant par exemple un moteur électrique 36 et une batterie 37. Pour arbitrer sur la répartition des couples à fournir par le moteur à combustion interne 1 et par le moteur électrique 36, le véhicule est équipé d'un module 25 de gestion d'énergie « LGE » référencé 25. La consigne de couple Ctot émanant de la pédale 12 est ainsi transmise au module de gestion d'énergie 25 qui, en fonction du niveau de couple demandé, de la vitesse instantanée du véhicule, et éventuellement d'autres paramètres, envoie une première consigne de couple Cote, au groupe moteur électrique 38 et une seconde consigne de couple Ctherm à un module de calcul 24 intervenant dans la régulation du moteur thermique 1. L'arbitrage entre la quantité de couple à fournir par le moteur électrique et la quantité de couple à fournir par le moteur thermique peut prendre par exemple en compte le faible rendement du moteur thermique aux couples modérés et vitesses réduites, par exemple au démarrage du véhicule, qui se fait de préférence à l'aide du moteur électrique 36. D'autres éléments peuvent bien sûr intervenir dans l'arbitrage, tels que le niveau de charge de la batterie 37 et/ou les réserves d'énergie disponible dans la batterie 37 et dans le réservoir d'essence 19. L'unité de calcul 24, qui peut jouer le rôle d'un module modérateur, peut renvoyer une valeur de consigne Ccons modifiée vers le module de gestion d'énergie 25, cette consigne modifiée Ccons étant celle que les systèmes de régulation du moteur 1 vont effectivement chercher à atteindre en agissant sur divers paramètres de fonctionnement, notamment sur la consigne de position « u » de la turbine 5b. Le module de gestion d'énergie 25 peut ainsi prendre en compte cette consigne modifiée pour compenser le différentiel entre la consigne initiale Ctherm et la consigne modifiée Ccons en augmentant ou en diminuant en conséquence la consigne Célec envoyée vers le moteur électrique 36. L'estimateur d'émissions polluantes 10, toujours à l'aide des jeux d'équations décrits précédemment, peut calculer une ou plusieurs quantités d'espèces polluantes qui permettent de lire, dans une ou plusieurs cartographies 26, les coefficients correcteurs dont ici un seul est représenté Kp012. Ce coefficient correcteur peut par exemple venir multiplier le couple de consigne Ctherm envoyé a priori par le module de gestion 25 vers le module modérateur 24. Un multiplicateur 27 peut ainsi délivrer la consigne de couple modifiée Ccons, d'une part au module de gestion d'énergie 25, et d'autre part, à un calculateur 15 de pression de suralimentation de consigne Pcons -Paons correspondant à la pression de gaz à atteindre dans le collecteur d'admission 32. Cette pression de consigne peut alors être soustraite, au niveau d'un soustracteur 29, de la pression mesurée 13,01 délivrée par le capteur de pression 9. L'écart à la consigne c peut être envoyé à un régulateur 8 qui peut être un régulateur de type PID ou un autre type de régulateur et qui délivre une valeur de régulation à l'unité de conversion 7 qui à l'aide d'autres paramètres de contrôle ainsi que de la valeur élabore alors la consigne de position « u » des ailettes de la turbine 5b. Dans l'exemple illustré en figure 3, l'estimateur 10 d'émissions polluantes permet donc d'optimiser la répartition de couples entre moteurs thermiques et moteurs électriques, non seulement sur des critères de consommation, qui sont pris en compte au niveau du module de gestion d'énergie 25, mais également de manière à limiter l'émission instantanée, et si possible les émissions globales, d'une ou de plusieurs espèces polluantes. Dans les exemples d'application décrits en figures 1, 2, ou 3, qui ne sont nullement limitatifs, on utilise donc un nombre limité de capteurs, capteurs qui sont généralement déjà présents pour d'autres aspects du contrôle du moteur thermique 1. On extrait des mesures de ces capteurs, à l'aide de l'estimateur 10, une information permettant d'adapter le contrôle du moteur à combustion interne 1 afin de limiter les rejets polluants de celui-ci. Suivant les variantes de réalisation, ces capteurs peuvent comprendre un débitmètre placé pour mesurer le flux d'air frais entrant, ou peuvent ne pas comprendre un tel débitmètre, les estimations de débit d'air entrant et de richesse se faisant alors par exemple comme dans le mode de réalisation illustré en figure 2. On réduit donc l'empreinte écologique du véhicule, en ne modifiant quasiment pas l'architecture du moteur, et sans augmenter le prix de revient du véhicule. Les capteurs utilisés sont déjà présents pour d'autres étapes de contrôle moteur, et font généralement déjà l'objet de procédures de contrôle au fur et à mesure du roulage du véhicule, ce qui permet de garantir la fiabilité des données transmises à l'estimateur d'émissions polluantes 10.The monitor 20 comprises a comparator 22 which detects when the total amount of nitrogen oxides accumulated in a decontamination system 33 exceeds a threshold designated herein as "ThresholdCumul". As long as this threshold is not reached, the monitor 20 continues to calculate each increase of the total quantity stored in the pollution control system 33. When the threshold is reached, the trap monitor 20 initiates a procedure 23 which makes it possible to reduce the nitrogen oxides present in the pollution control system 33. The procedure 23, triggered by a purge control unit, may for example consist of modifying the air / fuel ratios sent to the cylinder as well as the pressures in the fuel supply circuit. gas 30, so as to obtain at the cylinder outlet reducing chemical species which will reduce the nitrogen oxides stored in the pollution control system 33. This "purge" operating mode may typically involve a combustion at higher temperature, and thus be less expensive to trigger for some modes of driving than for others. The trigger threshold indicated in step 22 may therefore be a function of the instantaneous driving conditions of the vehicle. In the example illustrated in FIG. 2, the estimation of the total quantity of pollutants accumulated in the pollution control system 33 makes it possible to trigger the elimination phases of these pollutants, which are energy-intensive, only when these phases are really become necessary. FIG. 3 illustrates yet another example of application of an engine equipped with a system 10 for estimating pollutant emissions according to the invention. FIG. 3 shows elements that are common to FIGS. 1 and 2, the same elements being designated by the same references. In the example illustrated in FIG. 3, the vehicle on which the gasoline engine 1 is mounted is also provided with a second electric motor unit 38 comprising, for example, an electric motor 36 and a battery 37. To arbitrate on the distribution of couples to be provided by the internal combustion engine 1 and the electric motor 36, the vehicle is equipped with a power management module 25 "LGE" referenced 25. The Ctot torque setpoint emanating from the pedal 12 is thus transmitted to the energy management module 25 which, depending on the requested torque level, the instantaneous speed of the vehicle, and possibly other parameters, sends a first setpoint torque Cote, the electric motor group 38 and a second Ctherm torque setpoint to a calculation module 24 involved in the regulation of the heat engine 1. The arbitration between the amount of torque to be supplied by the electric motor and the amount of torque to provide for example, the thermal engine can take into account the low efficiency of the heat engine at moderate torques and reduced speeds, for example when starting the vehicle, which is preferably done using the electric motor 36. safe to intervene in the arbitration, such as the level of charge of the battery 37 and / or the reserves of energy available in the battery 37 and in the fuel tank 19. The calculation unit 24, which can play the the role of a moderator module, can return a modified setpoint value Ccons to the energy management module 25, this modified setpoint Ccons being that the control systems of the engine 1 will actually seek to achieve by acting on various parameters of operation, in particular on the position setpoint "u" of the turbine 5b. The energy management module 25 can thus take into account this modified setpoint to compensate the differential between the initial setpoint Ctherm and the modified setpoint Ccons by increasing or decreasing accordingly the setpoint Celec sent to the electric motor 36. The estimator pollutant emissions 10, again using the sets of equations described above, can calculate one or more quantities of polluting species that can read, in one or more maps 26, the correction coefficients of which here only one is represented Kp012. This corrective coefficient may, for example, multiply the setpoint torque Ctherm sent a priori by the management module 25 to the moderator module 24. A multiplier 27 can thus deliver the modified torque setpoint Ccons, on the one hand to the management module. energy 25, and secondly, to a calculator 15 supercharging pressure setpoint Pcons -Paons corresponding to the gas pressure to be reached in the intake manifold 32. This setpoint pressure can then be subtracted, at the level of a subtractor 29, the measured pressure 13.01 delivered by the pressure sensor 9. The deviation from the setpoint c can be sent to a regulator 8 which can be a PID type regulator or another type of regulator and which delivers a control value to the conversion unit 7 which using other control parameters and the value then develops the position setpoint "u" of the blades of the turbine 5b. In the example illustrated in FIG. 3, the pollutant estimator 10 therefore makes it possible to optimize the distribution of couples between thermal engines and electric motors, not only on consumption criteria, which are taken into account at the module level. energy management 25, but also to limit the instantaneous emission, and if possible the global emissions, of one or more polluting species. In the application examples described in FIGS. 1, 2, or 3, which are in no way limiting, a limited number of sensors, sensors which are generally already present for other aspects of the control of the heat engine 1, are therefore used. extracts from the measurements of these sensors, with the aid of the estimator 10, information enabling the control of the internal combustion engine 1 to be adapted in order to limit the polluting discharges thereof. According to the variant embodiments, these sensors may comprise a flowmeter placed to measure the flow of incoming fresh air, or may not include such a flow meter, the estimates of the incoming air flow and of the richness being then, for example, as in the embodiment illustrated in Figure 2. Therefore reduces the ecological footprint of the vehicle, by not modifying almost the engine architecture, and without increasing the cost of the vehicle. The sensors used are already present for other stages of engine control, and are usually already subject to control procedures as the vehicle rolls, which ensures the reliability of the data transmitted to the estimator polluting emissions 10.
L'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation décrits, et peut se décliner en de nombreuses variantes. Ainsi la richesse et les débits d'air entrant dans les cylindres et piégés dans les cylindres peuvent être estimés de diverses manières, correspondant au mode de réalisation de la figure 1, au mode de réalisation de la figure 2, ou à d'autres modes de réalisation. On peut utiliser une cartographie 41 de coefficient de remplissage et ne pas utiliser de cartographie de coefficient de piégeage, en considérant que ce dernier est égal à 1 en première approximation. On peut utiliser seulement une cartographie qui est déjà le produit d'une cartographie de remplissage et d'une cartographie de piégeage, et omettre le multiplicateur 44, si on n'a par exemple pas besoin de calculer la production HC d'hydrocarbures imbrûlés, et donc pas besoin de connaître le débit total d'air entrant dans les cylindres Qa'The invention is not limited to the embodiments described, and can be declined in many variants. Thus the richness and flow rates of air entering the cylinders and trapped in the cylinders can be estimated in various ways, corresponding to the embodiment of Figure 1, the embodiment of Figure 2, or other modes of realization. Filling coefficient mapping 41 can be used and no trapping coefficient mapping can be used, considering that it is equal to 1 in first approximation. Only mapping that is already the product of filler mapping and trapping mapping can be used, omitting the multiplier 44, if for example there is no need to calculate HC production of unburnt hydrocarbons, and therefore no need to know the total flow of air entering the cylinders Qa '
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