FR3132546A1

FR3132546A1 - Procédé de contrôle du débit dans un conduit de recirculation partielle de gaz d’échappement à l’admission d’un moteur et dispositif associé

Info

Publication number: FR3132546A1
Application number: FR2201178A
Authority: FR
Inventors: Vincent-Pierre AVONS; Hugo DAMANCE
Original assignee: Renault SAS; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Renault SAS; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2022-02-10
Filing date: 2022-02-10
Publication date: 2023-08-11
Anticipated expiration: 2042-02-10
Also published as: FR3132546B1

Abstract

Ce procédé de contrôle du débit de gaz circulant dans un conduit de recirculation partielle (10) de gaz d’échappement à l’admission d’un moteur à combustion interne (1), le conduit (10) comprenant une entrée (10a), une sortie (10b) et une vanne de réglage des gaz recyclés (16) disposée entre l’entrée (10a) et la sortie (10b), le gaz en amont de la vanne (16) étant à une pression amont et le gaz en aval de la vanne étant à une pression aval, comprend une étape d’augmentation de la pression amont et de maintien de la pression aval pour augmenter le différentiel de pression entre l’entrée (10a) et la sortie (10b) du conduit (10) Figure pour l’abrégé : Fig 1

Description

Procédé de contrôle du débit dans un conduit de recirculation partielle de gaz d’échappement à l’admission d’un moteur et dispositif associé

L’invention concerne, de manière générale, un dispositif et un procédé de contrôle du débit de gaz circulant dans un circuit de recirculation partielle de gaz d’échappement à l’admission d’un moteur à combustion interne, notamment destiné à être incorporé dans un véhicule automobile.

Techniques antérieures

L’intérêt du recyclage des gaz d’échappement d’un moteur à combustion est bien connu que ce soit sur les moteurs diesel pour réduire les émissions d’oxyde d’azote (NOx) dans les gaz de combustion ou sur les moteurs à essence pour ralentir la combustion et réduire la sensibilité au cliquetis, ce qui permet d’augmenter l’avance à l’allumage. Le recyclage des gaz d’échappement permet en outre de diminuer les pertes par pompage du moteur en augmentant la pression dans le collecteur d’admission relié aux cylindres du moteur grâce à une augmentation du débit de gaz dans le moteur pour un débit d’air entrant identique.

De nouvelles normes telles que Euro 6D-Full, Euro7, etc imposent une maitrise plus précise de la recirculation des gaz d’échappement.

Le débit d’un gaz circulant dans un conduit de recirculation équipée d’une vanne est déterminé à partir d’une application de l’équation de Barré Saint Venant aux bornes de la vanne, à partir de la relation :

(1)

dans laquelle : Q est le débit massique du gaz, est la constante des gaz parfaits, est la section efficace du conduit dépendante de l’ouverture de la vanne, est la pression en amont de la vanne, est la pression en aval de la vanne, et BSV est un coefficient dit coefficient de Barré Saint Venant dépendant du ratio de pression de la vanne entre la pression amont et la pression aval .

Il est connu de l’état de la technique des procédés de contrôle du débit des gaz circulant dans le conduit de recirculation partielle dans lesquels on contrôle le débit en jouant sur l’ouverture de la vanne de réglage des gaz recyclés disposée dans le conduit de recirculation partielle, de manière plus ou moins efficace, à l’aide de méthodes d’estimation du débit telles que la formule de Barré Saint Venant.

Néanmoins, lorsque le rapport de pression de la vanne de réglage des gaz recyclés s’approche de 1, c’est-à-dire lorsque la pression amont et la pression aval deviennent sensiblement égales, le coefficient de Barré Saint Venant BSV devient extrêmement sensible à la valeur du ratio de pression, ce qui introduit une forte marge d’erreur dans le calcul du débit de recirculation partielle et/ou de section efficace, ce qui peut avoir des conséquences dans le calcul de consignes de débit par exemple et engendrer un dysfonctionnement du moteur.

D’autre part, un rapport de pression de la vanne de réglage des gaz recyclés proche de 1 traduit généralement une saturation de la vanne de réglage des gaz recyclés qui arrive en butée de son fonctionnement, c’est-à-dire qu’elle est en position d’ouverture sensiblement maximale, sans permettre d’obtenir un débit de recirculation désiré. Le conduit de recirculation n’est alors plus capacitaire, c’est-à-dire qu’il ne peut atteindre le débit désiré.

Au vu de ce qui précède, la présente invention a pour but de proposer un procédé de contrôle du débit de gaz circulant dans un conduit de recirculation partielle de gaz d’échappement à l’admission d’un moteur permettant une augmentation du débit de recirculation partielle lorsque l’ouverture de la vanne de réglage des gaz recyclés n’est plus suffisante, et permettant d’obtenir ce débit augmenté avec une incertitude sur le calcul de la valeur du débit de recirculation partielle réduite.

L’invention a donc pour objet un procédé de contrôle du débit de gaz circulant dans un conduit de recirculation partielle de gaz d’échappement à l’admission d’un moteur à combustion interne, le conduit comprenant une entrée, une sortie et une vanne de réglage des gaz recyclés disposée entre l’entrée et la sortie, le gaz en amont de la vanne étant à une pression amont et le gaz en aval de la vanne étant à une pression aval.

Le procédé comprend une étape d’augmentation de la pression amont et de maintien de la pression aval pour augmenter le différentiel de pression entre l’entrée et la sortie du conduit.

Ainsi, le différentiel de pression entre l’entrée et la sortie du conduit de recirculation est augmenté, ce qui permet d’atteindre des débits plus importants dans le conduit de recirculation et une précision améliorée dans la détermination de ces débits.

Avantageusement, l’étape d’augmentation de la pression amont et de maintien de la pression aval est mise-en-œuvre lorsque la vanne de réglage des gaz recyclés est en position d’ouverture sensiblement maximale.

Ainsi, il est possible d’atteindre des débits plus élevés dans le conduit de recirculation même quand la vanne de réglage des gaz recyclés est en butée de son fonctionnement, c’est-à-dire totalement ouverte sans permettre l’atteinte d’une consigne de débit.

De manière préférentielle, la pression amont correspond à la pression en entrée d’une turbine d’un turbocompresseur du moteur, et la pression en aval correspond à la pression dans un collecteur d’admission du moteur.

Avantageusement, l’étape d’augmentation de la pression amont et de maintien de la pression aval comprend les sous étapes suivantes :

Détermination d’un terme d’augmentation minimale de la pression amont.
Application du terme d’augmentation minimal à la pression amont.
Maintien de la pression aval à une consigne de pression de collecteur d’admission constante.

De manière préférentielle, l’application du terme d’augmentation minimale à la pression amont est réalisée par l’intermédiaire de la turbine, et le maintien de la pression aval est réalisé par l’intermédiaire d’une vanne de réglage de débit des gaz d’admission d’air du moteur.

Avantageusement, le terme d’augmentation minimale de la pression amont est déterminé en fonction d’un terme d’augmentation minimale relatif à la précision de capteurs de données d’état du moteur utilisés et d’un terme d’augmentation minimale relatif à la perméabilité du conduit de recirculation partielle.

Préférentiellement, le terme d’augmentation minimale relatif à la perméabilité du conduit de recirculation partielle dépend du type et de l’encrassement de la vanne de réglage des gaz recyclés.

Avantageusement, le terme d’augmentation minimale de la pression amont est appliqué par l’imposition d’un ratio de détente à la turbine tel que :

, où :

est le ratio de détente de la turbine, est la pression à l’entrée de la turbine augmentée par le terme d’augmentation minimale et est la pression à la sortie de la turbine.

Avantageusement, le maintien de la pression aval réalisé comprend l’application d’un ratio de pression par la vanne de réglage de débit des gaz d’admission d’air tel que , où :

est le ratio de pression de la vanne de réglage de débit des gaz d’admission d’air, est la consigne de pression dans le collecteur d’admission du moteur, en sortie de la vanne de réglage de débit des gaz d’admission d’air, est la pression en entrée de la vanne de réglage de débit des gaz d’admission d’air, ou pression de suralimentation, qui est obtenue après application du ratio de détente de la turbine , est un ratio de compression du compresseur du turbocompresseur dépendant du ratio de détente de la turbine et est la pression en entrée du compresseur.

L’invention a également pour objet un dispositif de contrôle du débit de gaz circulant dans un conduit de recirculation partielle des gaz d’échappement à l’admission d’un moteur à combustion interne apte à mettre en œuvre un procédé tel que défini ci-dessus.

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 :

illustre schématiquement un moteur à combustion interne selon un aspect de l'invention ;

illustre schématiquement un dispositif de régulation du débit de recirculation partielle selon l'invention ;

illustre schématiquement un module d’élaboration d’un dispositif de régulation selon l’invention ;

illustre schématiquement un bloc de détermination d’un terme d’augmentation minimale de la pression amont ; et

illustre schématiquement un procédé selon l’invention ;

Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation

En référence à la , on a schématiquement représenté une partie d'un moteur à combustion interne 1 selon un aspect de la présente invention. Le moteur à combustion interne 1 est un moteur suralimenté destiné à être incorporé dans un véhicule automobile. Toutefois, on peut sans sortir du cadre de l'invention envisager d'incorporer le moteur à combustion interne 1 dans un autre type de dispositif, en particulier un dispositif de transport avec motorisation suralimentée, par exemple dans le domaine naval ou dans le domaine ferroviaire.

Le moteur 1 comprend un conduit d'admission à basse pression 2 et un conduit d'admission à haute pression 3. Le moteur 1 est suralimenté par un turbocompresseur qui comprend un compresseur 4 situé entre les conduits d'admission à basse pression 2 et à haute pression 3.

Le moteur 1 comporte un bloc-cylindres 5, ici à quatre cylindres 5a, 5b, 5c et 5d. Les cylindres sont alimentés en carburant par des injecteurs de carburant reliés à un collecteur d’admission 6.

Le moteur 1 comporte un conduit d'échappement à haute pression 7 et un conduit d'échappement à basse pression 8 situé en aval du conduit d'échappement à haute pression 7. Le turbocompresseur comprend une turbine 9 disposée entre les conduits à haute pression 7 et à basse pression 8.

Le moteur 2 comporte un conduit de recirculation 10 des gaz d'échappement, également connu sous la dénomination anglo-saxonne « Exhaust Gas Recirculation », ou sous l'acronyme correspondant « EGR ». Le conduit 10 raccorde le conduit d’échappement à haute pression 7 et le conduit d’admission à haute pression 3. Plus précisément, le conduit de recirculation 10 comprend une entrée située en un point 10a du conduit d’échappement à haute pression 7 en amont de la turbine 9, et une sortie située en un point 10b du conduit d’admission à haute pression 3 en aval du compresseur 4. En d'autres termes, le conduit 10 est un conduit EGR à haute pression. En outre, le moteur 1 peut comprendre de plus un conduit EGR à basse pression (non représenté sur la ).

Le moteur 1 comporte un filtre à air 11 et une vanne d’admission 12 disposés sur le conduit 2. La vanne d'admission 12 permet de réguler le débit d'air admis dans le moteur 1. Le conduit 2 comporte un débitmètre 13 permettant de mesurer le débit massique d'air admis à travers la vanne 12, un capteur de pression P1 et un capteur de température T1 disposés en aval de la vanne 12.

La pression P1 correspond dans l’exemple illustré à la pression en entrée du compresseur notée et communément dénommée « pression avant compresseur ».

Le moteur 2 comporte sur cet exemple un refroidisseur des gaz d'admission suralimentés 14. Il comporte des moyens de détermination de la valeur de la pression de suralimentation , c’est-à-dire de la pression en aval du compresseur. Par exemple, on utilise les valeurs de pression mesurées par un capteur de pression qui est monté en aval du refroidisseur des gaz d’admission suralimentés 14, et on assimile la pression de suralimentation à la valeur mesurée par le capteur, ou en variante, on déduit la valeur de la pression de suralimentation en ajoutant à ladite valeur mesurée la valeur de la perte de charge dans le refroidisseur, qui peut être modélisée à partir du débit gazeux traversant ledit refroidisseur.

Le moteur comprend une vanne de réglage de débit des gaz d'admission 15, nommée généralement boîtier papillon 15 dans le cas d’un moteur à essence. La vanne de réglage de débit des gaz d’admission 15 et le refroidisseur 14 sont disposés sur le conduit 3. La vanne 15 est disposée en aval du refroidisseur 14. Le point 10b de sortie du conduit EGR à haute pression 10 est situé en aval de la vanne 15. Le conduit 3 comporte un capteur d’une pression P2 de collecteur d’admission en sortie de la vanne 15 et un capteur de température T2. La pression P2, respectivement la température T2, en sortie de la vanne 15 correspondent à la pression , respectivement la température , dans le collecteur d’admission 6 du moteur. La vanne 15 définit une section efficace par son ouverture et un ratio en pression tel que :

(2)

Où correspond à la pression du flux de fluide en entrée de la vanne 15 et correspond à la pression après le compresseur 4, ou pression de suralimentation, mesurée par un capteur de pression monté à la sortie du refroidisseur (voir supra).

Le moteur 2 comprend une vanne de réglage des gaz recyclés 16, également connue sous la dénomination anglo-saxonne vanne EGR, ou vanne de recirculation partielle, qui définit une section efficace par son ouverture. Le moteur 2 comprend également un refroidisseur de gaz recyclés 17. Le refroidisseur de gaz recyclés 17 et la vanne de réglage des gaz recyclés 16 sont montés sur le conduit de recirculation 10, la vanne 16 étant disposée en amont du refroidisseur 17.

La turbine 9 représentée sur la est dotée d'une pluralité d'ailettes 9a et est donc une turbine à géométrie variable. Les ailettes 9a forment un angle variable avec une direction axiale (non référencée) du turbocompresseur. Le turbocompresseur comprend un actionneur 18 capable de modifier cet angle.

Alternativement, la turbine 9 est une turbine à géométrie fixe et l’actionneur 18 est capable modifier une soupape de décharge associée, aussi appelée sous le terme anglosaxon « waste gate ».

Le moteur 2 comprend des moyens de détermination de la pression en sortie de la turbine 9, par exemple un capteur d’une pression en sortie de la turbine 9 ou un modèle de calcul. Une pression en entrée de la turbine 9 est notée .

Le moteur 2 comprend une unité de contrôle électronique 19 comportant un dispositif de régulation 20 ayant pour fonction de contrôler le débit dans le conduit EGR à haute pression 10. Plus précisément, le dispositif de régulation 20 a pour fonction d’augmenter le différentiel de pression entre l’entrée 10a et la sortie 10b du conduit 10 lorsque la vanne EGR 16 est en butée de son fonctionnement, c’est-à-dire que la vanne EGR 16 est sensiblement à son ouverture maximale et que le différentiel de pression entre l’entrée 10a et la sortie 10b du conduit 10 n’est plus suffisant pour que les gaz d’échappement puissent remonter le conduit EGR 10 jusqu’au conduit d’admission à haute pression 3.

Sauf indication contraire, on entend par l’expression « pression amont » la pression du fluide situé en amont de la vanne EGR 16. De même, sauf mention contraire, on entend par l’expression « pression aval » la pression du fluide situé en aval de la vanne EGR 16. Dans l’exemple illustré, la pression aval est notée et la pression amont est notée . Dans l’exemple illustré la pression aval correspond à la pression dans le collecteur d’admission 6 mesurée par le capteur de pression P2, notée .

En outre, la pression amont est mesurée par un capteur de pression P3 disposé dans le conduit d’échappement à haute pression 7. La pression P3 mesurée correspond aussi à la pression en entrée de la turbine dans l’exemple illustré.

Plus précisément, le dispositif de régulation 20 augmente le différentiel de pression entre l’entrée 10a et la sortie 10b en augmentant la pression amont et en maintenant la pression aval sensiblement constante. En effet, il est nécessaire de maintenir la pression dans le collecteur 6 sensiblement constante afin d’assurer un débit d’air nécessaire à un production de couple par le moteur 1 désirée et/ou d’éviter une création de fumées dans le cas d’un moteur diesel. La pression aval correspondant à la pression du fluide dans le collecteur d’admission 6, elle doit de même être sensiblement constante.

Sur l’exemple illustré, la pression en entrée de la turbine 9 est identique à la pression amont .

En référence à la figure 2, le dispositif 20 comporte un module d'élaboration 21. Le module d’élaboration 21 a pour fonction d'élaborer un ratio de détente de la turbine et un ratio de pression de la vanne 15 de réglage de débit des gaz d’admission d’air.

Le dispositif 20 comporte un premier moyen d'actionnement 22 et un deuxième moyen d’actionnement 23. Le premier moyen d'actionnement 22 est capable d’appliquer le ratio de détente de la turbine déterminé par le module 21 et le deuxième moyen d’actionnement 23 est capable d’appliquer le ratio de pression de la vanne 15 de réglage de débit des gaz d’admission d’air.

En particulier, le premier moyen d'actionnement 22 peut comprendre l'actionneur 18 et le deuxième moyen d’actionnement 23 peut comprendre un actionneur 24 capable de modifier l’ouverture et donc la section efficace de la vanne 15.

Sur la , on a schématiquement représenté le module d'élaboration 21 du dispositif de régulation 20 de la .

Le module d’élaboration 21 comprend un bloc de réception 25 capable de recevoir une pluralité de données d'entrée. En l'espèce, le bloc de réception 25 est en communication d’informations avec un module 26 de détermination d’une consigne de pression de collecteur d’admission en sortie de la vanne 15 et avec un module 26’ de détermination d’une section maximale corrigée . Le bloc de réception 25 reçoit aussi la pression en sortie de la turbine .

Le module 26 est en communication avec l’unité de contrôle électronique 19, de manière à pouvoir recevoir une consigne de débit d’air et une consigne de taux de recirculation partielle , dit aussi taux EGR, la consigne de débit d’air et la consigne de taux de recirculation partielle dépendant d’une consigne de couple demandée au moteur 1.

Le module 26 reçoit aussi les valeurs de la pression et de la température dans le collecteur d’admission 6 mesurées par les capteurs P2 et T2.

Plus précisément, le module 26 détermine la consigne de pression dans le collecteur d’admission selon l’équation :

(3)

Où la fonction f(remplissage) est une fonction décrivant un modèle de remplissage connue dépendant du régime du moteur 1, de la pression et de la température au niveau du collecteur d’admission.

En outre, le module 26’ est en communication avec l’unité de contrôle électronique 19, de manière à recevoir des mesures réalisées par des capteurs de données d’état. Plus précisément, le module 26’ reçoit les captations de la section efficace de la vanne EGR 16 et détermine la section maximale corrigée telle que :

(4)

Où est une section maximale nominale de la vanne EGR 16 déterminée sur banc d’essai avec un moteur référence, est une première calibration de la section maximale nominale dépendant du fournisseur de la vanne utilisée comme vanne EGR 16 et permettant de diminuer l’impact des dispersions moteur à moteur, et est une deuxième calibration de la section maximale nominale dépendant de l’encrassement de la vanne EGR 16 et du refroidisseur 17.

Plus précisément, cette deuxième calibration est adaptative, et évolue au cours de la vie de la vanne 16 et du refroidisseur 17. Par exemple, cette deuxième calibration s’apprend lorsque la vanne EGR 16 est en butée de son fonctionnement pendant une durée prédéterminée, et que simultanément une consigne de section efficace n’est pas atteinte. La consigne de section efficace est comparée avec une mesure de la section efficace et la différence constitue la deuxième calibration pour le roulage en cours.

Les modules 26 et 26’ peuvent faire partie du dispositif 20 de régulation.

Le module d’élaboration 21 comprend un bloc 27 de détermination d’un terme d’augmentation minimale de la pression amont défini comme :

(5)

Où est la pression amont augmentée par l’application du terme minimal d’augmentation .

Le terme d’augmentation minimale de la pression amont est donc un ratio de pression entre l’amont et l’aval du conduit EGR 10.

Le bloc 27 est illustré plus précisément en référence à la .

Le bloc 27 comprend un sous-bloc 28 de détermination d’un terme d’augmentation minimale relatif à la précision de capteurs et un sous-bloc 29 de détermination d’un terme d’augmentation minimale relatif à la perméabilité du conduit de recirculation partielle 10.

Le sous-bloc 28 détermine un terme d’augmentation minimale relatif à la précision de capteurs de données d’état . Plus précisément, le terme permet de diminuer l’impact de la précision de la mesure des pressions amont et aval due à la qualité des capteurs P3 et P2 de ces pressions utilisés. Le sous-bloc 28 détermine le terme d’augmentation minimale relatif à la précision de capteurs tel que :

(6)

Où est une calibration basée sur la précision des capteurs de données d’état tels que les capteurs de pression P3 et P2 mesurant les pressions et aval , et/ou les capteurs mesurant des données d’état permettant de mesurer la section efficace de la vanne de recirculation partielle 16.

Le sous-bloc 29 détermine un terme d’augmentation minimale relatif à la perméabilité du conduit 10 de recirculation partielle . Plus précisément, le terme permet de diminuer l’impact du type de vanne utilisé comme vanne EGR 16. Plus précisément, le sous-bloc 29 détermine le terme tel que :

(7)

Où est une consigne de débit d’air dans le conduit 10, est la constante des gaz parfaits, est la température en amont de la vanne EGR 16 mesurée par un capteur de température T3 disposé dans le conduit d’échappement haute pression 7, et est la section maximale corrigée et fournie en entrée du bloc 27 et du sous-bloc 29 par le bloc de réception 25.

Ainsi, la détermination du terme d’augmentation minimale relatif à la perméabilité du conduit 10 de recirculation partielle utilise la bijection réciproque de la fonction de calcul du coefficient de Barré Saint-Venant.

Le bloc 27 comprend de plus un bloc de sélection 30 configuré pour sélectionner la valeur maximale entre le terme d’augmentation minimale relatif à la précision de capteurs de données d’état déterminé par le sous-bloc 28 et le terme d’augmentation minimale relatif à la perméabilité du conduit 10 de recirculation partielle déterminé par le sous-bloc 29. En résultat, le bloc de sélection 30 délivre le terme d’augmentation minimale de la pression amont .

Le module d’élaboration 21 comprend un bloc 31 de calcul d’une pression amont augmentée minimale en fonction du terme d’augmentation minimale déterminé. La pression P2 en sortie de la vanne 15 correspondant sur l’exemple illustré à la pression aval , et cette pression P2 devant rester constante car identique à la pression dans le collecteur 6 devant elle aussi rester constante, la consigne de pression dans le collecteur d’admission 6 en sortie de la vanne 15 est une consigne de pression aval . Il est ainsi possible de déterminer la pression amont augmentée minimale , la pression aval étant fixée à la valeur de la consigne de pression de collecteur d’admission 6. Le bloc 31 de calcul détermine donc la pression amont augmentée minimale telle que :

(8)

Le module d’élaboration 21 comprend en outre un bloc 32 de détermination du ratio de détente minimale de la turbine 9 en fonction d’une pression en entrée minimale de la turbine. La pression amont mesurée par le capteur P3 étant identique sur l’exemple illustré à la pression en entrée de la turbine 9, la pression en entrée minimale de la turbine est identique à la pression amont augmentée minimale . Le bloc 32 détermine donc le ratio tel que :

(9)

Où la pression en sortie de la turbine est fournie en entrée du bloc 32 par le bloc 25 de réception. Cette pression en sortie de la turbine est constante, les débits ne devant pas changer.

Le bloc 32 envoie le ratio de détente minimal déterminé d’une part en sortie du module d’élaboration 21 et d’autre part dans un bloc 33 de détermination d’un ratio de compression minimal .

Le bloc 33 détermine le ratio de compression minimale , défini comme le rapport entre une pression de sortie minimale du compresseur , c’est-à-dire la pression de suralimentation minimale, et la pression d’entrée du compresseur , qui correspond dans l’exemple illustré à la pression P1. En utilisant le principe de la conservation de la puissance selon lequel la puissance développée par la turbine 9 est égale à la puissance développée par le compresseur 4, la turbine 9 étant entrainée par un arbre commun avec le compresseur 4, le bloc 33 détermine le ratio de compression minimale par exemple par la formule suivante :

(10)

Où est la température en entrée de la turbine 9, est le rendement de la turbine 9, est le rendement du compresseur 4, est la température en entrée du compresseur 4 correspondant à la température T1, est le débit gazeux traversant la turbine 9, est le débit gazeux traversant le compresseur 4, est le coefficient adiabatique (coefficient de Laplace) des gaz dans la turbine 9, est le coefficient adiabatique (coefficient de Laplace) des gaz dans le compresseur 4, est la capacité thermique massique des gaz dans la turbine 9 et est la capacité thermique massique des gaz dans le compresseur 4.

Le module d’élaboration 21 comprend enfin un bloc 34 de détermination du ratio de pression de la vanne 15 de réglage de débit des gaz d’admission d’air, défini comme le rapport entre une pression d’entrée minimale de la vanne 15 qui correspond à la pression de sortie minimale du compresseur 4 (pression de suralimentation minimale) et la pression de sortie P2 de la vanne 15 désirée, qui correspond à la consigne de pression dans le collecteur d’admission . Le bloc 34 détermine donc le ratio de pression de la vanne 15 tel que :

(11)

Le module d’élaboration 21 envoie en sortie les ratios de pression de la vanne 15 de réglage de débit des gaz d’admission et de détente minimale de la turbine 9, qui sont appliqués par le dispositif 20 par l’intermédiaire des moyens d’actionnement 22 et 23.

Ainsi, la pression amont est augmentée d’un terme minimal et la pression aval est maintenue constante à la consigne de pression de collecteur d’admission par l’intermédiaire d’une part d’une action sur la turbine 9 et d’autre part sur la vanne 15 en plus de la vanne EGR 16. Le différentiel de pression entre l’entrée 10a et la sortie 10b du conduit 10 de recirculation des gaz est ainsi augmenté, dans le cas où la vanne EGR 16 est en butée de son fonctionnement.

Le dispositif 20 est ainsi apte à mettre en œuvre un procédé de contrôle du débit de gaz circulant dans le conduit de recirculation 10 défini ci-dessous et illustré sur la .

Dans un première étape E1, le moteur est en fonctionnement classique à partir d’une demande de couple.

Dans une deuxième étape E2, le terme de section maximale corrigée est déterminé. Ce terme est déterminé comme décrit précédemment par le module 26’ du dispositif 20.

Dans une troisième étape E3, une comparaison est effectuée entre le terme de section maximale corrigée et une mesure de la section efficace de la vanne EGR 16. Plus précisément, si la section efficace de la vanne EGR 16 est supérieure ou égale au terme de section maximale corrigée , alors le procédé passe à une étape E4 car la vanne EGR 16 est considérée comme en butée de son fonctionnement, c’est-à-dire dans une situation d’ouverture sensiblement maximale. Il est alors nécessaire d’augmenter le différentiel de pression entre l’entrée 10a et la sortie 10b du conduit 10 de recirculation partielle des gaz. Sinon, le procédé n’est pas mis en œuvre et le moteur continue son fonctionnement classique dans lequel le différentiel de pression dans le conduit 10 est géré uniquement à l’aide de la section efficace de la vanne EGR 16 et/ou de la turbine 9.

Dans l’étape E4, la pression amont est augmentée et la pression aval est maintenue. Plus précisément, la différence de pression entre l’entrée 10a et la sortie 10b du conduit 10 de recirculation est augmentée sans gêner la production de couple du moteur 1, la pression dans le collecteur d’admission 6 correspondant à la pression aval restant constante.

Plus précisément, l’étape E4 comprend les sous-étapes suivantes.

Dans une première sous-étape E5, un terme d’augmentation minimale de la pression amont est déterminé comme décrit précédemment.

Dans une deuxième sous-étape E6, le terme d’augmentation minimale est appliqué à la pression amont . Plus précisément, le premier moyen d’actionnement 22 modifie l’ouverture des ailettes 9a de la turbine 9 par l’intermédiaire de l’actionneur 18 afin d’appliquer le terme d’augmentation minimale , c’est-à-dire d’obtenir une valeur de pression amont égale à la pression amont augmentée minimale . Plus précisément, le premier moyen d’actionnement 22 impose le ratio de détente minimale à la turbine 9.

Ainsi, la pression amont en entrée de la vanne 16 est bien augmentée. Or, le ratio de détente de la turbine 9 étant modifié, la puissance développée par la turbine 9 est également modifiée, ce qui modifie également la puissance développée par le compresseur 4, la turbine 9 et le compresseur 4 formant un turbocompresseur lié par un même arbre. De ce fait, la pression en sortie du compresseur , ou pression de suralimentation, qui correspond à la pression en entrée de la vanne 15 est modifiée, ce qui risque d’engendrer des problèmes de fonctionnement du moteur 1.

Il est alors nécessaire de déterminer un terme de maintien de la pression de suralimentation dans une troisième sous-étape E7 afin de maintenir la pression aval constante à la valeur de la consigne de pression de collecteur d’admission en sortie de la vanne 15 déterminée par le bloc 26.

Plus précisément, le terme de maintien de la pression de collecteur d’admission est le ratio de pression de la vanne 15 de réglage de débit des gaz d’admission d’air, et il est déterminé comme décrit précédemment.

Dans une quatrième étape E8, la pression aval est maintenue constante à la valeur de la consigne de pression de collecteur d’admission en sortie de la vanne 15 par l’application du terme de maintien .

Plus précisément, le deuxième moyen d’actionnement 23 modifie l’ouverture de la vanne 15 et donc sa section efficace par l’intermédiaire de l’actionneur 24 afin d’appliquer le terme de maintien , c’est-à-dire d’obtenir une valeur de pression aval égale à la valeur de la consigne de pression de collecteur d’admission en sortie de la vanne 15. Ainsi, la modification de la puissance développée par le compresseur 4 due au ratio de détente imposé à la turbine 9 est compensée, et la pression de collecteur d’admission n’est pas modifiée. La production de couple par le moteur n’est donc pas impactée, la pression dans le collecteur d’admission 6 restant constante tout au long du procédé, et le différentiel de pression augmenté par l’ouverture des ailettes 9a de la turbine à l’étape E6 est maintenu.

Les étapes E6 et E8 peuvent être sensiblement simultanées afin de gagner en efficacité dans le contrôle du débit.

Ainsi, par l’utilisation non plus seulement de la turbine 9 mais aussi de la vanne 15, le conduit 10 de recirculation est de nouveau capacitaire même en cas de saturation de la vanne 15, et des débits supérieurs de recirculation peuvent être atteints par rapport aux débits obtenus en utilisant les procédés connus de l’état de la technique.

Claims

Procédé de contrôle du débit de gaz circulant dans un conduit de recirculation partielle (10) de gaz d’échappement à l’admission d’un moteur à combustion interne (1), le conduit (10) comprenant une entrée (10a), une sortie (10b) et une vanne de réglage des gaz recyclés (16) disposée entre l’entrée (10a) et la sortie (10b), le gaz en amont de la vanne (16) étant à une pression amont ( ) et le gaz en aval de la vanne étant à une pression aval ( ), caractérisé en ce que le procédé comprend une étape (E4) d’augmentation de la pression amont ( ) et de maintien de la pression aval ( ) pour augmenter le différentiel de pression entre l’entrée (10a) et la sortie (10b) du conduit (10).
Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape (E4) d’augmentation de la pression amont ( ) et de maintien de la pression aval ( ) est mise-en-œuvre lorsque la vanne de réglage des gaz recyclés (16) est en position d’ouverture sensiblement maximale.
Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la pression amont ( ) correspond à la pression en entrée ( ) d’une turbine (9) d’un turbocompresseur du moteur (1), et la pression en aval ( ) correspond à la pression dans un collecteur d’admission ( ) du moteur (1).
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’étape (E4) d’augmentation de la pression amont ( ) et de maintien de la pression aval ( ) comprend les sous étapes suivantes :
Détermination (E5) d’un terme d’augmentation minimale ( ) de la pression amont.

Application (E6) du terme d’augmentation minimal ( ) à la pression amont ( ).

Maintien (E8) de la pression aval ( ) à une consigne de pression de collecteur d’admission constante ( ).
Procédé selon la revendication 4, dans lequel l’application du terme d’augmentation minimale ( à la pression amont ( ) est réalisée par l’intermédiaire de la turbine (9), et le maintien de la pression aval ( ) est réalisé par l’intermédiaire d’une vanne (15) de réglage de débit des gaz d’admission d’air du moteur (1).
Procédé selon l’une quelconque des revendications 4 ou 5, dans lequel le terme d’augmentation minimale ( de la pression amont est déterminé en fonction d’un terme d’augmentation minimale relatif à la précision de capteurs de données d’état du moteur utilisés ( ) et d’un terme d’augmentation minimale relatif à la perméabilité du conduit de recirculation partielle ( ).
Procédé selon la revendication 6, dans lequel le terme d’augmentation minimale relatif à la perméabilité ( ) du conduit de recirculation partielle (10) dépend du type et de l’encrassement de la vanne de réglage des gaz recyclés (16).
Procédé selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel le terme d’augmentation minimale de la pression amont ( ) est appliqué par l’imposition d’un ratio de détente à la turbine (9) tel que :
, où :
est le ratio de détente de la turbine, est la pression à l’entrée de la turbine (9) augmentée par le terme d’augmentation minimale et est la pression à la sortie de la turbine.
Procédé selon la revendication 8, dans lequel le maintien de la pression aval ( ) réalisé comprend l’application d’un ratio de pression ( ) par la vanne (15) de réglage de débit des gaz d’admission d’air tel que :
, où :
est le ratio de pression de la vanne (15) de réglage de débit des gaz d’admission d’air, est la consigne de pression dans le collecteur d’admission (6) en sortie de la vanne (15) de réglage de débit des gaz d’admission d’air, est la pression de suralimentation en entrée de la vanne (15) de réglage de débit des gaz d’admission d’air, qui est obtenue après application du ratio de détente de la turbine , est un ratio de compression du compresseur (4) du turbocompresseur dépendant du ratio de détente de la turbine ( et est la pression en entrée du compresseur (4).
Dispositif de contrôle du débit de gaz circulant dans un conduit de recirculation partielle (10) des gaz d’échappement à l’admission d’un moteur à combustion interne (1) apte à mettre en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.