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FR3145779A1 - Method and system for controlling a supercharged internal combustion engine configured to manage the storage and desorption of liquid water in a charge air cooler - Google Patents

Method and system for controlling a supercharged internal combustion engine configured to manage the storage and desorption of liquid water in a charge air cooler Download PDF

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FR3145779A1
FR3145779A1 FR2301391A FR2301391A FR3145779A1 FR 3145779 A1 FR3145779 A1 FR 3145779A1 FR 2301391 A FR2301391 A FR 2301391A FR 2301391 A FR2301391 A FR 2301391A FR 3145779 A1 FR3145779 A1 FR 3145779A1
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FR
France
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water
mass
exchanger
flow rate
egr
Prior art date
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FR2301391A
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French (fr)
Inventor
Cedric Lefevre
Aurélien NERRIERE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
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Priority to PCT/EP2024/053417 priority patent/WO2024170465A1/en
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Abstract

Procédé (100) de commande d’un moteur à combustion interne (10) suralimenté dans lequel :- on estime la masse (M_eau) d’eau liquide stockée en temps réel sur des parois internes d’un échangeur (30) recevant un mélange d’air frais et de gaz brûlés recyclés ;- on détermine un écart de masses d’eau (ΔM_eau) entre ladite masse d’eau (M_eau) et une masse (MC) d’eau liquide critique prédéterminée; et- on gère la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur (30) lorsque la valeur absolue dudit écart (abs(ΔM_eau)) est inférieure à une valeur de seuil (S) en réduisant un taux d’EGR (Tx_EGR) par pilotage d’une vanne de réglage EGR (38c) et/ou en réduisant le débit d’un fluide de refroidissement (Q_WCAC) parcourant l’échangeur (30) par pilotage d’une pompe configurée pour faire circuler le fluide de refroidissement dans l’échangeur (30) et/ou en augmentant la température (T_WCAC) du fluide de refroidissement de l’échangeur (30). Figure pour l’abrégé : Fig 3 Method (100) for controlling a supercharged internal combustion engine (10) in which: - the mass (M_water) of liquid water stored in real time on internal walls of an exchanger (30) receiving a mixture of fresh air and recycled burnt gases is estimated; - a difference in water masses (ΔM_water) between said mass of water (M_water) and a predetermined critical mass (MC) of liquid water is determined; and- the maximum mass of water that can be stored by the exchanger (30) is managed when the absolute value of said difference (abs(ΔM_water)) is less than a threshold value (S) by reducing an EGR rate (Tx_EGR) by controlling an EGR control valve (38c) and/or by reducing the flow rate of a cooling fluid (Q_WCAC) flowing through the exchanger (30) by controlling a pump configured to circulate the cooling fluid in the exchanger (30) and/or by increasing the temperature (T_WCAC) of the cooling fluid of the exchanger (30). Figure for abstract: Fig 3

Description

Procédé et système de commande d’un moteur à combustion interne suralimenté configurés pour gérer le stockage et la désorption d’eau liquide dans un refroidisseur d’air de suralimentationMethod and system for controlling a supercharged internal combustion engine configured to manage the storage and desorption of liquid water in a charge air cooler

La présente invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne, et plus particulièrement les moteurs à combustion interne suralimentés, essence ou Diesel.The present invention relates to the field of internal combustion engines, and more particularly supercharged internal combustion engines, gasoline or Diesel.

Plus particulièrement, l’invention concerne la réduction de la condensation dans un refroidisseur d’air de suralimentation.More particularly, the invention relates to the reduction of condensation in a charge air cooler.

Généralement, un moteur à combustion interne suralimenté comprend un refroidisseur d’air de suralimentation et un circuit basse pression de recirculation partielle des gaz d’échappement à l’admission, dit circuit « EGR » (« exhaust gas recirculation » en termes anglo-saxons). Le circuit EGR basse pression permet de ré-aspirer à l’admission des gaz brûlés issus de la combustion et de les réintroduire en amont du compresseur de suralimentation.Typically, a supercharged internal combustion engine includes a charge air cooler and a low-pressure circuit for partial recirculation of exhaust gases at the intake, called the "EGR" circuit ("exhaust gas recirculation" in Anglo-Saxon terms). The low-pressure EGR circuit allows burnt gases from combustion to be re-injected into the intake and reintroduced upstream of the supercharger.

Ces gaz inertes permettent notamment d’augmenter la masse totale de gaz admis dans la chambre de combustion dans un moteur à essence, ce qui réduit la nécessité d’abaisser la pression du collecteur d’admission pour gérer la charge en air. Ceci limite les pertes par pompage et améliore la combustion. D’autre part, essentiellement dans les moteurs Diesel, la réadmission partielle des gaz brûlés permet de refroidir la température de combustion et intrinsèquement de réduire les émissions d’oxydes d’azote.These inert gases make it possible in particular to increase the total mass of gas admitted into the combustion chamber in a gasoline engine, which reduces the need to lower the pressure of the intake manifold to manage the air load. This limits pumping losses and improves combustion. On the other hand, mainly in Diesel engines, the partial readmission of burnt gases makes it possible to cool the combustion temperature and intrinsically reduce nitrogen oxide emissions.

Toutefois, l’usage d’un circuit EGR basse pression entraine des problématiques de condensation de l’eau dans le circuit d’admission du moteur. Cette eau est généralement issue de l’humidité de l’air frais arrivant de l’admission d’air frais et/ou de la vapeur d’eau contenue dans les gaz d’échappement recirculés par le circuit EGR basse pression.However, using a low-pressure EGR circuit leads to problems with water condensation in the engine intake circuit. This water generally comes from the humidity in the fresh air arriving from the fresh air intake and/or from the water vapor contained in the exhaust gases recirculated by the low-pressure EGR circuit.

Cette eau condensée peut alors conduire :This condensed water can then lead to:

- à la projection de gouttelettes d’eau liquide en amont du compresseur et générer une usure prématurée de la roue dudit compresseur ;- the projection of liquid water droplets upstream of the compressor and generating premature wear of the wheel of said compressor;

- au stockage d’eau dans des points bas du circuit d’admission occasionnant des problématiques de corrosion, par exemple du refroidisseur d’air de suralimentation ou du refroidisseur EGR.- water storage in low points of the intake circuit causing corrosion problems, for example the charge air cooler or the EGR cooler.

- à la formation de glace dans le circuit d’admission dans des conditions ambiantes extrêmes, soit lors de phase de roulage, ou lors du refroidissement du moteur à l’arrêt. Un stockage progressif lent concomitant à du gel peut alors conduire à un stockage de glace. Lorsque de l’augmentation de la température ambiante au-dessus de 0°C, cette glace se transforme en liquide, susceptible à son tour d’occasionner de corrosion ou d’user prématurément la roue du compresseur. Cette eau peut également être aspirée par le moteur, notamment en phase de démarrage du moteur, et l’endommager.- the formation of ice in the intake circuit in extreme ambient conditions, either during the driving phase or when the engine is cooling down when stationary. Slow progressive storage concomitant with freezing can then lead to ice build-up. When the ambient temperature rises above 0°C, this ice turns into liquid, which in turn can cause corrosion or premature wear of the compressor wheel. This water can also be sucked into the engine, particularly during the engine start-up phase, and damage it.

Par ailleurs, lors de phases de fonctionnement favorisant la condensation d’eau, par exemple à cause des conditions environnementales, telles qu’une forte hygrométrie ambiante et/ou une faible température ambiante, ou à cause du fonctionnement moteur, la vapeur d’eau contenue dans le mélange air frais et gaz EGR est susceptible de se condenser dans le circuit d’admission et notamment en surface du refroidisseur d’air de suralimentation.Furthermore, during operating phases that promote water condensation, for example due to environmental conditions, such as high ambient humidity and/or low ambient temperature, or due to engine operation, the water vapour contained in the fresh air and EGR gas mixture is likely to condense in the intake circuit and in particular on the surface of the charge air cooler.

Cette eau est stockée dans le refroidisseur et peut être désorbée, ce qui peut perturber la combustion du moteur, voire l’éteindre.This water is stored in the cooler and can be desorbed, which can disrupt the combustion of the engine or even shut it down.

On connait le document US 20200182204 qui propose un procédé de commande de la vanne du circuit EGR en utilisant un capteur d’humidité dans le but d’empêcher la condensation dans le circuit d’admission. Selon ce procédé, on mesure l’humidité d’air d’admission, on détermine une fraction molaire de vapeur d’eau incluse dans l’air d’admission, on détermine la pression de vapeur d’eau dans le circuit EGR et on ouvre une vanne EGR afin que les gaz EGR s’écoulent lorsque la vapeur d’eau dans le circuit EGR est inférieure à la pression de vapeur d’eau saturée dans le circuit EGR. Ce document propose une variante dans laquelle on augmente le débit d’un liquide de refroidissement dans le refroidisseur EGR avant d’ouvrir la vanne EGR.Document US 20200182204 is known, which proposes a method for controlling the EGR circuit valve using a humidity sensor in order to prevent condensation in the intake circuit. According to this method, the humidity of the intake air is measured, a molar fraction of water vapor included in the intake air is determined, the water vapor pressure in the EGR circuit is determined and an EGR valve is opened so that the EGR gases flow when the water vapor in the EGR circuit is lower than the saturated water vapor pressure in the EGR circuit. This document proposes a variant in which the flow rate of a coolant in the EGR cooler is increased before opening the EGR valve.

On connait également le document US 20140102428 qui propose un procédé pour augmenter le débit de recirculation des gaz d’échappement EGR lorsque la quantité estimée de condensat accumulée dans un refroidisseur EGR dépasse un seuil. Ladite quantité estimée de condensat accumulée est estimée en fonction d’une quantité de condensat évaporée en utilisant un modèle de condensation. Ce document propose une variante dans laquelle, on augmente le débit d’un liquide de refroidissement dans le refroidisseur EGR.Also known is document US 20140102428 which proposes a method for increasing the flow rate of exhaust gas recirculation EGR when the estimated amount of condensate accumulated in an EGR cooler exceeds a threshold. Said estimated amount of accumulated condensate is estimated based on an amount of condensate evaporated using a condensation model. This document proposes a variant in which the flow rate of a coolant in the EGR cooler is increased.

Toutefois, ces solutions ont pour effet de limiter le débit d’eau liquide entrant dans le moteur résultant de conditions stabilisées, voire le débit d’eau stockée dans le refroidisseur EGR. Aucune de ces solutions ne concerne un fonctionnement non stabilisé du moteur, c’est-à-dire transitoire.However, these solutions have the effect of limiting the flow of liquid water entering the engine resulting from stabilized conditions, or even the flow of water stored in the EGR cooler. None of these solutions concern unstabilized, i.e. transient, operation of the engine.

Ces solutions ne permettent donc pas de répondre efficacement au problème de stockage d’eau dans le refroidisseur d’air de suralimentation pouvant être suivi d’un phénomène de relargage soudain, notamment lors d’une forte augmentation du débit du mélange air et gaz EGR aspiré par le moteur, par exemple, à la suite d’une demande de pleine charge lors d’un appui par le conducteur sur la pédale d’accélérateur. Ce relargage soudain d’eau liquide dans la chambre de combustion peut conduire à une extinction de la combustion, c’est-à-dire l’absence de production de couple ou ratés de combustion, connus sous le nom de « misfire » en termes anglosaxons ce qui peut, à terme, endommager le moteur ou certains de ses composants associés comme un catalyseur de dépollution.These solutions therefore do not effectively address the problem of water storage in the charge air cooler which may be followed by a sudden release phenomenon, particularly during a sharp increase in the flow rate of the EGR air and gas mixture drawn in by the engine, for example, following a request for full load when the driver presses the accelerator pedal. This sudden release of liquid water into the combustion chamber can lead to combustion extinction, i.e. the absence of torque production or combustion misfires, known as "misfire" in English terms, which can ultimately damage the engine or some of its associated components such as a pollution control catalyst.

Il existe un besoin d’améliorer la gestion du stockage et de la désorption d’eau liquide dans le circuit d’admission, et plus particulièrement dans le refroidisseur d’air de suralimentation d’un moteur à combustion interne à air suralimenté.There is a need to improve the management of liquid water storage and desorption in the intake circuit, and more particularly in the charge air cooler of a supercharged air internal combustion engine.

L’objet de la présente invention est donc de fournir un procédé et un système de commande du moteur configuré pour gérer le stockage et la désorption d’eau liquide dans le refroidisseur d’air de suralimentation.The object of the present invention is therefore to provide a method and an engine control system configured to manage the storage and desorption of liquid water in the charge air cooler.

La présente invention a pour objet un procédé de commande d’un moteur à combustion interne comprenant au moins un cylindre, un collecteur d’admission d’air frais alimenté en air frais par une conduite pourvue d’un débitmètre, d’un compresseur d’un turbocompresseur et d’un échangeur de chaleur ou refroidisseur d’air de suralimentation en aval dudit compresseur et en amont du collecteur d’admission.The present invention relates to a method for controlling an internal combustion engine comprising at least one cylinder, a fresh air intake manifold supplied with fresh air by a pipe provided with a flow meter, a compressor, a turbocharger and a heat exchanger or charge air cooler downstream of said compressor and upstream of the intake manifold.

Le moteur comprend en outre un circuit d’échappement comprenant, d’amont en aval dans le sens de circulation des gaz brûlés, un collecteur d’échappement, une turbine du turbocompresseur et un système de dépollution des gaz de combustion du moteur, et un circuit de recirculation partielle des gaz d’échappement à l’admission prenant naissance en un point du circuit d’échappement, en aval de ladite turbine, et notamment en aval du système ou d’une partie du système de dépollution des gaz et débouchant dans la conduite d’alimentation en air frais, en amont du compresseur du turbocompresseur, ledit circuit de recirculation partielle EGR comprenant une vanne de réglage EGR.The engine further comprises an exhaust circuit comprising, from upstream to downstream in the direction of circulation of the burnt gases, an exhaust manifold, a turbocharger turbine and a system for depolluting the combustion gases of the engine, and a circuit for partial recirculation of the exhaust gases to the intake originating at a point in the exhaust circuit, downstream of said turbine, and in particular downstream of the system or part of the gas depolluting system and opening into the fresh air supply line, upstream of the compressor of the turbocharger, said partial EGR recirculation circuit comprising an EGR adjustment valve.

Lors du procédé, on estime la masse d’eau liquide stockée en temps réel sur des parois internes de l’échangeur ; on détermine un écart de masses d’eau entre la masse d’eau et une masse d’eau liquide critique prédéterminée ; et on gère la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur lorsque la valeur absolue dudit écart est inférieure à une valeur de seuil en réduisant un taux d’EGR par pilotage de la vanne de réglage EGR et/ou en réduisant le débit d’un fluide de refroidissement parcourant l’échangeur par pilotage d’une pompe configurée pour faire circuler le fluide de refroidissement dans l’échangeur et/ou en augmentant la température du fluide de refroidissement de l’échangeur.During the method, the mass of liquid water stored in real time on internal walls of the exchanger is estimated; a difference in water masses between the mass of water and a predetermined critical mass of liquid water is determined; and the maximum mass of water that can be stored by the exchanger is managed when the absolute value of said difference is less than a threshold value by reducing an EGR rate by controlling the EGR adjustment valve and/or by reducing the flow rate of a cooling fluid passing through the exchanger by controlling a pump configured to circulate the cooling fluid in the exchanger and/or by increasing the temperature of the cooling fluid of the exchanger.

Ainsi, le procédé permet de résoudre le problème de condensation progressive d’eau liquide dans le refroidisseur d’air de suralimentation afin d’éviter tout risque de désorption rapide et d’extinction de la combustion du moteur.Thus, the process solves the problem of progressive condensation of liquid water in the charge air cooler in order to avoid any risk of rapid desorption and extinction of the engine combustion.

De manière générale, le procédé de commande d’un moteur à combustion interne suralimenté est configuré pour gérer le stockage et la désorption d’eau liquide dans un refroidisseur d’air de suralimentation.Generally, the control method of a supercharged internal combustion engine is configured to manage the storage and desorption of liquid water in a charge air cooler.

L’eau sous forme liquide peut être stockée temporairement dans le refroidisseur d’air de suralimentation, sans risque pour le moteur, à condition qu’il y ait un équilibre entre :Liquid water can be stored temporarily in the charge air cooler without risk to the engine, provided there is a balance between:

- la condensation du mélange air frais et gaz EGR sur les parois internes du refroidisseur d’air de suralimentation ;- condensation of the fresh air and EGR gas mixture on the internal walls of the charge air cooler;

- l’évaporation de l’eau liquide déposée sur les parois internes du refroidisseur d’air de suralimentation ; et- evaporation of liquid water deposited on the internal walls of the charge air cooler; and

- le débit du mélange air frais et gaz EGR traversant le refroidisseur d’air de suralimentation.- the flow rate of the fresh air and EGR gas mixture passing through the charge air cooler.

Le procédé selon l’invention permet de créer un équilibre entre ces différents points.The method according to the invention makes it possible to create a balance between these different points.

L’étape d’estimation de la masse d’eau permet de déterminer la masse d’eau que l’échangeur est capable de stocker temporairement sans désorption vers les chambres à combustion.The water mass estimation step makes it possible to determine the mass of water that the exchanger is capable of temporarily storing without desorption towards the combustion chambers.

La réduction du débit d’un fluide de refroidissement parcourant l’échangeur a pour effet d’augmenter la température des parois internes de l’échangeur et donc de favoriser l’évaporation de l’eau stockée sur lesdites parois et d’augmenter la température du mélange d’air et de gaz EGR traversant ledit échangeur, ce qui augmente la vitesse d’évaporation de l’eau stockée dans l’échangeur.Reducing the flow rate of a cooling fluid passing through the exchanger has the effect of increasing the temperature of the internal walls of the exchanger and therefore of promoting the evaporation of the water stored on said walls and of increasing the temperature of the mixture of air and EGR gas passing through said exchanger, which increases the speed of evaporation of the water stored in the exchanger.

L’augmentation de la température du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur peut être réalisée, notamment à l’aide d’un calorstat piloté permettant de faire circuler ou non le liquide dans un radiateur, afin d’augmenter la température des parois de l’échangeur.Increasing the temperature of the coolant flowing through the exchanger can be achieved, in particular using a controlled thermostat allowing the liquid to circulate or not in a radiator, in order to increase the temperature of the walls of the exchanger.

Avantageusement, l’étape d’estimation de la masse d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois internes de l’échangeur comprend :
- une étape d’estimation du débit massique de vapeur d’eau contenue dans l’air frais admis en fonction de la température d’air frais admis, du débit d’air et d’une estimation de l’humidité relative ambiante, par exemple soit au travers d’un capteur de taux d’hygrométrie disposé dans le circuit d’admission, par exemple dans le débitmètre, soit à l’extérieur du véhicule, soit par un service de météorologie notamment si le véhicule est un véhicule dit « connecté » ;
- une étape d’estimation du débit massique de vapeur d’eau contenue dans les gaz d’échappement en fonction du débit d’air frais, d’un débit de carburant injecté, d’une composition moyenne dudit carburant et d’une richesse de combustion ;
- une étape d’estimation du débit massique de vapeur d’eau dans le conduit de recirculation partielle EGR en fonction du débit massique de vapeur d’eau contenue dans les gaz d’échappement et du taux d’EGR ;
- une étape d’estimation du débit massique de vapeur d’eau contenue dans le mélange d’air frais et de gaz brûlés EGR en amont du compresseur d’air, comme égal à la somme du débit massique de vapeur d’eau contenue dans l’air frais admis et du débit massique de vapeur d’eau dans le conduit EGR ;
- une étape d’estimation du débit massique d’eau liquide se condensant sur les parois internes de l’échangeur en fonction du débit massique de vapeur d’eau contenue dans le mélange d’air frais et de gaz brûlés EGR en amont du compresseur d’air, de la température desdites parois internes, par exemple au travers d’une mesure de température du liquide de refroidissement parcourant ledit échangeur, via un ou plusieurs capteurs disposés en amont et/ou en aval dudit échangeur, et d’une valeur de la pression de suralimentation ; et
- une étape d’estimation de la masse d’eau liquide stockée à la surface des parois internes de l’échangeur en fonction de la différence de débits massiques entre le débit massique d’eau liquide se condensant sur les parois internes de l’échangeur et d’un débit massique d’eau évaporée dans l’échangeur qui est déterminé en fonction de la température des gaz traversant l’échangeur et du débit massique du moteur.
Advantageously, the step of estimating the mass of liquid water stored in real time on the internal walls of the exchanger includes:
- a step of estimating the mass flow rate of water vapour contained in the fresh air admitted as a function of the temperature of the fresh air admitted, the air flow rate and an estimate of the ambient relative humidity, for example either via a hygrometry rate sensor placed in the intake circuit, for example in the flow meter, or outside the vehicle, or by a meteorological service, in particular if the vehicle is a so-called "connected"vehicle;
- a step of estimating the mass flow rate of water vapor contained in the exhaust gases as a function of the flow rate of fresh air, a flow rate of injected fuel, an average composition of said fuel and a combustion richness;
- a step of estimating the mass flow rate of water vapor in the partial recirculation EGR conduit as a function of the mass flow rate of water vapor contained in the exhaust gases and the EGR rate;
- a step of estimating the mass flow rate of water vapor contained in the mixture of fresh air and EGR burnt gases upstream of the air compressor, as equal to the sum of the mass flow rate of water vapor contained in the fresh air admitted and the mass flow rate of water vapor in the EGR duct;
- a step of estimating the mass flow rate of liquid water condensing on the internal walls of the exchanger as a function of the mass flow rate of water vapor contained in the mixture of fresh air and burnt gases EGR upstream of the air compressor, of the temperature of said internal walls, for example through a measurement of the temperature of the coolant flowing through said exchanger, via one or more sensors arranged upstream and/or downstream of said exchanger, and of a value of the supercharging pressure; and
- a step of estimating the mass of liquid water stored on the surface of the internal walls of the exchanger as a function of the difference in mass flow rates between the mass flow rate of liquid water condensing on the internal walls of the exchanger and a mass flow rate of water evaporated in the exchanger which is determined as a function of the temperature of the gases passing through the exchanger and the mass flow rate of the engine.

Par exemple, le débit massique du moteur est dépendant du débit d’air, du débit de carburant et du taux d’EGR.For example, engine mass flow is dependent on air flow, fuel flow, and EGR rate.

Par exemple, l’étape d’estimation de la masse d’eau liquide reçoit une intégrale temporelle de la différence de débits massiques entre le débit massique d’eau liquide se condensant sur les parois internes de l’échangeur et le débit massique d’eau évaporée dans l’échangeur.For example, the liquid water mass estimation step receives a time integral of the difference in mass flow rates between the mass flow rate of liquid water condensing on the internal walls of the exchanger and the mass flow rate of water evaporating in the exchanger.

Ladite intégrale temporelle de la différence de débits massiques est saturée en permanence par une borne maximale prédéterminée correspondant à la masse maximale d’eau liquide stockable dans l’échangeur compte tenu du débit volumique courant des gaz parcourant ledit échangeur.Said time integral of the difference in mass flow rates is permanently saturated by a predetermined maximum limit corresponding to the maximum mass of liquid water storable in the exchanger taking into account the current volume flow rate of the gases passing through said exchanger.

En effet, selon la géométrie de l’échangeur, son inclinaison, le matériau constituant sa surface d’échange du côté gaz, chaque valeur de débit volumique courant, c’est-à-dire : instantané, de gaz le traversant détermine une borne maximale, c’est-à-dire une masse maximale d’eau liquide stockable dans l’échangeur, qui est caractérisable.Indeed, depending on the geometry of the exchanger, its inclination, the material constituting its exchange surface on the gas side, each value of current volume flow, i.e. instantaneous, of gas passing through it determines a maximum limit, i.e. a maximum mass of liquid water storable in the exchanger, which is characterizable.

Par exemple, afin de déterminer la borne maximale, on pèse l’échangeur sec ; on remplit intégralement d’eau le volume habituellement parcouru par le débit de mélange d’air et de gaz EGR traversant l’échangeur ; et, on implante, sur un banc d’essais, ledit échangeur et on souffle au travers avec un débit d’air constant jusqu’à l’évacuation mécanique de l’eau qu’il contient, sans attendre l’évaporation de l’eau. Ensuite, on pèse l’échangeur pour estimer la masse d’eau qu’il a retenue.For example, in order to determine the maximum limit, the dry exchanger is weighed; the volume usually covered by the flow of air and EGR gas mixture passing through the exchanger is completely filled with water; and, the said exchanger is installed on a test bench and a constant air flow is blown through it until the mechanical evacuation of the water it contains, without waiting for the water to evaporate. The exchanger is then weighed to estimate the mass of water it has retained.

Avantageusement, l’étape d’estimation de la masse d’eau liquide stockée en temps réel comprend une étape d’estimation d’un débit volumique du moteur en fonction de la température des gaz traversant l’échangeur, la borne maximale étant déterminée en fonction dudit débit volumique.Advantageously, the step of estimating the mass of liquid water stored in real time comprises a step of estimating a volume flow rate of the engine as a function of the temperature of the gases passing through the exchanger, the maximum limit being determined as a function of said volume flow rate.

Avantageusement, lors de l’étape de détermination de l’écart de masses d’eau entre la masse d’eau et la masse d’eau liquide critique, on détermine la masse d’eau critique, qui est définie comme la masse d’eau minimale qui conduirait à l’extinction de la combustion si elle parvenait dans les chambres de combustion, et on réalise la soustraction entre la masse d’eau et ladite masse d’eau critique.Advantageously, during the step of determining the difference in water masses between the water mass and the critical liquid water mass, the critical water mass is determined, which is defined as the minimum water mass that would lead to the extinction of the combustion if it reached the combustion chambers, and the subtraction between the water mass and said critical water mass is carried out.

La masse d’eau critique correspond à la masse d’eau qui fait courir le risque d’extinction de la combustion si un phénomène de désorption devait arriver, par exemple en cas d’une forte hausse du débit d’air admis par le moteur, à la suite d’une demande d’accélération, par exemple, qui fait diminuer la borne maximale, c’est-à-dire la masse maximale d’eau liquide stockable dans l’échangeur.The critical water mass corresponds to the mass of water which poses the risk of combustion extinction if a desorption phenomenon were to occur, for example in the event of a sharp increase in the air flow admitted by the engine, following an acceleration request, for example, which reduces the maximum limit, i.e. the maximum mass of liquid water storable in the exchanger.

La masse d’eau critique peut être estimée par essais, sur un banc moteur stationnaire, en injectant une masse d’eau liquide croissante à l’admission des cylindres et en mesurant la pression interne de combustion. Puis, on en déduit la masse d’eau liquide maximale admissible par cycle de combustion individuel et par cylindre, et la masse d’eau liquide maximale admissible pour le moteur en tenant compte de sa dynamique.The critical water mass can be estimated by testing on a stationary engine test bench, by injecting an increasing mass of liquid water into the cylinder intake and measuring the internal combustion pressure. Then, the maximum permissible liquid water mass per individual combustion cycle and per cylinder, and the maximum permissible liquid water mass for the engine, taking into account its dynamics, are deduced.

Par exemple, la réduction de consigne de taux d’EGR est continue, c’est-à-dire appliquée tout au long de l’utilisation du moteur comme étant une borne maximale à ne pas franchir ou appliquée de manière ponctuelle pendant une durée déterminée afin de réduire ponctuellement la masse d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois internes de l’échangeur.For example, the EGR rate setpoint reduction is continuous, i.e. applied throughout the use of the engine as a maximum limit not to be exceeded or applied punctually for a specific duration in order to punctually reduce the mass of liquid water stored in real time on the internal walls of the exchanger.

Par exemple, la réduction du débit du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur est continue, c’est-à-dire appliquée tout au long de l’utilisation du moteur comme étant une borne maximale à ne pas franchir ou appliquée de manière ponctuelle pendant une durée déterminée afin de réduire ponctuellement la masse d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois internes de l’échangeur.For example, the reduction in the flow rate of the coolant flowing through the exchanger is continuous, i.e. applied throughout the use of the engine as a maximum limit not to be exceeded or applied punctually for a specific duration in order to punctually reduce the mass of liquid water stored in real time on the internal walls of the exchanger.

Par exemple, l’augmentation de la température du débit de fluide de refroidissement parcourant l’échangeur est continue, c’est-à-dire appliquée tout au long de l’utilisation du moteur comme étant une borne maximale à ne pas franchir, ou appliquée de manière ponctuelle pendant une durée déterminée afin de réduire ponctuellement la masse d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois de l’échangeur.For example, the increase in the temperature of the flow of coolant passing through the exchanger is continuous, i.e. applied throughout the use of the engine as a maximum limit not to be exceeded, or applied punctually for a specific duration in order to punctually reduce the mass of liquid water stored in real time on the walls of the exchanger.

Selon un mode de réalisation dans lequel le véhicule automobile est un véhicule hybride comprenant un moteur thermique et au moins un moteur électrique, l’étape de gestion de la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur comprend une étape de commande du régime et du couple du moteur électrique pour augmenter le débit aspiré par le moteur thermique de sorte à évacuer ponctuellement le film d’eau stocké sur les parois de l’échangeur.According to an embodiment in which the motor vehicle is a hybrid vehicle comprising a heat engine and at least one electric motor, the step of managing the maximum mass of water storable by the exchanger comprises a step of controlling the speed and torque of the electric motor to increase the flow rate sucked in by the heat engine so as to punctually evacuate the film of water stored on the walls of the exchanger.

Selon un second aspect, l’invention concerne une unité électronique de commande d’un moteur à combustion interne comprenant au moins un cylindre, un collecteur d’admission d’air frais alimenté en air frais par une conduite pourvue d’un débitmètre, d’un compresseur d’un turbocompresseur et d’un échangeur de chaleur en aval dudit compresseur et en amont du collecteur d’admission.According to a second aspect, the invention relates to an electronic control unit for an internal combustion engine comprising at least one cylinder, a fresh air intake manifold supplied with fresh air by a pipe provided with a flow meter, a compressor, a turbocharger and a heat exchanger downstream of said compressor and upstream of the intake manifold.

Le moteur comprend en outre un circuit d’échappement comprenant, d’amont en aval dans le sens de circulation des gaz brûlés, un collecteur d’échappement, une turbine du turbocompresseur et un système de dépollution des gaz de combustion du moteur, et un circuit de recirculation partielle des gaz d’échappement à l’admission prenant naissance en un point du circuit d’échappement, en aval de ladite turbine, et notamment en aval du système ou d’une partie du système de dépollution des gaz, et débouchant dans la conduite d’alimentation en air frais, en amont du compresseur du turbocompresseur, ledit circuit de recirculation partielle EGR comprenant une vanne de réglage EGR.The engine further comprises an exhaust circuit comprising, from upstream to downstream in the direction of circulation of the burnt gases, an exhaust manifold, a turbocharger turbine and a system for depolluting the combustion gases of the engine, and a circuit for partial recirculation of the exhaust gases to the intake originating at a point in the exhaust circuit, downstream of said turbine, and in particular downstream of the system or part of the gas depolluting system, and opening into the fresh air supply line, upstream of the turbocharger compressor, said partial EGR recirculation circuit comprising an EGR adjustment valve.

L’unité électronique de commande comprend un système de commande du moteur comprenant :
- un module d’estimation de la masse d’eau liquide stockée en temps réel sur des parois internes de l’échangeur ;
- un module de détermination d’un écart de masses d’eau entre la masse d’eau et une masse d’eau liquide critique prédéterminée; et
- un module de gestion de la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur configuré pour réduire un taux d’EGR par pilotage de la vanne de réglage EGR et/ou réduire le débit d’un fluide de refroidissement parcourant l’échangeur par pilotage d’une pompe configurée pour faire circuler le fluide de refroidissement dans l’échangeur et/ou augmenter la température du fluide de refroidissement de l’échangeur, lorsque la valeur absolue de l’écart de masses d’eau est inférieur à une valeur de seuil.
The electronic control unit includes an engine control system comprising:
- a module for estimating the mass of liquid water stored in real time on the internal walls of the exchanger;
- a module for determining a water mass difference between the water mass and a predetermined critical liquid water mass; and
- a module for managing the maximum water mass storable by the exchanger configured to reduce an EGR rate by controlling the EGR adjustment valve and/or reduce the flow rate of a cooling fluid passing through the exchanger by controlling a pump configured to circulate the cooling fluid in the exchanger and/or increase the temperature of the cooling fluid of the exchanger, when the absolute value of the difference in water masses is less than a threshold value.

De manière générale, le système de commande d’un moteur à combustion interne suralimenté est configuré pour gérer le stockage et la désorption d’eau liquide dans un refroidisseur d’air de suralimentation.Typically, the control system of a supercharged internal combustion engine is configured to manage the storage and desorption of liquid water in a charge air cooler.

Avantageusement, le module d’estimation de la masse d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois internes de l’échangeur est configuré pour estimer le débit massique de vapeur d’eau contenue dans l’air frais admis en fonction de la température d’air frais admis, du débit d’air obtenu par le débitmètre, et d’une estimation de l’humidité relative ambiante, soit au travers d’un capteur de taux d’hygrométrie disposé dans le circuit d’admission, par exemple dans le débitmètre, soit à l’extérieur du véhicule, soit par un service de météorologie notamment si le véhicule est un véhicule dit « connecté ».Advantageously, the module for estimating the mass of liquid water stored in real time on the internal walls of the exchanger is configured to estimate the mass flow rate of water vapor contained in the fresh air admitted as a function of the temperature of the fresh air admitted, the air flow rate obtained by the flow meter, and an estimate of the ambient relative humidity, either through a hygrometry rate sensor arranged in the intake circuit, for example in the flow meter, or outside the vehicle, or by a meteorological service, in particular if the vehicle is a so-called “connected” vehicle.

Avantageusement, le module d’estimation de la masse d’eau liquide stockée est également configuré pour estimer le débit de vapeur d’eau contenue dans les gaz d’échappement en fonction du débit d’air frais, du débit de carburant injecté, la composition moyenne dudit carburant et la richesse de combustion, et pour en déduire le débit massique de vapeur d’eau dans le conduit EGR en fonction dudit débit de vapeur d’eau contenue dans les gaz d’échappement et du taux d’EGR.Advantageously, the module for estimating the mass of stored liquid water is also configured to estimate the flow rate of water vapor contained in the exhaust gases as a function of the flow rate of fresh air, the flow rate of injected fuel, the average composition of said fuel and the combustion richness, and to deduce therefrom the mass flow rate of water vapor in the EGR conduit as a function of said flow rate of water vapor contained in the exhaust gases and the EGR rate.

Avantageusement, le module d’estimation de la masse d’eau liquide stockée est également configuré pour estimer le débit massique de vapeur d’eau contenue dans le mélange d’air frais et de gaz brûlés EGR en amont du compresseur d’air en sommant le débit massique de vapeur d’eau contenue dans l’air frais admis et le débit massique de vapeur d’eau dans le conduit EGR.Advantageously, the module for estimating the mass of stored liquid water is also configured to estimate the mass flow rate of water vapor contained in the mixture of fresh air and EGR burnt gases upstream of the air compressor by summing the mass flow rate of water vapor contained in the fresh air admitted and the mass flow rate of water vapor in the EGR conduit.

Avantageusement, le module d’estimation de la masse d’eau liquide stockée est également configuré pour estimer le débit massique d’eau liquide se condensant sur les parois internes de l’échangeur en fonction dudit débit massique de vapeur d’eau contenue dans le mélange d’air frais et de gaz brûlés en amont du compresseur d’air, de la température desdites parois internes, par exemple au travers d’une mesure de température du liquide de refroidissement parcourant ledit échangeur, via un ou plusieurs capteurs disposés en amont et/ou en aval dudit échangeur, et d’une valeur de pression de suralimentation.Advantageously, the module for estimating the mass of stored liquid water is also configured to estimate the mass flow rate of liquid water condensing on the internal walls of the exchanger as a function of said mass flow rate of water vapor contained in the mixture of fresh air and burnt gases upstream of the air compressor, of the temperature of said internal walls, for example through a measurement of the temperature of the coolant flowing through said exchanger, via one or more sensors arranged upstream and/or downstream of said exchanger, and of a boost pressure value.

Avantageusement, le module d’estimation de la masse d’eau liquide stockée est également configuré pour estimer le débit massique du moteur en fonction du débit d’air, du débit de carburant et du taux d’EGR et d’en déduire une estimation de la masse d’eau évaporée dans l’échangeur et une estimation du débit volumique du moteur en fonction de la température des gaz traversant l’échangeur.Advantageously, the module for estimating the mass of stored liquid water is also configured to estimate the mass flow rate of the engine as a function of the air flow rate, the fuel flow rate and the EGR rate and to deduce therefrom an estimate of the mass of water evaporated in the exchanger and an estimate of the volume flow rate of the engine as a function of the temperature of the gases passing through the exchanger.

Par exemple, le module d’estimation de la masse d’eau liquide stockée est également configuré pour estimer la masse d’eau liquide stockée à la surface des parois internes de l’échangeur comme étant l’intégrale de la différence entre le débit massique d’eau liquide se condensant sur les parois internes de l’échangeur et débit massique d’eau évaporée dans l’échangeur.For example, the stored liquid water mass estimation module is also configured to estimate the mass of liquid water stored on the surface of the internal walls of the exchanger as the integral of the difference between the mass flow rate of liquid water condensing on the internal walls of the exchanger and the mass flow rate of water evaporated in the exchanger.

Avantageusement, l’intégrale est saturée en permanence par une borne maximale correspondant à la capacité maximale d’eau stockable dans l’échangeur compte tenu du débit volumique courant des gaz parcourant l’échangeur.Advantageously, the integral is permanently saturated by a maximum limit corresponding to the maximum capacity of water storable in the exchanger taking into account the current volume flow rate of the gases passing through the exchanger.

Le module d’estimation de la masse d’eau permet de déterminer la masse d’eau liquide que l’échangeur est capable de stocker temporairement sans désorption vers les chambres à combustion.The water mass estimation module allows to determine the mass of liquid water that the exchanger is capable of temporarily storing without desorption towards the combustion chambers.

Cette masse d’eau liquide stockée est d’autant plus critique que l’hygrométrie ambiante est importante, que le taux d’EGR est important, que la pression de suralimentation est importante, que la température du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur est basse et que le débit du mélange d’air et de gaz EGR traversant ledit échangeur et entrant dans les chambres à combustion est basse.This mass of stored liquid water is all the more critical when the ambient humidity is high, the EGR rate is high, the boost pressure is high, the temperature of the coolant flowing through the exchanger is low and the flow rate of the mixture of air and EGR gas passing through said exchanger and entering the combustion chambers is low.

Avantageusement, le module de gestion est configuré pour commander les différents actionneurs du moteur à combustion interne lorsque la valeur absolue dudit écart de masses d’eau est inférieure à une valeur de seuil, c’est-à-dire lorsque la masse d’eau liquide stockée est trop proche de la masse d’eau critique et fait courir le risque d’extinction de la combustion si un phénomène de désorption devait arriver, par exemple en cas d’une forte hausse du débit d’air admis par le moteur, suite à une demande d’accélération, par exemple.Advantageously, the management module is configured to control the various actuators of the internal combustion engine when the absolute value of said water mass difference is less than a threshold value, i.e. when the stored liquid water mass is too close to the critical water mass and runs the risk of combustion extinction if a desorption phenomenon were to occur, for example in the event of a sharp increase in the air flow admitted by the engine, following an acceleration request, for example.

Selon un autre aspect, l’invention concerne un véhicule automobile comprenant une unité électronique de commande tel que décrit précédemment.According to another aspect, the invention relates to a motor vehicle comprising an electronic control unit as described above.

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 :Other aims, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description, given solely as a non-limiting example, and made with reference to the appended drawings in which:

représente, de manière très schématique, un exemple de structure d’un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile comprenant une unité de commande comprenant un système de commande selon l’invention ; represents, in a very schematic manner, an example of the structure of an internal combustion engine of a motor vehicle comprising a control unit comprising a control system according to the invention;


représente une courbe illustrant l’évolution de la masse d’eau maximale d’eau liquide stockable dans l’échangeur en fonction du débit volumique du moteur ;

represents a curve illustrating the evolution of the maximum mass of liquid water storable in the exchanger as a function of the volume flow rate of the engine;


représente la synoptique d’un procédé de commande selon l’invention mise en œuvre par le système de commande de la ; et

represents the synopsis of a control method according to the invention implemented by the control system of the ; And


illustre en détails l’étape d’estimation de la masse du procédé de la .

illustrates in detail the mass estimation step of the process of the .

Sur la , on a représenté, de manière schématique, la structure générale d’un moteur à combustion interne 10, notamment de type à allumage commandé fonctionnant à l’essence, d’un véhicule automobile. En variante il peut s’agir d’un moteur de type Diesel.On the , the general structure of an internal combustion engine 10, in particular of the spark-ignition type running on gasoline, of a motor vehicle is shown schematically. Alternatively, it may be a Diesel type engine.

Ces architectures sont données à titre d’exemple et ne limitent par l’invention à la seule configuration à laquelle peut s’appliquer la commande du moteur selon l’invention.These architectures are given as examples and do not limit the invention to the sole configuration to which the motor control according to the invention can be applied.

Dans l’exemple illustré, le moteur à combustion interne 10 comprend, de manière non limitative, trois cylindres 12 en ligne, un collecteur d’admission d’air frais 14, un collecteur d’échappement 16 et un système de turbo-compression 18.In the illustrated example, the internal combustion engine 10 comprises, in a non-limiting manner, three in-line cylinders 12, a fresh air intake manifold 14, an exhaust manifold 16 and a turbo-compression system 18.

Les cylindres 12 sont alimentés en air par l’intermédiaire du collecteur d’admission 14, ou répartiteur d’admission, lui-même alimenté par une conduite 20 pourvue d’un filtre à air 22 et du compresseur 18b du turbocompresseur 18 du moteur 10.The cylinders 12 are supplied with air via the intake manifold 14, or intake distributor, itself supplied by a pipe 20 provided with an air filter 22 and the compressor 18b of the turbocharger 18 of the engine 10.

Chaque cylindre 12 est alimenté par du carburant, par exemple de type essence.Each cylinder 12 is supplied with fuel, for example gasoline.

De manière connue, le turbocompresseur 18 comporte essentiellement une turbine 18a entraînée par les gaz d’échappement et un compresseur 18b monté sur le même axe ou arbre que la turbine 18a et assurant une compression de l’air distribué par le filtre à air 22, dans le but d’augmenter la quantité (débit massique) d’air admise dans les cylindres 12 du moteur 10. La turbine 18a peut être du type « à géométrie variable », c’est-à-dire que la roue de la turbine est équipée d’ailettes à inclinaison variable afin de moduler la quantité d’énergie prélevée sur les gaz d’échappement, et ainsi la pression de suralimentation.In a known manner, the turbocharger 18 essentially comprises a turbine 18a driven by the exhaust gases and a compressor 18b mounted on the same axis or shaft as the turbine 18a and providing compression of the air distributed by the air filter 22, with the aim of increasing the quantity (mass flow rate) of air admitted into the cylinders 12 of the engine 10. The turbine 18a may be of the “variable geometry” type, that is to say that the turbine wheel is equipped with blades with variable inclination in order to modulate the quantity of energy taken from the exhaust gases, and thus the boost pressure.

Un échangeur thermique 30 est placé après la sortie du compresseur 18b équipant la conduite d’alimentation 14a du collecteur d’admission 14 en air frais.A heat exchanger 30 is placed after the outlet of the compressor 18b equipping the supply line 14a of the intake manifold 14 with fresh air.

Le moteur à combustion interne 10 comprend ainsi un circuit d’admission Ca, un circuit d’échappement Ce et un circuit d’injection de carburant (non représenté).The internal combustion engine 10 thus comprises an intake circuit Ca, an exhaust circuit Ce and a fuel injection circuit (not shown).

Le circuit d’admission Ca comprend, d’amont en aval dans le sens de circulation de l’air :The intake circuit Ca includes, from upstream to downstream in the direction of air circulation:

- le filtre à air 22 ou boîte à air ;- air filter 22 or air box;

- un débitmètre 24 disposé dans la conduite d’admission 20 en aval du filtre à air 22 ; le débitmètre 24 étant configuré pour mesurer la valeur réelle du débit d’air entrant dans le moteur 10. Le débitmètre 26 ne mesure que le débit d’air frais seul ;- a flow meter 24 arranged in the intake duct 20 downstream of the air filter 22; the flow meter 24 being configured to measure the actual value of the air flow entering the engine 10. The flow meter 26 only measures the flow of fresh air alone;

- une vanne d’admission d’air 26, comprenant, par exemple, un capteur de position (non représenté) ;- an air intake valve 26, comprising, for example, a position sensor (not shown);

- le compresseur 18b du turbocompresseur 18 configuré pour comprimer l’air prélevé dans l’atmosphère extérieure et le cas échéant des gaz d’échappement recyclés à basse pression, tel que cela sera décrit ultérieurement ;- the compressor 18b of the turbocharger 18 configured to compress the air taken from the outside atmosphere and, where appropriate, recycled exhaust gases at low pressure, as will be described later;

- un boîtier papillon 28 ou une vanne d’admission des gaz dans le moteur ;- a 28 butterfly housing or a gas intake valve in the engine;

- l’échangeur thermique 30 configuré pour refroidir les gaz d’admission correspondant à un mélange d’air frais et de gaz recyclés, après leur compression dans le compresseur 18b ; et- the heat exchanger 30 configured to cool the intake gases corresponding to a mixture of fresh air and recycled gases, after their compression in compressor 18b; and

- le collecteur d’admission 14.- the intake manifold 14.

L’échangeur thermique 30 est un refroidisseur des gaz d’admission dits « suralimentés », correspondant, ici, à un échangeur air-eau, dit « water charged air cooler » en termes anglo-saxons. Les termes « échangeur thermique 30 » et « refroidisseur d’air de suralimentation 30 » désignent, par la suite, le même élément. En variante, il peut s’agir d’un refroidisseur air-air.The heat exchanger 30 is a cooler of the so-called “supercharged” intake gases, corresponding, here, to an air-water exchanger, called “water charged air cooler” in Anglo-Saxon terms. The terms “heat exchanger 30” and “supercharge air cooler 30” designate, subsequently, the same element. Alternatively, it may be an air-air cooler.

Le circuit d’échappement Ce comprend, d’amont en aval dans le sens de circulation des gaz brûlés :The exhaust circuit This includes, from upstream to downstream in the direction of flow of burnt gases:

- le collecteur d’échappement 16 ;- the exhaust manifold 16;

- la turbine 18a du turbocompresseur 18 configurée pour prélever de l’énergie sur les gaz d’échappement qui la traversent, ladite énergie de détente étant transmise au compresseur 18b par l’intermédiaire de l’arbre commun, pour la compression des gaz d’admission ;- the turbine 18a of the turbocharger 18 configured to draw energy from the exhaust gases passing through it, said expansion energy being transmitted to the compressor 18b via the common shaft, for the compression of the intake gases;

- un système 40 de dépollution des gaz de combustion du moteur.- a 40 system for depolluting the engine combustion gases.

En ce qui concerne le collecteur d’échappement 16, celui-ci récupère les gaz d’échappement issus de la combustion et évacue ces derniers vers l’extérieur, par l’intermédiaire d’un conduit d’échappement des gaz 30 débouchant sur la turbine 18a du turbocompresseur 18 et par une ligne d’échappement 36 montée en aval de ladite turbine 18a.With regard to the exhaust manifold 16, the latter recovers the exhaust gases resulting from the combustion and evacuates them to the outside, via a gas exhaust duct 30 opening onto the turbine 18a of the turbocharger 18 and via an exhaust line 36 mounted downstream of said turbine 18a.

A titre d’exemple nullement limitatif, le système 40 de dépollution des gaz de combustion du moteur comprend un premier dispositif 42 comprenant un catalyseur 42a trois voies associé à une première sonde à oxygène 43a, de type proportionnelle, montée en amont du premier dispositif de dépollution 42, c’est-à-dire en amont dudit catalyseur 42a.By way of non-limiting example, the system 40 for depolluting the combustion gases of the engine comprises a first device 42 comprising a three-way catalyst 42a associated with a first oxygen sensor 43a, of the proportional type, mounted upstream of the first depollution device 42, that is to say upstream of said catalyst 42a.

De manière connue en soi, la première sonde à oxygène amont 43a sert généralement à réguler en boucle fermée la valeur de la richesse du mélange air-carburant dans le moteur autour d’une valeur de consigne, par exemple la valeur 1 correspondant à un mélange air-carburant dans les proportions stœchiométriques. Par « richesse », on entend le rapport entre le débit massique de carburant et le débit massique d’air, divisé par le rapport entre le débit massique de carburant et le débit d’air dans les proportions stœchiométriques.In a manner known per se, the first upstream oxygen sensor 43a is generally used to regulate in a closed loop the value of the richness of the air-fuel mixture in the engine around a set value, for example the value 1 corresponding to an air-fuel mixture in stoichiometric proportions. By “richness” is meant the ratio between the mass flow rate of fuel and the mass flow rate of air, divided by the ratio between the mass flow rate of fuel and the air flow rate in stoichiometric proportions.

En outre, une deuxième sonde à oxygène 43b, par exemple de type binaire ou proportionnelle, est le plus fréquemment montée en aval du premier dispositif de dépollution 42 de manière à pouvoir corriger ladite valeur de consigne de la boucle de régulation de richesse précitée, notamment dans le but d’ajuster la quantité d’oxygène stockée à l’intérieur du premier dispositif de dépollution 42. Cependant la présence de cette deuxième sonde aval n’est pas indispensable à la réalisation de l’invention.Furthermore, a second oxygen sensor 43b, for example of the binary or proportional type, is most frequently mounted downstream of the first pollution control device 42 so as to be able to correct said setpoint value of the aforementioned richness regulation loop, in particular for the purpose of adjusting the quantity of oxygen stored inside the first pollution control device 42. However, the presence of this second downstream sensor is not essential to the implementation of the invention.

Le système 40 de dépollution des gaz comprend en outre un deuxième dispositif 44 qui est ici un filtre à particules fines, et un tuyau d’échappement 45 monté en sortie du deuxième dispositif 44 de dépollution et débouchant vers l’extérieur. Le système 40 de dépollution des gaz peut encore comprendre une troisième sonde à oxygène 43c, par exemple de type binaire, montée en aval du deuxième dispositif 44, par exemple à des fins de diagnostic.The gas depollution system 40 further comprises a second device 44 which is here a fine particle filter, and an exhaust pipe 45 mounted at the outlet of the second depollution device 44 and opening outwards. The gas depollution system 40 may also comprise a third oxygen probe 43c, for example of the binary type, mounted downstream of the second device 44, for example for diagnostic purposes.

Tel qu’illustré, le moteur 10 comprend un circuit de recirculation partielle 38 des gaz d’échappement à l’admission, dit circuit « EGR » (« exhaust gas recirculation » en termes anglo-saxons).As illustrated, the engine 10 includes a partial recirculation circuit 38 of the exhaust gases at the intake, called the “EGR” circuit (“exhaust gas recirculation” in Anglo-Saxon terms).

Ce circuit 38, ici un circuit de recirculation des gaz d’échappement à basse pression, dit « EGR BP », prend naissance en un point de la ligne d’échappement 36, ici, dans le tuyau d’échappement 45, en aval de ladite turbine 18a, et notamment, dans le cas de la , en aval du système 40 de dépollution des gaz et renvoie les gaz d’échappement en un point de la conduite 20 d’alimentation en air frais, en amont du compresseur 18b du turbocompresseur 18, notamment en aval de la vanne d’admission 26.This circuit 38, here a low-pressure exhaust gas recirculation circuit, called “EGR BP”, originates at a point on the exhaust line 36, here, in the exhaust pipe 45, downstream of said turbine 18a, and in particular, in the case of the , downstream of the gas depollution system 40 and returns the exhaust gases to a point in the fresh air supply line 20, upstream of the compressor 18b of the turbocharger 18, in particular downstream of the intake valve 26.

En variante non représentée, le circuit de recirculation des gaz d’échappement à basse pression pourrait prendre naissance à la sortie de la turbine 18a, ou encore en aval d’une partie seulement du système 40 de dépollution des gaz, par exemple entre le premier et le deuxième dispositifs de dépollution 42,44.In a variant not shown, the low-pressure exhaust gas recirculation circuit could originate at the outlet of the turbine 18a, or downstream of only part of the gas depollution system 40, for example between the first and second depollution devices 42, 44.

Tel qu’illustré, ce circuit 38 de recirculation comprend, dans le sens de circulation des gaz recyclés, un refroidisseur 38a des gaz EGR, un filtre 38b, et une vanne de réglage « V EGR BP » 38c configurée pour réguler le débit des gaz d’échappement à basse pression. La vanne « V EGR BP » 38c est disposée en aval du refroidisseur 38a et en amont du compresseur 18b.As illustrated, this recirculation circuit 38 comprises, in the direction of circulation of the recycled gases, a cooler 38a of the EGR gases, a filter 38b, and a “V EGR BP” adjustment valve 38c configured to regulate the flow rate of the low-pressure exhaust gases. The “V EGR BP” valve 38c is arranged downstream of the cooler 38a and upstream of the compressor 18b.

A titre d’exemple nullement limitatif, le moteur est associé à un circuit de carburant comprenant, par exemple, des injecteurs de carburant (non référencés) injectant de l’essence directement dans chaque cylindre à partir d’un réservoir 50 à carburant.By way of non-limiting example, the engine is associated with a fuel circuit comprising, for example, fuel injectors (not referenced) injecting gasoline directly into each cylinder from a fuel tank 50.

Le moteur peut également comprendre, de manière nullement limitative, un circuit de purge 60 des vapeurs de carburant comprenant un canister 62 ou réservoir de vapeurs de carburant 62 recevant des vapeurs de carburant du réservoir 50 à carburant, une pompe active 64 reliée en aval du canister 62 et une électrovanne de purge 66 reliée en aval de la pompe 64. L’électrovanne de purge 66 est reliée à l’admission du moteur, en aval du débitmètre 24.The engine may also comprise, in a non-limiting manner, a fuel vapor purge circuit 60 comprising a canister 62 or fuel vapor reservoir 62 receiving fuel vapors from the fuel tank 50, an active pump 64 connected downstream of the canister 62 and a purge solenoid valve 66 connected downstream of the pump 64. The purge solenoid valve 66 is connected to the engine intake, downstream of the flow meter 24.

Le moteur comprend une unité électronique de commande UCE comprenant un système de commande 70 configuré pour commander les différents éléments du moteur à combustion interne et notamment le taux d’EGR Tx_EGR, le débit du fluide de refroidissement Q_WCAC parcourant l’échangeur 30 (de l’eau, dans le cas d’un échangeur air-eau) et la température T_WCAC du fluide de refroidissement de l’échangeur 30.The engine comprises an electronic control unit ECU comprising a control system 70 configured to control the various elements of the internal combustion engine and in particular the EGR rate Tx_EGR, the flow rate of the coolant Q_WCAC passing through the exchanger 30 (water, in the case of an air-water exchanger) and the temperature T_WCAC of the coolant of the exchanger 30.

Le système de commande 70 reçoit des données recueillies par des capteurs à différents endroits du moteur ou estimées.The control system 70 receives data collected by sensors at different locations of the engine or estimated.

Le système de commande 70 pourrait recevoir d’autres données, telles que les températures à différents endroits du moteur, ou d’autres pressions.The control system 70 could receive other data, such as temperatures at different locations in the engine, or other pressures.

Le système de commande 70 comprend un module 72 d’estimation de la masse M_eau d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois internes de l’échangeur 30.The control system 70 comprises a module 72 for estimating the mass M_eau of liquid water stored in real time on the internal walls of the exchanger 30.

Le module 72 d’estimation de la masse M_eau d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois internes de l’échangeur 30 est configuré pour estimer le débit massique Q_M_vapeur_A de vapeur d’eau contenue dans l’air frais admis en fonction de la température d’air T_air frais admis, du débit d’air Qair obtenu par le débitmètre 24, et d’une estimation de l’humidité relative ambiante H, soit au travers d’un capteur de taux d’hygrométrie disposé dans le circuit d’admission Ca, par exemple dans le débitmètre 24, soit à l’extérieur du véhicule, soit par un service de météorologie notamment si le véhicule est un véhicule dit « connecté ».The module 72 for estimating the mass M_water of liquid water stored in real time on the internal walls of the exchanger 30 is configured to estimate the mass flow rate Q_M_vapor_A of water vapor contained in the fresh air admitted as a function of the air temperature T_fresh air admitted, of the air flow rate Qair obtained by the flow meter 24, and of an estimate of the ambient relative humidity H, either through a hygrometry rate sensor arranged in the intake circuit Ca, for example in the flow meter 24, or outside the vehicle, or by a meteorological service, in particular if the vehicle is a so-called “connected” vehicle.

Le module 72 est également configuré pour estimer le débit massique Q_M_vapeur_E de vapeur d’eau contenue dans les gaz d’échappement, plus précisément dans la totalité du débit des gaz de combustion émis par le moteur avant qu’une partie ne soit prélevée pour être recyclée à l’admission, en fonction du débit d’air frais Qair, du débit de carburant injecté Qcarb, la composition moyenne dudit carburant carb et la richesse de combustion, et il est configuré pour en déduire le débit massique Q_M_vapeur_EGR de vapeur d’eau dans le conduit EGR 38 en fonction dudit débit massique Q_M_vapeur_E de vapeur d’eau contenue dans les gaz d’échappement et du taux d’EGR Tx_EGR.The module 72 is also configured to estimate the mass flow rate Q_M_vapor_E of water vapor contained in the exhaust gases, more precisely in the entire flow rate of combustion gases emitted by the engine before a portion is taken to be recycled to the intake, as a function of the fresh air flow rate Qair, the injected fuel flow rate Qcarb, the average composition of said fuel carb and the combustion richness, and it is configured to deduce therefrom the mass flow rate Q_M_vapor_EGR of water vapor in the EGR duct 38 as a function of said mass flow rate Q_M_vapor_E of water vapor contained in the exhaust gases and the EGR rate Tx_EGR.

Le module 72 est également configuré pour estimer le débit massique Q_M_vapeur_Ca de vapeur contenue dans le mélange d’air frais et de gaz brûlés EGR en amont du compresseur d’air 18b, comme égal à la somme ΣQ_M du débit massique Q_M_vapeur_A de vapeur d’eau contenue dans l’air frais admis et du débit massique Q_M_vapeur_EGR de vapeur d’eau dans le conduit EGR 38.The module 72 is also configured to estimate the mass flow rate Q_M_vapor_Ca of steam contained in the mixture of fresh air and EGR burnt gases upstream of the air compressor 18b, as equal to the sum ΣQ_M of the mass flow rate Q_M_vapor_A of water vapor contained in the fresh air admitted and the mass flow rate Q_M_vapor_EGR of water vapor in the EGR conduit 38.

Le module 72 est également configuré pour estimer le débit massique Q_M_WCAC d’eau liquide se condensant sur les parois internes de l’échangeur 30 en fonction du débit massique Q_M_vapeur_Ca de vapeur contenue dans le mélange d’air frais et de gaz brûlés EGR en amont du compresseur d’air 18b, de la température T_WCAC desdites parois internes, par exemple au travers d’une mesure de température du liquide de refroidissement parcourant ledit échangeur 30, via un ou plusieurs capteurs disposés en amont et/ou en aval dudit échangeur 30, et d’une valeur de pression de suralimentation Psuralim.The module 72 is also configured to estimate the mass flow rate Q_M_WCAC of liquid water condensing on the internal walls of the exchanger 30 as a function of the mass flow rate Q_M_vapor_Ca of vapor contained in the mixture of fresh air and burnt gases EGR upstream of the air compressor 18b, of the temperature T_WCAC of said internal walls, for example through a measurement of the temperature of the coolant flowing through said exchanger 30, via one or more sensors arranged upstream and/or downstream of said exchanger 30, and of a boost pressure value Psuralim.

Le module 72 est également configuré pour estimer le débit massique Q_M du moteur en fonction du débit d’air Qair, du débit de carburant Qcarb et du taux d’EGR Tx_EGR, et pour en déduire une estimation du débit massique Q_M_eau_evap d’eau évaporée dans l’échangeur 30 et une estimation du débit Q_V volumique du moteur en fonction de la température T_gaz_WCAC des gaz traversant l’échangeur 30.The module 72 is also configured to estimate the mass flow rate Q_M of the engine as a function of the air flow rate Qair, the fuel flow rate Qcarb and the EGR rate Tx_EGR, and to deduce therefrom an estimate of the mass flow rate Q_M_eau_evap of water evaporated in the exchanger 30 and an estimate of the volume flow rate Q_V of the engine as a function of the temperature T_gaz_WCAC of the gases passing through the exchanger 30.

Le module 72 est également configuré pour estimer la masse M_eau d’eau liquide stockée à la surface des parois internes de l’échangeur 30 comme étant égale à l’intégrale temporelle ∫ΔQ_M de la différence entre le débit massique Q_M_WCAC d’eau liquide se condensant sur les parois internes de l’échangeur 30 et du débit massique Q_M_eau_evap d’eau évaporée dans l’échangeur 30.The module 72 is also configured to estimate the mass M_eau of liquid water stored on the surface of the internal walls of the exchanger 30 as being equal to the time integral ∫ΔQ_M of the difference between the mass flow rate Q_M_WCAC of liquid water condensing on the internal walls of the exchanger 30 and the mass flow rate Q_M_eau_evap of water evaporated in the exchanger 30.

L’intégrale temporelle ∫ΔQ_M est saturée en permanence par une borne maximale M_eau_max correspondant à la masse maximale d’eau liquide stockable dans l’échangeur 30 compte tenu du débit volumique des gaz (air et gaz EGR) parcourant l’échangeur 30.The time integral ∫ΔQ_M is permanently saturated by a maximum limit M_eau_max corresponding to the maximum mass of liquid water storable in the exchanger 30 taking into account the volume flow rate of the gases (air and EGR gas) passing through the exchanger 30.

En effet, selon la géométrie de l’échangeur 30, son inclinaison, le matériau constituant sa surface d’échange du côté gaz, il est possible de caractériser la masse maximale d’eau liquide stockable par ledit échangeur 30 comme une courbe qui est une fonction décroissante du débit volumique de gaz le traversant. Dans le cas habituel où tout le débit volumique de gaz d’admission comprimé dans le compresseur 18b est ensuite refroidi, ce débit volumique traversant se confond avec le débit volumique Q_V du moteur.Indeed, depending on the geometry of the exchanger 30, its inclination, the material constituting its exchange surface on the gas side, it is possible to characterize the maximum mass of liquid water storable by said exchanger 30 as a curve which is a decreasing function of the volume flow rate of gas passing through it. In the usual case where the entire volume flow rate of compressed intake gas in the compressor 18b is then cooled, this through volume flow rate coincides with the volume flow rate Q_V of the engine.

Afin de déterminer la masse maximale M_eau_max d’eau liquide stockable dans l’échangeur, on pèse l’échangeur 30 à l’état sec, on remplit intégralement d’eau le volume parcouru habituellement par le mélange d’air et de gaz EGR, on implante, sur un banc d’essais, ledit échangeur 30 et on souffle au travers avec un débit d’air constant jusqu’à l’évacuation mécanique de l’eau qu’il contient, sans attendre l’évaporation de l’eau. Ensuite, on pèse l’échangeur 38 pour estimer la masse d’eau qu’il a retenue. Cette masse correspond à la masse maximale M_eau_max d’eau liquide stockable, pour le débit d’air constant considéré.In order to determine the maximum mass M_eau_max of liquid water that can be stored in the exchanger, the exchanger 30 is weighed in the dry state, the volume usually traveled by the mixture of air and EGR gas is completely filled with water, said exchanger 30 is installed on a test bench and a constant air flow is blown through it until the mechanical evacuation of the water it contains, without waiting for the water to evaporate. The exchanger 38 is then weighed to estimate the mass of water that it has retained. This mass corresponds to the maximum mass M_eau_max of liquid water that can be stored, for the constant air flow considered.

On peut en déduire une courbe qui a l’allure de celle de la , sur laquelle l’abscisse représente le débit volumique traversant l’échangeur Q_V et l’ordonnée représente la masse maximale M_eau_max d’eau liquide stockable dans l’échangeur.We can deduce a curve which looks like that of the , on which the abscissa represents the volume flow rate passing through the exchanger Q_V and the ordinate represents the maximum mass M_eau_max of liquid water storable in the exchanger.

On note que, s’agissant d’une courbe strictement décroissante, à chaque fois que le débit volumique Q_V traversant augmente, par exemple en passant d’une valeur Q_V (A) correspondant à l’abscisse d’un point A sur la , pour lequel la masse d’eau M_eau liquide stockée n’est d’ailleurs pas nécessairement déjà saturée par la masse maximale M_eau_max d’eau liquide stockable, jusqu’à une valeur Q_V (B) correspondant à l’abscisse d’un point B sur la , une masse d’eau correspondant à la différence entre la masse d’eau M_eau liquide stockée en temps réel correspondant au point A et la masse maximale M_eau_max (B) d’eau liquide correspondant au débit volumique du point B est relarguée à l’aval de l’échangeur. Notamment, dans le cas où le débit augmente brutalement jusqu’à la valeur maximale du débit du moteur Q_V (Pmax) qui est celui du point de pleine charge à la puissance maximale du moteur, représenté par le point Pmax sur la , la masse maximale M_eau liquide stockée dans l’échangeur diminue très fortement jusqu’à la masse maximale M_eau_max (Pmax) d’eau liquide stockable du point de puissance maximale Pmax. Et, ce relargage d’eau liquide devient dangereux dans le cas où la quantité relarguée est supérieure à la masse d’eau liquide critique susceptible d’éteindre la combustion, ou trop proche d’elle.Note that, since this is a strictly decreasing curve, each time the volume flow rate Q_V crossing increases, for example by going from a value Q_V (A) corresponding to the abscissa of a point A on the , for which the mass of water M_liquid water stored is not necessarily already saturated by the maximum mass M_water_max of storable liquid water, up to a value Q_V (B) corresponding to the abscissa of a point B on the , a mass of water corresponding to the difference between the mass of water M_liquid water stored in real time corresponding to point A and the maximum mass M_water_max (B) of liquid water corresponding to the volume flow rate of point B is released downstream of the exchanger. In particular, in the case where the flow rate increases abruptly to the maximum value of the engine flow rate Q_V (Pmax) which is that of the full load point at the maximum power of the engine, represented by point Pmax on the , the maximum mass M_liquid water stored in the exchanger decreases very sharply up to the maximum mass M_water_max (Pmax) of storable liquid water of the maximum power point Pmax. And, this release of liquid water becomes dangerous in the case where the quantity released is greater than the critical mass of liquid water likely to extinguish the combustion, or too close to it.

Le module 72 d’estimation de la masse M_eau d’eau liquide permet de déterminer la masse d’eau que l’échangeur 30 est capable de stocker temporairement sans désorption vers les chambres à combustion.The module 72 for estimating the mass M_eau of liquid water makes it possible to determine the mass of water that the exchanger 30 is capable of temporarily storing without desorption towards the combustion chambers.

Cette masse d’eau liquide stockée est d’autant plus critique que l’hygrométrie ambiante est importante, que le taux d’EGR est important, que la pression de suralimentation est importante, que la température du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur 30 est basse et que le débit du mélange d’air et de gaz EGR traversant ledit échangeur 30 et entrant dans les chambres à combustion est basse.This mass of stored liquid water is all the more critical as the ambient humidity is high, the EGR rate is high, the boost pressure is high, the temperature of the coolant flowing through the exchanger 30 is low and the flow rate of the mixture of air and EGR gas passing through said exchanger 30 and entering the combustion chambers is low.

En effet, la masse d’eau liquide stockée sur les parois internes de l’échangeur 30 n’est pas problématique tant qu’elle reste stockée, mais le devient suite à une forte et rapide augmentation du débit du mélange d’air et de gaz EGR traversant l’échangeur 30, par exemple lié une demande de forte charge, associée à un rétrogradage entrainant une hausse de couple et de régime, à l’appui sur la pédale d’accélérateur, etc… L’eau liquide stockée va alors subitement être désorbée des parois de l’échangeur 30 et être introduire dans les chambres de combustion du moteur.Indeed, the mass of liquid water stored on the internal walls of the exchanger 30 is not problematic as long as it remains stored, but becomes problematic following a strong and rapid increase in the flow rate of the mixture of air and EGR gas passing through the exchanger 30, for example linked to a high load demand, associated with a downshift leading to an increase in torque and speed, with pressing the accelerator pedal, etc. The stored liquid water will then suddenly be desorbed from the walls of the exchanger 30 and introduced into the combustion chambers of the engine.

Le système de commande 70 comprend en outre un module 74 de détermination d’un écart de masses d’eau ΔM_eau entre la masse d’eau M_eau liquide et une masse MC d’eau liquide critique, correspondant à la masse d’eau minimale qui conduirait à l’extinction de la combustion si elle parvenait rapidement dans les chambres de combustion.The control system 70 further comprises a module 74 for determining a difference in water masses ΔM_water between the liquid water mass M_water and a critical liquid water mass MC, corresponding to the minimum water mass which would lead to the extinction of the combustion if it reached the combustion chambers quickly.

La masse d’eau critique MC correspond à la masse d’eau qui fait courir le risque d’extinction de la combustion si un phénomène de désorption devait arriver, par exemple en cas d’une forte hausse du débit d’air admis par le moteur, suite à une demande d’accélération, par exemple.The critical water mass MC corresponds to the mass of water which poses a risk of combustion extinction if a desorption phenomenon were to occur, for example in the event of a sharp increase in the air flow admitted by the engine, following an acceleration request, for example.

La masse d’eau critique MC peut être estimée par essais, sur un banc moteur stationnaire, en injectant une masse d’eau liquide croissante à l’admission des cylindres et en mesurant la pression interne de combustion qui permet d’estimer le couple indiqué produit. Puis, on en déduit la masse d’eau liquide maximale admissible par cycle de combustion et par cylindre, correspondant à un défaut de combustion.The critical water mass MC can be estimated by testing, on a stationary engine test bench, by injecting an increasing mass of liquid water into the cylinder intake and by measuring the internal combustion pressure which allows the indicated torque produced to be estimated. Then, the maximum admissible liquid water mass per combustion cycle and per cylinder, corresponding to a combustion defect, is deduced.

La masse d’eau critique MC pour le moteur peut ensuite en être déduite en connaissant la dynamique du moteur, c’est-à-dire la durée, et donc le nombre de cycles de combustion qui sont nécessaires pour parvenir au point de puissance maximale.The critical water mass MC for the engine can then be deduced by knowing the dynamics of the engine, i.e. the duration, and therefore the number of combustion cycles which are necessary to reach the maximum power point.

Le système de commande 70 comprend en outre un module 76 de gestion de la masse d’eau liquide maximale stockable par l’échangeur 30. Le module 76 de gestion est configuré pour commander les différents actionneurs du moteur à combustion interne lorsque la valeur absolue abs(ΔM_eau) de l’écart ΔM_eau est inférieure à une valeur de seuil S calibrable. Cela correspond au fait que la masse d’eau liquide relargable, correspondant à la différence entre la masse M_eau d’eau liquide stockée en temps réelle et la masse maximale M_eau_max (Pmax) d’eau liquide stockable au point de puissance maximale devient égale à, ou, en tenant compte d’une marge de sécurité, devient trop proche de la masse d’eau critique MC et fait courir le risque d’extinction de la combustion si un phénomène de désorption devait arriver, par exemple en cas d’une forte hausse du débit d’air admis par le moteur, suite à une demande d’accélération jusqu’à la puissance maximale du moteur, par exemple.The control system 70 further comprises a module 76 for managing the maximum mass of liquid water that can be stored by the exchanger 30. The management module 76 is configured to control the various actuators of the internal combustion engine when the absolute value abs(ΔM_water) of the difference ΔM_water is less than a calibratable threshold value S. This corresponds to the fact that the mass of liquid water that can be released, corresponding to the difference between the mass M_water of liquid water stored in real time and the maximum mass M_water_max (Pmax) of liquid water that can be stored at the maximum power point becomes equal to, or, taking into account a safety margin, becomes too close to the critical mass of water MC and runs the risk of extinction of the combustion if a desorption phenomenon were to occur, for example in the event of a sharp increase in the air flow admitted by the engine, following a request for acceleration to the maximum power of the engine, for example.

Le module 76 de gestion est notamment configuré pour commander les différents actionneurs du moteur à combustion interne afin de limiter la masse d’eau stockée dans l’échangeur 30.The management module 76 is notably configured to control the various actuators of the internal combustion engine in order to limit the mass of water stored in the exchanger 30.

Ainsi, le module 76 de gestion est notamment configuré pour réduire la consigne Tx_EGR de taux d’EGR afin d’amener moins d’humidité, et donc d’eau liquide à l’admission dans l’échangeur 38. Cette réduction de consigne de taux d’EGR peut être continue, c’est-à-dire appliquée tout au long de l’utilisation du moteur comme étant une borne maximale à ne pas franchir ou appliquée de manière ponctuelle pendant une durée déterminée afin de réduire ponctuellement la masse M_eau d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois internes de l’échangeur 30.Thus, the management module 76 is configured in particular to reduce the EGR rate setpoint Tx_EGR in order to bring less humidity, and therefore liquid water, to the intake in the exchanger 38. This reduction in the EGR rate setpoint can be continuous, that is to say applied throughout the use of the engine as a maximum limit not to be exceeded or applied punctually for a determined duration in order to punctually reduce the mass M_water of liquid water stored in real time on the internal walls of the exchanger 30.

Le module 76 de gestion est également configuré pour réduire le débit du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur 30 par pilotage d’une pompe amenant ledit fluide de refroidissement. Ceci a pour effet d’augmenter la température T_WCAC des parois internes de l’échangeur 30 et donc favoriser l’évaporation de l’eau stockée sur lesdites parois et d’augmenter la température T_gaz_WCAC du mélange d’air et de gaz EGR traversant ledit échangeur 30, ce qui augmente la vitesse d’évaporation de l’eau stockée dans l’échangeur 30.The management module 76 is also configured to reduce the flow rate of the cooling fluid passing through the exchanger 30 by controlling a pump supplying said cooling fluid. This has the effect of increasing the temperature T_WCAC of the internal walls of the exchanger 30 and therefore promoting the evaporation of the water stored on said walls and increasing the temperature T_gaz_WCAC of the mixture of air and EGR gas passing through said exchanger 30, which increases the speed of evaporation of the water stored in the exchanger 30.

Cette réduction du débit du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur 30 peut être continue, c’est-à-dire appliquée tout au long de l’utilisation du moteur comme étant une borne maximale à ne pas franchir ou appliquée de manière ponctuelle pendant une durée déterminée afin de réduire ponctuellement la masse M_eau d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois internes de l’échangeur 30.This reduction in the flow rate of the coolant flowing through the exchanger 30 may be continuous, i.e. applied throughout the use of the engine as a maximum limit not to be exceeded, or applied punctually for a determined duration in order to punctually reduce the mass M_eau of liquid water stored in real time on the internal walls of the exchanger 30.

Enfin, le module 76 de gestion est également configuré pour augmenter la température du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur 30, notamment à l’aide d’un calorstat piloté permettant de faire circuler ou non le liquide dans un radiateur, afin d’augmenter la température T_WCAC des parois de l’échangeur 30.Finally, the management module 76 is also configured to increase the temperature of the cooling fluid flowing through the exchanger 30, in particular using a controlled thermostat allowing the liquid to circulate or not in a radiator, in order to increase the temperature T_WCAC of the walls of the exchanger 30.

Dans le cas où le véhicule automobile est un véhicule hybride comprenant un moteur thermique et au moins un moteur électrique, le module 76 de gestion est configuré pour piloter le régime N et le couple C du moteur électrique pour augmenter le débit aspiré par le moteur thermique de sorte à évacuer ponctuellement le film d’eau stocké sur les parois de l’échangeur 30.In the case where the motor vehicle is a hybrid vehicle comprising a thermal engine and at least one electric motor, the management module 76 is configured to control the speed N and the torque C of the electric motor to increase the flow rate sucked in by the thermal engine so as to punctually evacuate the film of water stored on the walls of the exchanger 30.

Le module 76 de gestion est donc configuré pour choisir, en fonction des conditions et du point de fonctionnement du moteur l’une des solutions permettant de limiter la masse d’eau stockée dans l’échangeur 30.The management module 76 is therefore configured to choose, depending on the conditions and the operating point of the engine, one of the solutions making it possible to limit the mass of water stored in the exchanger 30.

Ainsi, si le besoin d’intervention visant à contenir la masse d’eau stockée en temps réel apparaît à faible charge, et en l’absence de besoin de contenir la température d’admission pour limiter le cliquetis, ou favoriser les performances, on pourra par exemple prioriser la hausse de la température du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur 30. A forte charge au contraire, et pour contenir la température d’admission pour limiter le cliquetis, ou favoriser les performances, on préférera plutôt réduire la consigne Tx_EGR de taux d’EGR. Par température ambiante basse, et en l’absence de risque sur le circuit de refroidissement, on privilégiera par exemple l’augmentation de la température du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur 30, alors qu’à température ambiante (ou température moteur) chaude on exclura cette solution. On notera que l’usage de chacune de ces solutions est possible individuellement ou de manière simultanée.Thus, if the need for intervention to contain the mass of water stored in real time appears at low load, and in the absence of a need to contain the intake temperature to limit knocking, or promote performance, we could for example prioritize increasing the temperature of the coolant flowing through the exchanger 30. At high load on the contrary, and to contain the intake temperature to limit knocking, or promote performance, we would prefer to reduce the EGR rate Tx_EGR setpoint. At low ambient temperature, and in the absence of risk on the cooling circuit, we would for example favor increasing the temperature of the coolant flowing through the exchanger 30, while at hot ambient temperature (or engine temperature) we would exclude this solution. It should be noted that the use of each of these solutions is possible individually or simultaneously.

Le procédé 100 de commande du moteur, illustré en détails sur la , comprend une étape 102 d’initialisation de la masse d’eau stockée dans l’échangeur 30.The 100 motor control process, illustrated in detail on the , includes a step 102 of initializing the mass of water stored in the exchanger 30.

Le procédé 100 de commande du moteur comprend en outre une étape 110 d’estimation de la masse M_eau d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois internes de l’échangeur 30, une étape 125 de détermination d’un écart de masses d’eau ΔM_eau entre la masse d’eau M_eau et une masse MC d’eau liquide critique correspondant à la masse d’eau minimale qui conduirait à l’extinction de la combustion si elle parvenait rapidement dans les chambres de combustion, et une étape 130 de gestion de la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur 30 lorsque la valeur absolue abs(ΔM_eau) de l’écart ΔM_eau est inférieure à une valeur de seuil S. Lors de l’étape 130 de gestion de la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur 30, on commande les différents actionneurs du moteur à combustion interne afin de limiter la masse d’eau stockée dans l’échangeur 30, comme il sera décrit ultérieurement.The engine control method 100 further comprises a step 110 of estimating the mass M_water of liquid water stored in real time on the internal walls of the exchanger 30, a step 125 of determining a difference in water masses ΔM_water between the water mass M_water and a critical liquid water mass MC corresponding to the minimum water mass that would lead to the combustion being extinguished if it reached the combustion chambers quickly, and a step 130 of managing the maximum water mass that can be stored by the exchanger 30 when the absolute value abs(ΔM_water) of the difference ΔM_water is less than a threshold value S. During the step 130 of managing the maximum water mass that can be stored by the exchanger 30, the various actuators of the internal combustion engine are controlled in order to limit the water mass stored in the exchanger 30, as will be described later.

L’étape 110 d’estimation de la masse M_eau est détaillée sur la .Step 110 of estimating the mass M_water is detailed on the .

L’étape 110 d’estimation de la masse M_eau d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois internes de l’échangeur 30 comprend une étape 111 d’estimation du débit massique Q_M_vapeur_A de vapeur d’eau contenue dans l’air frais admis en fonction de la température d’air T_air frais admis, du débit d’air Qair obtenu par le débitmètre 24, et d’une estimation de l’humidité relative ambiante H, soit au travers d’un capteur de taux d’hygrométrie disposé dans le circuit d’admission Ca, par exemple dans le débitmètre 24, soit à l’extérieur du véhicule, soit par un service de météorologie notamment si le véhicule est un véhicule dit « connecté ».Step 110 of estimating the mass M_water of liquid water stored in real time on the internal walls of the exchanger 30 comprises a step 111 of estimating the mass flow rate Q_M_vapor_A of water vapor contained in the fresh air admitted as a function of the air temperature T_fresh air admitted, of the air flow rate Qair obtained by the flow meter 24, and of an estimation of the ambient relative humidity H, either through a hygrometry rate sensor arranged in the intake circuit Ca, for example in the flow meter 24, or outside the vehicle, or by a meteorological service, in particular if the vehicle is a so-called “connected” vehicle.

L’étape 110 d’estimation de la masse M_eau comprend en outre une étape 112 d’estimation du débit massique Q_M_vapeur_E de vapeur d’eau contenue dans les gaz d’échappement, en considérant la totalité du débit des gaz de combustion sortant du moteur, en fonction du débit d’air frais Qair, du débit de carburant injecté Qcarb, de la composition moyenne dudit carburant carb et de la richesse de combustion, et une étape 113 d’estimation du débit massique Q_M_vapeur_EGR de vapeur d’eau dans le conduit EGR 38 en fonction du débit massique Q_M_vapeur_E de vapeur d’eau contenue dans les gaz d’échappement et du taux d’EGR Tx_EGR.The step 110 of estimating the mass M_water further comprises a step 112 of estimating the mass flow rate Q_M_vapor_E of water vapor contained in the exhaust gases, considering the entire flow rate of combustion gases leaving the engine, as a function of the flow rate of fresh air Qair, the flow rate of injected fuel Qcarb, the average composition of said fuel carb and the combustion richness, and a step 113 of estimating the mass flow rate Q_M_vapor_EGR of water vapor in the EGR conduit 38 as a function of the mass flow rate Q_M_vapor_E of water vapor contained in the exhaust gases and the EGR rate Tx_EGR.

L’étape 110 d’estimation de la masse M_eau comprend en outre une étape 114 d’estimation du débit massique Q_M_vapeur_Ca du mélange air frais et gaz brûlés EGR en amont du compresseur d’air 18b, comme égal à la somme ΣQ_M, calculée à l’étape 115, du débit massique Q_M_vapeur_A de vapeur d’eau contenue dans l’air frais admis et du débit massique Q_M_vapeur_EGR de vapeur d’eau dans le conduit EGR 38.Step 110 of estimating the mass M_water further comprises a step 114 of estimating the mass flow rate Q_M_vapor_Ca of the mixture of fresh air and burnt gases EGR upstream of the air compressor 18b, as equal to the sum ΣQ_M, calculated in step 115, of the mass flow rate Q_M_vapor_A of water vapor contained in the fresh air admitted and of the mass flow rate Q_M_vapor_EGR of water vapor in the EGR conduit 38.

L’étape 110 d’estimation de la masse M_eau comprend en outre une étape 116 d’estimation du débit massique Q_M_WCAC d’eau liquide se condensant sur les parois internes de l’échangeur 30 en fonction dudit débit massique Q_M_vapeur_Ca du mélange air frais et gaz brûlés EGR en amont du compresseur d’air 18b, de la température T_WCAC desdites parois internes, par exemple au travers d’une mesure de température du liquide de refroidissement parcourant ledit échangeur 30, via un ou plusieurs capteurs disposés en amont et/ou en aval dudit échangeur 30, et d’une valeur de la pression de suralimentation Psuralim.The step 110 of estimating the mass M_water further comprises a step 116 of estimating the mass flow rate Q_M_WCAC of liquid water condensing on the internal walls of the exchanger 30 as a function of said mass flow rate Q_M_vapor_Ca of the mixture of fresh air and burnt gases EGR upstream of the air compressor 18b, of the temperature T_WCAC of said internal walls, for example through a measurement of the temperature of the coolant flowing through said exchanger 30, via one or more sensors arranged upstream and/or downstream of said exchanger 30, and of a value of the boost pressure Psuralim.

L’étape 110 d’estimation de la masse M_eau comprend en outre une étape 117 d’estimation du débit massique Q_M du moteur en fonction du débit d’air Qair, du débit de carburant Qcarb et du taux d’EGR Tx_EGR, une étape 118 d’estimation du débit massique Q_M_eau_evap d’eau évaporée dans l’échangeur 30 en fonction dudit débit massique Q_M du moteur et de la température T_gaz_WCAC des gaz traversant l’échangeur 30, et une étape 119 d’estimation du débit Q_V volumique du moteur en fonction dudit débit massique Q_M du moteur et de la température T_gaz_WCAC des gaz traversant l’échangeur 30.The step 110 of estimating the mass M_water further comprises a step 117 of estimating the mass flow rate Q_M of the engine as a function of the air flow rate Qair, the fuel flow rate Qcarb and the EGR rate Tx_EGR, a step 118 of estimating the mass flow rate Q_M_water_evap of water evaporated in the exchanger 30 as a function of said mass flow rate Q_M of the engine and the temperature T_gas_WCAC of the gases passing through the exchanger 30, and a step 119 of estimating the volume flow rate Q_V of the engine as a function of said mass flow rate Q_M of the engine and the temperature T_gas_WCAC of the gases passing through the exchanger 30.

L’étape 110 d’estimation de la masse M_eau comprend en outre une étape 120 d’estimation de la masse M_eau d’eau liquide stockée à la surface des parois internes de l’échangeur 30 comme étant l’intégrale temporelle ∫ΔQ_M de la différence ΔQ_M entre le débit massique Q_M_WCAC d’eau liquide se condensant sur les parois internes de l’échangeur 30 et le débit massique Q_M_eau_evap d’eau évaporée dans l’échangeur 30. Ladite différence ΔQ_M est calculée à l’étape 121.Step 110 of estimating the mass M_eau further comprises a step 120 of estimating the mass M_eau of liquid water stored on the surface of the internal walls of the exchanger 30 as being the time integral ∫ΔQ_M of the difference ΔQ_M between the mass flow rate Q_M_WCAC of liquid water condensing on the internal walls of the exchanger 30 and the mass flow rate Q_M_eau_evap of water evaporated in the exchanger 30. Said difference ΔQ_M is calculated in step 121.

L’intégrale temporelle ∫ΔQ_M est saturée par une borne maximale M_eau_max, calculée à l’étape 122. La borne maximale M_eau_Max correspond à la masse maximale d’eau liquide stockable dans l’échangeur 30 compte tenu du débit volumique Q_V des gaz parcourant l’échangeur 30.The time integral ∫ΔQ_M is saturated by a maximum limit M_eau_max, calculated in step 122. The maximum limit M_eau_Max corresponds to the maximum mass of liquid water storable in the exchanger 30 taking into account the volume flow rate Q_V of the gases passing through the exchanger 30.

En effet, selon la géométrie de l’échangeur 30, son inclinaison, le matériau constituant sa surface d’échange du côté gaz, il est possible de caractériser la masse d’eau stockable par ledit échangeur 30 comme une courbe fonction du débit de gaz Q_V le traversant.Indeed, depending on the geometry of the exchanger 30, its inclination, the material constituting its exchange surface on the gas side, it is possible to characterize the mass of water storable by said exchanger 30 as a curve depending on the gas flow rate Q_V passing through it.

La détermination de la borne maximale M_eau_Max est décrite ci-avant et ne sera pas reprise dans la suite de la description.The determination of the maximum limit M_eau_Max is described above and will not be repeated in the rest of the description.

L’étape 110 d’estimation de la masse M_eau d’eau liquide courante permet de déterminer la masse d’eau que l’échangeur 30 est capable de stocker temporairement sans désorption vers les chambres à combustion.Step 110 of estimating the mass M_eau of current liquid water makes it possible to determine the mass of water that the exchanger 30 is capable of temporarily storing without desorption towards the combustion chambers.

L’étape 125 de détermination d’un écart ΔM_eau entre la masse d’eau M_eau et une masse MC d’eau liquide critique comprend une étape 126 de détermination de la masse d’eau critique MC correspondant à la masse d’eau minimale qui conduirait à l’extinction de la combustion si elle parvenant rapidement dans les chambres de combustion.Step 125 of determining a difference ΔM_water between the mass of water M_water and a mass MC of critical liquid water comprises a step 126 of determining the critical mass of water MC corresponding to the minimum mass of water which would lead to the extinction of the combustion if it reached the combustion chambers quickly.

La masse d’eau critique MC correspond à la masse d’eau qui fait courir le risque d’extinction de la combustion si un phénomène de désorption devait arriver, par exemple en cas d’une forte hausse du débit d’air admis par le moteur, suite à une demande d’accélération, par exemple, qui fait brutalement passer le débit volumique Q_V du moteur à la valeur de débit volumique du point de pleine charge à la puissance maximale du moteur.The critical water mass MC corresponds to the mass of water which poses a risk of combustion extinction if a desorption phenomenon were to occur, for example in the event of a sharp increase in the air flow admitted by the engine, following an acceleration request, for example, which suddenly causes the volume flow Q_V of the engine to change to the volume flow value of the full load point at maximum engine power.

La détermination de masse d’eau critique MC est décrite ci-avant.The determination of critical water mass MC is described above.

L’étape 125 de détermination d’un écart ΔM_eau comprend une étape 127 de soustraction entre la masse d’eau M_eau et la masse MC d’eau liquide critique.Step 125 of determining a difference ΔM_water includes a step 127 of subtraction between the mass of water M_water and the mass MC of critical liquid water.

L’étape 130 de gestion de la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur 30 comprend une étape 131 de détermination, en fonction des conditions et du point de fonctionnement du moteur de l’un des choix suivants permettant de limiter la masse d’eau stockée dans l’échangeur 30.Step 130 of managing the maximum mass of water storable by the exchanger 30 comprises a step 131 of determining, as a function of the conditions and the operating point of the engine, one of the following choices making it possible to limit the mass of water stored in the exchanger 30.

Ainsi, si le besoin d’intervention visant à contenir la masse d’eau stockée en temps réel apparaît à faible charge, et en l’absence de besoin de contenir la température admission pour limiter le cliquetis, ou favoriser les performances, on pourra par exemple prioriser la hausse de la température du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur 30. A forte charge au contraire, et pour contenir la température admission pour limiter le cliquetis, ou favoriser les performances, on préférera réduire la consigne Tx_EGR de taux d’EGR. Par température ambiante basse, et en l’absence de risque sur le circuit de refroidissement, on privilégiera par exemple l’augmentation de la température du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur 30, alors qu’à température ambiante (ou température moteur) chaude on exclura cette solution. A noter que l’usage de chacune de ces solutions est possible individuellement ou de manière simultanée.Thus, if the need for intervention to contain the mass of water stored in real time appears at low load, and in the absence of a need to contain the intake temperature to limit knocking, or promote performance, we could for example prioritize increasing the temperature of the coolant flowing through the exchanger 30. At high load on the contrary, and to contain the intake temperature to limit knocking, or promote performance, we would prefer to reduce the EGR rate Tx_EGR setpoint. At low ambient temperature, and in the absence of risk on the cooling circuit, we would for example favor increasing the temperature of the coolant flowing through the exchanger 30, while at hot ambient temperature (or engine temperature) we would exclude this solution. Note that the use of each of these solutions is possible individually or simultaneously.

L’étape 130 de gestion de la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur 30 comprend une étape 132 de réduction de la consigne Tx_EGR de taux d’EGR afin d’amener moins d’humidité, et donc d’eau liquide à l’admission dans l’échangeur 38. Cette réduction de consigne de taux d’EGR peut être continue, c’est-à-dire appliquée tout au long de l’utilisation du moteur comme étant une borne maximale à ne pas franchir ou appliquée de manière ponctuelle pendant une durée déterminée afin de réduire ponctuellement la masse M_eau d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois internes de l’échangeur 30.Step 130 of managing the maximum mass of water that can be stored by the exchanger 30 comprises a step 132 of reducing the EGR rate setpoint Tx_EGR in order to bring less humidity, and therefore liquid water, to the intake into the exchanger 38. This reduction in the EGR rate setpoint can be continuous, i.e. applied throughout the use of the engine as a maximum limit not to be exceeded, or applied punctually for a determined duration in order to punctually reduce the mass M_water of liquid water stored in real time on the internal walls of the exchanger 30.

L’étape 130 de gestion de la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur 30 comprend une étape 133 de réduction du débit du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur 30 par pilotage d’une pompe amenant ledit fluide de refroidissement. Ceci a pour effet d’augmenter la température T_WCAC des parois internes de l’échangeur 30 et donc favoriser l’évaporation de l’eau stockée sur lesdites parois et d’augmenter la température T_gaz_WCAC du mélange d’air et de gaz EGR traversant ledit échangeur 30, ce qui augmente la vitesse d’évaporation de l’eau stockée dans l’échangeur 30.Step 130 of managing the maximum mass of water that can be stored by the exchanger 30 comprises a step 133 of reducing the flow rate of the cooling fluid passing through the exchanger 30 by controlling a pump supplying said cooling fluid. This has the effect of increasing the temperature T_WCAC of the internal walls of the exchanger 30 and therefore promoting the evaporation of the water stored on said walls and increasing the temperature T_gaz_WCAC of the mixture of air and EGR gas passing through said exchanger 30, which increases the speed of evaporation of the water stored in the exchanger 30.

Cette réduction du débit du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur 30 peut être continue, c’est-à-dire appliquée tout au long de l’utilisation du moteur comme étant une borne maximale à ne pas franchir ou appliquée de manière ponctuelle pendant une durée déterminée afin de réduire ponctuellement la masse M_eau d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois internes de l’échangeur 30.This reduction in the flow rate of the coolant flowing through the exchanger 30 may be continuous, i.e. applied throughout the use of the engine as a maximum limit not to be exceeded, or applied punctually for a determined duration in order to punctually reduce the mass M_eau of liquid water stored in real time on the internal walls of the exchanger 30.

Enfin, l’étape 130 de gestion de la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur 30 comprend une étape 134 d’augmentation de la température du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur 30, notamment à l’aide d’un calorstat piloté permettant de faire circuler ou non le liquide dans un radiateur, afin d’augmenter la température T_WCAC des parois de l’échangeur 30.Finally, step 130 of managing the maximum mass of water storable by the exchanger 30 comprises a step 134 of increasing the temperature of the cooling fluid flowing through the exchanger 30, in particular using a controlled thermostat allowing the liquid to be circulated or not in a radiator, in order to increase the temperature T_WCAC of the walls of the exchanger 30.

Dans le cas où le véhicule automobile est un véhicule hybride comprenant un moteur thermique et au moins un moteur électrique, l’étape 130 de gestion de la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur 30 comprend une étape 135 de commande du régime N et du couple C du moteur électrique pour augmenter le débit aspiré par le moteur thermique de sorte à évacuer ponctuellement le film d’eau stocké sur les parois de l’échangeur 30.In the case where the motor vehicle is a hybrid vehicle comprising a heat engine and at least one electric motor, the step 130 of managing the maximum mass of water storable by the exchanger 30 comprises a step 135 of controlling the speed N and the torque C of the electric motor to increase the flow rate sucked in by the heat engine so as to punctually evacuate the film of water stored on the walls of the exchanger 30.

Les étapes 132, 133 et 134 peuvent être activées séparément ou en même temps.Steps 132, 133 and 134 can be activated separately or at the same time.

Lors de l’étape 130 de gestion de la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur 30, on peut commander le taux d’EGR Tx_EGR et/ou le débit du fluide de refroidissement Q_WCAC parcourant l’échangeur 30 et/ou la température T_WCAC du fluide de refroidissement de l’échangeur 30 et/ou dans le cas d’un véhicule hybride, commander le régime N et le couple C du moteur électrique, ces actions étant cumulables.During step 130 of managing the maximum mass of water storable by the exchanger 30, it is possible to control the EGR rate Tx_EGR and/or the flow rate of the cooling fluid Q_WCAC passing through the exchanger 30 and/or the temperature T_WCAC of the cooling fluid of the exchanger 30 and/or in the case of a hybrid vehicle, control the speed N and the torque C of the electric motor, these actions being cumulative.

Grace à l’invention, il est possible de résoudre le problème de condensation progressive d’eau liquide dans le refroidisseur d’air de suralimentation afin d’éviter tout risque de désorption rapide et d’extinction de la combustion du moteur.Thanks to the invention, it is possible to solve the problem of progressive condensation of liquid water in the charge air cooler in order to avoid any risk of rapid desorption and extinction of the engine combustion.

Claims (11)

Procédé (100) de commande d’un moteur à combustion interne (10) comprenant au moins un cylindre (12), un collecteur d’admission d’air frais (14) alimenté en air frais par une conduite (20) pourvue d’un débitmètre (24), d’un compresseur (18b) d’un turbocompresseur (18) et d’un échangeur de chaleur (30) en aval dudit compresseur (18b) et en amont du collecteur d’admission (14), le moteur comprenant en outre un circuit d’échappement (Ce) comprenant, d’amont en aval dans le sens de circulation des gaz brûlés, un collecteur d’échappement (16), une turbine (18a) du turbocompresseur (18) et un système (40) de dépollution des gaz de combustion du moteur, et un circuit de recirculation partielle (38) des gaz d’échappement à l’admission prenant naissance en un point du circuit d’échappement (Ce), en aval de ladite turbine (18a), et débouchant dans la conduite (20) d’alimentation en air frais, en amont du compresseur (18b) du turbocompresseur (18), ledit circuit de recirculation partielle EGR (38) comprenant une vanne de réglage EGR (38c), dans lequel :
- on estime la masse (M_eau) d’eau liquide stockée en temps réel sur des parois internes de l’échangeur (30) ;
- on détermine un écart de masses d’eau (ΔM_eau) entre la masse d’eau (M_eau) et une masse (MC) d’eau liquide critique prédéterminée; et
- on gère la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur (30) lorsque la valeur absolue dudit écart (abs(ΔM_eau)) est inférieure à une valeur de seuil (S) en réduisant un taux d’EGR (Tx_EGR) par pilotage de la vanne de réglage EGR (38c) et/ou en réduisant le débit d’un fluide de refroidissement (Q_WCAC) parcourant l’échangeur (30) par pilotage d’une pompe configurée pour faire circuler le fluide de refroidissement dans l’échangeur (30) et/ou en augmentant la température (T_WCAC) du fluide de refroidissement de l’échangeur (30).
Method (100) for controlling an internal combustion engine (10) comprising at least one cylinder (12), a fresh air intake manifold (14) supplied with fresh air by a pipe (20) provided with a flow meter (24), a compressor (18b), a turbocharger (18) and a heat exchanger (30) downstream of said compressor (18b) and upstream of the intake manifold (14), the engine further comprising an exhaust circuit (Ce) comprising, from upstream to downstream in the direction of circulation of the burnt gases, an exhaust manifold (16), a turbine (18a) of the turbocharger (18) and a system (40) for depolluting the combustion gases of the engine, and a partial recirculation circuit (38) of the exhaust gases at the intake originating at a point in the exhaust circuit (Ce), downstream of said turbine (18a), and opening into the pipe (20) for supplying fresh air, upstream of the compressor (18b) of the turbocharger (18), said partial EGR recirculation circuit (38) comprising an EGR adjustment valve (38c), in which:
- the mass (M_water) of liquid water stored in real time on the internal walls of the exchanger (30) is estimated;
- a water mass difference (ΔM_water) is determined between the water mass (M_water) and a predetermined critical liquid water mass (MC); and
- the maximum mass of water that can be stored by the exchanger (30) is managed when the absolute value of said difference (abs(ΔM_water)) is less than a threshold value (S) by reducing an EGR rate (Tx_EGR) by controlling the EGR adjustment valve (38c) and/or by reducing the flow rate of a cooling fluid (Q_WCAC) passing through the exchanger (30) by controlling a pump configured to circulate the cooling fluid in the exchanger (30) and/or by increasing the temperature (T_WCAC) of the cooling fluid of the exchanger (30).
Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape (110) d’estimation de la masse (M_eau) d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois internes de l’échangeur (30) comprend :
- une étape (111) d’estimation du débit massique (Q_M_vapeur_A) de vapeur d’eau contenue dans l’air frais admis en fonction de la température d’air (T_air) frais admis, du débit d’air (Qair) et d’une estimation de l’humidité relative ambiante (H) ;
- une étape (112) d’estimation du débit massique (Q_M_vapeur_E) de vapeur d’eau contenue dans les gaz d’échappement en fonction du débit d’air frais (Qair), d’un débit de carburant injecté (Qcarb), d’une composition moyenne dudit carburant (carb) et d’une richesse de combustion ;
- une étape (113) d’estimation du débit massique (Q_M_vapeur_EGR) de vapeur d’eau dans le conduit de recirculation partielle EGR (38) en fonction du débit (Q_M_vapeur_E) de vapeur d’eau contenue dans les gaz d’échappement et du taux d’EGR (Tx_EGR) ;
- une étape (114) d’estimation du débit massique (Q_M_vapeur_Ca) de vapeur d’eau contenue dans le mélange d’air frais et de gaz brûlés EGR en amont du compresseur d’air (18b) comme égal à la somme (ΣQ_M) du débit massique (Q_M_vapeur_A) de vapeur d’eau contenue dans l’air frais admis et du débit massique (Q_M_vapeur_EGR) de vapeur d’eau dans le conduit EGR (38) ;
- une étape (116) d’estimation du débit massique (Q_M_WCAC) d’eau liquide se condensant sur les parois internes de l’échangeur (30) en fonction du débit massique (Q_M_vapeur_Ca) de vapeur d’eau contenue dans le mélange d’air frais et de gaz brûlés EGR en amont du compresseur d’air (18b), de la température (T_WCAC) desdites parois internes, et d’une valeur de pression de suralimentation (Psuralim) ; et
- une étape (120) d’estimation de la masse (M_eau) d’eau liquide stockée à la surface des parois internes de l’échangeur (30) en fonction de la différence de débits massiques (ΔQ_M) entre le débit massique (Q_M_WCAC) d’eau liquide se condensant sur les parois internes de l’échangeur (30) et un débit massique (Q_M_eau_evap) d’eau évaporée dans l’échangeur (30) qui est déterminé en fonction de la température (T_gaz_WCAC) des gaz traversant l’échangeur (30) et du débit massique (Q_M) du moteur.
Method according to claim 1, in which the step (110) of estimating the mass (M_water) of liquid water stored in real time on the internal walls of the exchanger (30) comprises:
- a step (111) of estimating the mass flow rate (Q_M_vapor_A) of water vapor contained in the fresh air admitted as a function of the fresh air temperature (T_air) admitted, the air flow rate (Qair) and an estimate of the ambient relative humidity (H);
- a step (112) of estimating the mass flow rate (Q_M_vapor_E) of water vapor contained in the exhaust gases as a function of the fresh air flow rate (Qair), a flow rate of injected fuel (Qcarb), an average composition of said fuel (carb) and a combustion richness;
- a step (113) of estimating the mass flow rate (Q_M_vapor_EGR) of water vapor in the partial recirculation EGR conduit (38) as a function of the flow rate (Q_M_vapor_E) of water vapor contained in the exhaust gases and the EGR rate (Tx_EGR);
- a step (114) of estimating the mass flow rate (Q_M_vapeur_Ca) of water vapor contained in the mixture of fresh air and EGR burnt gases upstream of the air compressor (18b) as equal to the sum (ΣQ_M) of the mass flow rate (Q_M_vapeur_A) of water vapor contained in the fresh air admitted and the mass flow rate (Q_M_vapeur_EGR) of water vapor in the EGR conduit (38);
- a step (116) of estimating the mass flow rate (Q_M_WCAC) of liquid water condensing on the internal walls of the exchanger (30) as a function of the mass flow rate (Q_M_vapeur_Ca) of water vapor contained in the mixture of fresh air and burnt gases EGR upstream of the air compressor (18b), of the temperature (T_WCAC) of said internal walls, and of a boost pressure value (Psuralim); and
- a step (120) of estimating the mass (M_eau) of liquid water stored on the surface of the internal walls of the exchanger (30) as a function of the difference in mass flow rates (ΔQ_M) between the mass flow rate (Q_M_WCAC) of liquid water condensing on the internal walls of the exchanger (30) and a mass flow rate (Q_M_eau_evap) of water evaporated in the exchanger (30) which is determined as a function of the temperature (T_gaz_WCAC) of the gases passing through the exchanger (30) and the mass flow rate (Q_M) of the engine.
Procédé selon la revendication 2, dans lequel l’étape (120) d’estimation de la masse (M_eau) d’eau liquide reçoit une intégrale temporelle (∫ΔQ_M) de la différence de débits massiques (ΔQ_M) entre le débit massique (Q_M_WCAC) d’eau liquide se condensant sur les parois internes de l’échangeur (30) et le débit massique (Q_M_eau_evap) d’eau évaporée dans l’échangeur (30).Method according to claim 2, in which the step (120) of estimating the mass (M_eau) of liquid water receives a time integral (∫ΔQ_M) of the difference in mass flow rates (ΔQ_M) between the mass flow rate (Q_M_WCAC) of liquid water condensing on the internal walls of the exchanger (30) and the mass flow rate (Q_M_eau_evap) of water evaporated in the exchanger (30). Procédé selon la revendication 3, dans lequel l’intégrale temporelle (∫ΔQ_M) de la différence de débits massiques (ΔQ_M) est saturée en permanence par une borne maximale (M_eau_max) prédéterminée correspondant à la masse maximale d’eau liquide stockable dans l’échangeur (30) compte tenu du débit volumique courant des gaz parcourant ledit échangeur (30).Method according to claim 3, in which the time integral (∫ΔQ_M) of the difference in mass flow rates (ΔQ_M) is permanently saturated by a predetermined maximum limit (M_eau_max) corresponding to the maximum mass of liquid water storable in the exchanger (30) taking into account the current volume flow rate of the gases passing through said exchanger (30). Procédé selon la revendication 4, dans lequel l’étape (110) d’estimation de la masse (M_eau) d’eau liquide stockée en temps réel comprend une étape (119) d’estimation d’un débit (Q_V) volumique du moteur en fonction de la température (T_gaz_WCAC) des gaz traversant l’échangeur (30) et dans lequel la borne maximale (M_eau_max) est déterminée en fonction dudit débit (Q_V) volumique.Method according to claim 4, in which the step (110) of estimating the mass (M_eau) of liquid water stored in real time comprises a step (119) of estimating a volume flow rate (Q_V) of the engine as a function of the temperature (T_gaz_WCAC) of the gases passing through the exchanger (30) and in which the maximum limit (M_eau_max) is determined as a function of said volume flow rate (Q_V). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lors de l’étape (125) de détermination de l’écart de masses d’eau (ΔM_eau) entre la masse d’eau (M_eau) et la masse (MC) d’eau liquide critique, on détermine, à l’étape (126), la masse d’eau critique (MC) correspondant à la masse minimale d’eau liquide qui conduirait à l’extinction de la combustion si elle parvenait dans les chambres de combustion, et on réalise la soustraction entre la masse d’eau (M_eau) et ladite masse (MC) d’eau critique.Method according to any one of the preceding claims, in which during the step (125) of determining the difference in water masses (ΔM_water) between the water mass (M_water) and the critical liquid water mass (MC), the critical water mass (MC) corresponding to the minimum liquid water mass which would lead to the extinction of the combustion if it reached the combustion chambers is determined in step (126), and the subtraction between the water mass (M_water) and said critical water mass (MC) is carried out. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la réduction de consigne de taux d’EGR (Tx_EGR) est continue ou appliquée de manière ponctuelle pendant une durée déterminée.Method according to any one of the preceding claims, in which the reduction of the EGR rate setpoint (Tx_EGR) is continuous or applied punctually for a determined duration. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la réduction du débit du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur (30) est continue ou appliquée de manière ponctuelle pendant une durée déterminée.Method according to any one of the preceding claims, in which the reduction in the flow rate of the cooling fluid passing through the exchanger (30) is continuous or applied punctually for a determined duration. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le véhicule automobile est un véhicule hybride comprenant un moteur thermique et au moins un moteur électrique, et dans lequel l’étape (130) de gestion de la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur (30) comprend une étape (135) de commande du régime (N) et du couple (C) du moteur électrique pour augmenter le débit aspiré par le moteur thermique.Method according to any one of the preceding claims, in which the motor vehicle is a hybrid vehicle comprising a heat engine and at least one electric motor, and in which the step (130) of managing the maximum mass of water storable by the exchanger (30) comprises a step (135) of controlling the speed (N) and the torque (C) of the electric motor to increase the flow rate sucked in by the heat engine. Unité électronique de commande (UCE) d’un moteur à combustion interne (10) comprenant au moins un cylindre (12), un collecteur d’admission d’air frais (14) alimenté en air frais par une conduite (20) pourvue d’un débitmètre (24), d’un compresseur (18b) d’un turbocompresseur (18) et d’un échangeur de chaleur (30) en aval dudit compresseur (18b) et en amont du collecteur d’admission (14), le moteur comprenant en outre un circuit d’échappement (Ce) comprenant, d’amont en aval dans le sens de circulation des gaz brûlés, un collecteur d’échappement (16), une turbine (18a) du turbocompresseur (18) et un système (40 )de dépollution des gaz de combustion du moteur, et un circuit de recirculation partielle (38) des gaz d’échappement à l’admission prenant naissance en un point du circuit d’échappement (Ce), en aval de ladite turbine (18a), et débouchant dans la conduite (20) d’alimentation en air frais, en amont du compresseur (18b) du turbocompresseur (18), ledit circuit de recirculation partielle EGR (38) comprenant une vanne de réglage EGR (38c), l’unité électronique de commande (UCE) comprenant un système (70) de commande du moteur comprenant :
- un module (72) d’estimation de la masse (M_eau) d’eau liquide stockée en temps réel sur des parois internes de l’échangeur (30) ;
- un module (74) de détermination d’un écart de masses d’eau (ΔM_eau) entre la masse d’eau (M_eau) et une masse (MC) d’eau liquide critique prédéterminée; et
- un module (76) de gestion de la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur (30) configuré pour réduire un taux d’EGR (Tx_EGR) par pilotage de la vanne de réglage EGR (38c) et/ou réduire le débit d’un fluide de refroidissement (Q_WCAC) parcourant l’échangeur (30) par pilotage d’une pompe configurée pour faire circuler le fluide de refroidissement dans l’échangeur (30) et/ou augmenter la température (T_WCAC) du fluide de refroidissement de l’échangeur (30), lorsque la valeur absolue dudit écart (abs(ΔM_eau)) est inférieure à une valeur de seuil (S).
Electronic control unit (ECU) of an internal combustion engine (10) comprising at least one cylinder (12), a fresh air intake manifold (14) supplied with fresh air by a pipe (20) provided with a flow meter (24), a compressor (18b), a turbocharger (18) and a heat exchanger (30) downstream of said compressor (18b) and upstream of the intake manifold (14), the engine further comprising an exhaust circuit (Ce) comprising, from upstream to downstream in the direction of circulation of the burnt gases, an exhaust manifold (16), a turbine (18a) of the turbocharger (18) and a system (40) for depolluting the combustion gases of the engine, and a partial recirculation circuit (38) of the exhaust gases at the intake originating at a point in the exhaust circuit (Ce), downstream of said turbine (18a), and opening into the pipe (20) for supplying fresh air, upstream of the compressor (18b) of the turbocharger (18), said partial EGR recirculation circuit (38) comprising an EGR adjustment valve (38c), the electronic control unit (ECU) comprising an engine control system (70) comprising:
- a module (72) for estimating the mass (M_water) of liquid water stored in real time on internal walls of the exchanger (30);
- a module (74) for determining a water mass difference (ΔM_water) between the water mass (M_water) and a predetermined critical liquid water mass (MC); and
- a module (76) for managing the maximum mass of water that can be stored by the exchanger (30) configured to reduce an EGR rate (Tx_EGR) by controlling the EGR adjustment valve (38c) and/or reduce the flow rate of a cooling fluid (Q_WCAC) passing through the exchanger (30) by controlling a pump configured to circulate the cooling fluid in the exchanger (30) and/or increase the temperature (T_WCAC) of the cooling fluid of the exchanger (30), when the absolute value of said difference (abs(ΔM_water)) is less than a threshold value (S).
Véhicule automobile comprenant une unité électronique de commande selon la revendication 10.Motor vehicle comprising an electronic control unit according to claim 10.
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