Brevet FR2844005A1 — publié le 20040305

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne à l'aide d'un actionneur pour influencer la quantité de gaz d'échappement réintroduite, à l'aide de moyens déter5 minant la grandeur réelle caractérisant la quantité de gaz d'échappement réintroduit, avec des moyens de comparaison qui comparent cette grandeur réelle à une grandeur de consigne et un régulateur qui partant de cette comparaison définit une grandeur d'actionnement pour commander l'actionneur, Etat de la technique On connaît un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne par exemple selon le document DE199 20 498-A1. Ce document décrit un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne avec un actionneur pour in15 fluencer la quantité de gaz d'échappement réintroduite. Pour réduire les émissions polluantes dans le cas d'un tel procédé et dispositif d'un moteur à combustion interne et notamment pour améliorer la précision de la régulation du taux de réintroduction des gaz d'échappement ou de la fraction de gaz d'échappement réintroduit, on règle la fraction de gaz 20 d'échappement réintroduit en mesurant l'air frais aspiré. La régulation de la réintroduction des gaz d'échappement et la meure de l'air frais aspiré réduisent l'effet de certaines tolérances systématiques comme par exemple l'encrassage des soupapes ou les tolérances du convertisseur électropneumatique. D'autres tolérances systématiques comme par exemple les 25 tolérances de remplissage du moteur à combustion interne ou les tolérances de rendement du turbocompresseur des gaz d'échappement ne sont pas compensés par la régulation des gaz d'échappement reposant sur la mesure de la masse d'air frais et peuvent aboutir à des dispersions gênantes de l'émission. Buts de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne du type défini ci-dessus en améliorant pour réduire encore plus les effets des tolérances systématiques par exemple les tolérances de remplissage ou les 35 tolérances de rendement du turbocompresseur des gaz d'échappement sur les émissions polluantes du moteur. Exposé de l'invention A cet effet l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu' on détermine le débit massique de gaz d'échappement réintroduit (MA), on 5 le compare à une grandeur de consigne et à partir de cette comparaison on calcule une grandeur de réglage pour commander l'actionneur. Selon l'invention le dispositif de commande du type défini ci-dessus, est caractérisé en ce que la grandeur réelle du débit massique de gaz d'échappement réintroduit 10 (MA), est mesurée à l'aide d'un capteur ou déterminée par la saisie de grandeurs influençant le débit massique de gaz d'échappement réintroduit (MA) dans un appareil de commande à l'aide d'un modèle, et partant de la valeur ainsi mesurée ou déterminée du débit massique de gaz d'échappement (MA) on détermine la grandeur de réglage. La régulation de l'actionneur sur la base de la veine massique des gaz d'échappement réintroduite a l'avantage important de pouvoir régler de manière très précise même des taux de réintroduction de gaz d'échappement très faibles. En outre il est très avantageux que même si la masse totale des gaz augmente, la masse des gaz d'échappement réintro20 duite reste constante ce qui permet de réduire efficacement les dispersions des émissions. La détermination de la quantité de gaz d'échappement réintroduite peut se mesurer par exemple à l'aide d'un capteur tel qu'un débitmètre d'air à passage. Selon un autre développement avantageux du procédé on détermine le taux de réintroduction des gaz d'échappement à l'aide d'un modèle en utilisant d'autres grandeurs influençant le taux de réintroduction des gaz d'échappement, ces grandeurs étant elles-mêmes saisies par des capteurs appropriés. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de mode de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un moteur à combustion interne avec le 35 système d'alimentation en air, mettant en oeuvre le procédé selon l'invention; - la figure 2 montre schématiquement le rapport entre l'air frais et la fraction de gaz d'échappement dans la masse totale de gaz fournie au cylindre du moteur à combustion interne. Description des modes de réalisation Le procédé selon l'invention sera décrit ci-après dans le cas de l'exemple du moteur diesel. Mais l'invention n'est pas limitée à cette application aux moteurs diesel et elle peut également s'appliquer à d'autres moteurs à combustion interne en particulier des moteurs à essence à injection directe. Un moteur à combustion interne 100 reçoit une quantité d'air déterminée ML 22 par une conduite d'air frais à haute pression 102. Une conduite d'air frais basse pression 108 fournit l'air environnant à un compresseur 106 par exemple un turbocompresseur de gaz d'échappement ou un compresseur ou un dispositif analogue et arrive en15 suite dans la conduite d'air frais à haute pression 102 constituant la tubulure d'aspiration. Une quantité d'air ML 21 qui traverse la conduite d'air frais basse pression 108 correspond à la quantité d'air traversant le compresseur 106. La quantité d'air ML 21 venant de l'extérieur c'est-àdire de l'environnement dans la conduite d'aspiration est mesurée par exemple à 20 l'aide d'un débitmètre massique d'air 105. La quantité d'air ML 31 du moteur à combustion interne 100 passe dans une conduite de gaz d'échappement à haute pression 110. Les gaz d'échappement passent de cette conduite 110 à travers une turbine 112 dans la conduite des gaz d'échappement basse pression 114 encore appelée échappement 114. La 25 turbine 112 entraîne le compresseur 106 par l'intermédiaire d'un arbre 111. Un actionneur de compresseur 113 permet de régler le rendement de la turbine et ainsi d'influencer l'ensemble du compresseur. Entre la conduite de gaz d'échappement haute pression 110 et la conduite d'air frais haute pression 102 il existe une communication encore appelée conduite 30 de retour des gaz d'échappement 116. Cette conduite de retour des gaz d'échappement 116 est traversée par la quantité d'air MA. La section de la conduite de retour des gaz d'échappement 116 se commande de préférence à l'aide d'une soupape de réintroduction des gaz d'échappement 118. Pour commander le moteur à combustion interne 100 on saisit la vi35 tesse de rotation N du vilebrequin et/ou de l'arbre à came du moteur à combustion interne 100 à l'aide d'un capteur de vitesse de rotation 101. On a également prévu des organes de réglage de quantité 103 qui définissent la quantité de carburant à injecter ME qui doit alimenter le moteur à combustion interne. Pour cela on fournit un signal de quantité ME aux actionneurs 103. Pour une commande précise du moteur à combustion interne et notamment des organes de réglage ou actionneurs 113, 118, il 5 faut comnnaître différentes grandeurs. Il faut notamment connaître le rapport entre l'air frais et les gaz d'échappement ainsi que la quantité de carburant à injecter ME qui doit alimenter le moteur 100. Par le rapport par exemple de l'air frais ou gaz d'échappement, on influence l'émission des gaz d'échappement en particulier l'émission de noir de fumée dans le cas 10 de moteurs diesel. Selon l'invention la régulation de l'organe d'actionnement 119 se fait par la saisie du débit massique de gaz d'échappement réintroduit MA. Cette saisie se fait par exemple par un débitmètre 140 installé dans la conduite de réintroduction des gaz d'échappement 116. La position de l'organe d'actionnement 119 est modi15 fiée par une installation de commande 150 par exemple une commande de moteur jusqu'à ce que le débit massique de gaz d'échappement réintroduit correspond à la valeur de consigne enregistrée dans l'appareil de commande 150. La grandeur réelle mesurée du débit massique de gaz d'échappement réintroduit MA se détermine à l'aide de moyens qui font 20 partie de l'appareil de commande 150 pour être ensuite comparée par des moyens de comparaison faisant également partie de l'appareil de commande 150 à une grandeur de consigne. A partir de cette comparaison, on fournit à un régulateur une grandeur de commande de l'actionneur 118. Le régulateur fait également partie de l'appareil de commande 150. Il est 25 toutefois possible que les moyens pour déterminer les gaz d'échappement réintroduits, les moyens de comparaison et le régulateur soient constitués par des éléments distincts non représentés au lieu d'être réalisés dans l'appareil de commande. La détermination du débit massique de gaz d'échappement 30 réintroduit actuellement peut également se faire par un modèle dans l'appareil de commande 150 en plus ou à la place du capteur 140; à partir d'autres signaux de capteurs et de relations physiques connues, ce modèle calcule alors le débit massique de gaz d'échappement réintroduit. De tels modèles sont par exemple donnés dans les documents DE35 199 63 358-A1 et DE-100 17 280-A1. La régulation ci-dessus de l'actionneur 118 de la vanne de réintroduction des gaz d'échappement est notamment très avantageuse si l'on veut régler de manière très précise de très faibles taux de réintroduc- tion de gaz d'échappement comme cela est par exemple le cas dans les véhicules utilitaires. La charge des cylindres qui est représentée schématiquement à la figure 2 se compose d'air frais et de gaz d'échappement. Dans s une régulation de réintroduction des gaz d'échappement sur la base de la détermination de la teneur en air frais comme cela a par exemple été décrit dans le document DE-199 20 498-A1, on ne régule qu'indirectement la teneur en gaz d'échappement. Si la masse totale des gaz dans le cylindre varie par exemple à cause des tolérance de remplissage (charge) ou 10 des variations de la pression d'alimentation fournie par le compresseur 106, alors pour de l'air frais réglé de façon constante, la masse des gaz d'échappement varie comme cela est montré schématiquement dans la moitié gauche de la figure 2. Cela se traduit par de fortes dispersions et dans de nombreux cas par des valeurs d'émission gênantes pour les gaz 15 d'échappement. Si à la place de la masse d'air frais on régule comme décrit ci-dessus le débit massique de gaz d'échappement, pour une masse totale de gaz croissante la masse des gaz d'échappement réintroduite reste constante comme le montre la figure 2. Cela réduit considérablement la 20 dispersion des émissions. REVEND I CATIONS 1 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne (100) à l'aide d'un actionneur (118) pour influencer la quantité de gaz d'échappement réintroduite, caractérisé en ce qu' on détermine le débit massique de gaz d'échappement réintroduit (MA), on le compare à une grandeur de consigne et à partir de cette comparaison on calcule une grandeur de réglage pour commander l'actionneur (118). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine le débit massique de gaz d'échappement réintroduit (MA) à l'aide d'un capteur. 3 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur est un débitmètre à passage. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le débit massique de gaz d'échappement réintroduit (MA) se calcule à l'aide d'un modèle à partir de grandeurs notamment saisies par des capteurs et qui influence le taux de réintroduction des gaz d'échappement. 5 ) Dispositif de commande d'un moteur à combustion interne à l'aide d'un actionneur (118) pour influencer la quantité de gaz d'échappement réintroduite, à l'aide de moyens déterminant la grandeur réelle caractérisant la quantité de gaz d'échappement réintroduit, avec des moyens de comparaison qui comparent cette grandeur réelle à une grandeur de con30 signe et un régulateur qui partant de cette comparaison définit une grandeur d'actionnement pour commander l'actionneur, caractérisé en ce que la grandeur réelle du débit massique de gaz d'échappement réintroduit (MA) est mesurée à l'aide d'un capteur ou déterminée par la saisie de 35 grandeurs influençant le débit massique de gaz d'échappement réintroduit (MA) dans un appareil de commande (150) à l'aide d'un modèle, et partant de la valeur ainsi mesurée ou déterminée du débit massique de gaz d'échappement (MA) on détermine la grandeur de réglage. 6 ) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capteur (140) est un débitmètre à passage.