Brevet FR2901312A1 — publié le 20071123

Avec Xegr = X X+1 l'admission du moteur, ce taux d'EGR étant réglé par une vanne placée sur ledit circuit de recyclage commandée par une unité de contrôle du moteur, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on mesure la température (TI) de l'air d'admission en amont de la zone de mélange de celui-ci avec les gaz d'échappement circulant s dans ledit circuit de recyclage, on mesure la température (T2) des gaz d'échappement circulant dans ledit circuit de recyclage en amont de ladite zone de mélange, on mesure la température (T3) du mélange de gaz dans ladite zone de mélange et on estime le taux d'EGR à partir des mesures des trois températures (TI, T2, T3). io Il a en effet été constaté que l'on pouvait estimer le taux d'EGR directement à partir de la mesure des trois températures ci-dessus. Dans une version du procédé, on estime le taux d'EGR à l'aide des relations suivantes : (1) Qm1'Cpi'T1 + Qm2'Cp2'T2 = Qm3'Cp3'T3 is où TI, T2, T3 sont les températures mesurées répondant à la définition précitée, Qm1, Qm2 et Qm3 sont les débits massiques des gaz dont les températures mesurées sont respectivement égales à TI, T2 et T3 et Cri, Cp2, CO sont les chaleurs spécifiques du gaz dont les températures mesurées sont respectivement égales à TI, T2 et T3, ces chaleurs spécifiques étant calculées au moyen de la 20 relation approchée : Cp = Cp_a + Cp_b.T + Cp_p'T2, (2) Qm1 + Qm2 = Qm3 (3) Xegr = Qm2 = taux d'EGR (4) x =- (Cp' a + CP3 b ' T3 +Cp3 ' T32) . T3 ù pl a + Cpl b ' T + Cpl ' Tl2 )' T (Cp2 a +Cp2 b 'T2 +Cp2_c 'T22) .TZ ù(Cp3 a +Cp3 b 'T3 +Cp3_c T32).T3 Dans une version préférée de l'invention, on estime le taux d'EGR, en faisant l'approximation que les valeurs des chaleurs spécifiques Cpt Cp2 et CO sont égales à Cp, de sorte que la relation (1) devient : Qm, +Qm2 25 Qm2'= Q.1 T -T3 Etant donné la relation (3), on a donc : X = T3 û T avec Xegr = X T2 ûT3 X+1 Cette formule établit une relation directe entre le taux d'EGR et les trois températures mesurées TI, T2, T3. io Dans une autre version du procédé selon l'invention, on estime le taux d'EGR à l'aide de la relation suivante : Xegr = f(T1 ,T2,T3) = A T1+ B T2 + C T3 + D dans laquelle TI, T2, T3 sont les températures mesurées répondant à la définition is précitée et A, B, C et D sont des constantes déterminées expérimentalement à partir d'essais effectués sur le moteur et de mesures conventionnelles effectuées pour déterminer le taux d'EGR. Selon un autre aspect de l'invention, le moteur à combustion interne comporte un circuit de recyclage des gaz d'échappement vers l'admission du 20 moteur qui comporte une vanne commandée par une unité de contrôle pour régler le taux d'EGR, caractérisé en ce qu'il comprend des capteurs pour mesurer la température (TI) de l'air d'admission en amont de la zone de mélange de celui-ci avec les gaz d'échappement circulant dans ledit circuit de recyclage, la température (T2) des gaz d'échappement circulant dans ledit circuit de recyclage 25 en amont de ladite zone de mélange et la température (T3) du mélange de gaz dans ladite zone de mélange, l'unité de contrôle du moteur étant adaptée pour calculer le taux d'EGR à partir des mesures des trois températures (TI, T2, T3). Après avoir calculé avec précision le taux d'EGR, l'unité de contrôle peut directement commander la vanne EGR. 3 Qm1'Cp'Ti + Qm2'Cp'T2 = Qm3 Cp . T3 d'où T3 - T5 D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront encore tout au long de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples, non limitatifs : la figure 1 est un schéma montrant un moteur thermique comprenant un circuit EGR de recyclage des gaz d'échappement vers l'admission et d'une unité de contrôle adaptée pour estimer le taux d'EGR, la figure 2 est une courbe montrant l'évolution du taux d'EGR estimé en fonction du temps, la figure 3 est une courbe montrant l'évolution de l'erreur du taux io d'EGR estimé en fonction du temps, la figure 4 montre l'évolution en fonction du temps du taux d'EGR estimé et du taux d'EGR mesuré. La figure 1 représente schématiquement un moteur à combustion interne 1 à essence ou diesel comportant une tubulure d'admission 2 et une tubulure 15 d'échappement 3. Ce moteur 1 comporte de façon connue un circuit 4 de recyclage des gaz d'échappement, communément appelé circuit EGR, constitué par une tubulure de dérivation reliant la tubulure d'échappement 3 à la tubulure d'admission 2. La tubulure de dérivation 4 comporte près de la tubulure d'échappement 3 20 une vanne 5 qui permet de régler le taux d'EGR, c'est-à-dire, le débit des gaz d'échappement dans la tubulure de dérivation 4. L'unité de contrôle 6 du moteur 1 est adaptée pour commander l'ouverture et la fermeture de la vanne 5 pour régler le taux d'EGR. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, la tubulure d'admission 2 25 comporte sur son trajet vers le moteur, une chambre de mélange 7 dans laquelle débouchent l'air frais d'admission et le gaz d'échappement recyclé provenant de la tubulure 4 du circuit de dérivation. Conformément à l'invention, trois capteurs de température 8, 9, 10 sont prévus respectivement pour mesurer la température (TI) de l'air d'admission en 30 amont de la chambre 7 de mélange de celui-ci avec les gaz d'échappement circulant dans le circuit de recyclage 4, la température (T2) des gaz d'échappement circulant dans ledit circuit de recyclage en amont de la chambre 7 de mélange et la température (T3) du mélange de gaz dans la chambre de mélange 7. Les sondes de températures 8, 9, 10 sont adaptées pour envoyer à l'unité de contrôle 6 des signaux électriques correspondant aux températures mesurées TI, T2, T3. L'unité de contrôle 6 comporte un calculateur adapté pour calculer le taux d'EGR à partir des signaux ci-dessus correspondant aux températures mesurées TI, T2, T3 et à régler en conséquence la vanne 5. La méthode la plus générale et la plus précise pour calculer ou plutôt estimer io le taux d'EGR est la suivante. Cette méthode est basée sur le principe de la conservation du débit d'enthalgie : Qhi + Qh2 = Qh3 15 Qh1 étant le débit d'enthalgie dans la zone de température TI, Qh2 le débit d'enthalgie dans la zone de température T2 et Qh3 le débit d'enthalgie dans la zone de température T3. La relation ci-dessus peut s'écrire sous la forme suivante : 20 (1) Qmv'CpI.T1 + Qm2.Cp2'T2 = Qm3'Cp3'T3 où TI, T2, T3 sont les températures mesurées répondant à la définition précitée, Qm1, Qm2 et Qm3 sont les débits massiques des gaz dont les températures mesurées sont respectivement égales à TI, T2 et T3 et Cpt, Cpt, CO 25 sont les chaleurs spécifiques du gaz dont les températures mesurées sont respectivement égales à TI, T2 et T3. Les chaleurs spécifiques peuvent être calculées au moyen de la relation approchée : Cp = Cp-a + Cp-b-T + Cp-,'T2 La relation ci-après exprime que le débit massique du mélange gazeux en 30 aval de la chambre de mélange 7 est égal au débit massique de l'air frais et du gaz recyclé arrivant dans la chambre 7, soit : = 3 ûT avec Xegr = X X T2 ùT3 X+1 510 (2) Qm1 + Qm2 = Qm3 Le taux d'EGR est déterminé par la relation suivante : (3) Xegr = Qin, = taux d'EGR Qm1 +Qm2 En combinant les relations ci-dessus, on aboutit à la relation suivante : X = (Cp3 a +Cp3 b •T3 +Cp3 c .T32) .T3 ù(Cpl a +Cp1 b .T +Cpl c .T2)-T (Cp2 + Cp2 b . T2 + Cp2 c ' T22) . T2 ù (Cp3 a + Cp3 b • T3 + Cp3 c T32 ).T3 Avec Xegr = `Y On peut ainsi calculer avec précision le taux d'EGR en utilisant en tant que données de départ uniquement les températures mesurées TI, T2 et T3. is Dans une version simplifiée, mais néanmoins préférée de l'invention, on calcule le taux d'EGR, en faisant l'approximation que les valeurs des chaleurs spécifiques Cpt, Cp2 et Cp3 sont égales à Cp. Dans ces conditions la relation (1) devient : 20 Qmv'Cp'Ti + Qm2'Cp'T2 = Qm3 Cp ' T3 d'où T3 ùT Qm2'= Qml T ùT 2 3 Compte tenu de la relation (3), on a donc 6 (4) X+1 25 Cette formule simple établit ainsi une relation directe entre le taux d'EGR et les températures mesurées TI, T2 et T3. Les courbes représentées sur la figure 3 montrent qu'il existe une différence négligeable entre le taux d'EGR estimé selon l'invention et le taux d'EGR mesuré par des méthodes conventionnelles. La courbe d'erreur commise par la méthode d'estimation du taux d'EGR montre que l'erreur moyenne est inférieure à 3%. De même la figure 4 montre deux courbes relevées à la suite d'essais effectués sur banc. io L'écart entre le taux d'EGR calculé selon le procédé selon l'invention (courbe Cl) et le taux d'EGR mesuré (courbe C2) est relativement faible. REVENDICATIONS 1) Procédé pour estimer le taux d'EGR dans un moteur à combustion interne comportant un circuit de recyclage (4) des gaz d'échappement vers l'admission du moteur, ce taux d'EGR étant réglé par une vanne (5) placée sur ledit circuit de recyclage (4) commandée par une unité de contrôle (6) du moteur, caractérisé en ce qu'on mesure la température (Tl) de l'air d'admission en amont de la zone de mélange (7) de celui-ci avec les gaz d'échappement circulant dans ledit circuit de recyclage, on mesure la température (T2) des gaz d'échappement circulant dans ledit circuit de recyclage en amont de ladite zone de mélange, on mesure la température (T3) du mélange de gaz dans ladite zone de mélange et on io estime le taux d'EGR à partir des mesures des trois températures (TI, T2, T3). 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on estime le taux d'EGR à l'aide des relations suivantes : (1) Qmi'Cpi'Ti + Qm2'Cp2'T2 = Qm3'Cp3'T3 où Ti, T2, T3 sont les températures mesurées répondant à la définition précitée, 15 Qm1, Qm2 et Qm3 sont les débits massiques des gaz dont les températures mesurées sont respectivement égales à TI, T2 et T3 et Cpt, Cp2, CO sont les chaleurs spécifiques du gaz dont les températures mesurées sont respectivement égales à TI, T2 et T3, ces chaleurs spécifiques étant calculées au moyen de la relation approchée : Cp = Cp_a + Cp_b'T + Cp_p.T2, 20 (2) Qm1 + Qm2 = Qm3 (3) Xegr = Qm2 = taux d'EGR Qm, + Qm 2 (4) X _ (Cp3 a +Cp3 b 'T3 +Cp3 c 'T32) T3 ù(Cpl a +CpI b T, +Cp, c 2)'T (Cp2 a +Cp, b T. +Cp2 .T22) 'T2 ù(Cp3 a +Cp3 b 'T3 +Cp3 .T32)- T3 25 Avec Xegr = X X+1 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on estime le taux d'EGR, en faisant l'approximation que les valeurs des chaleurs spécifiques Cp,, Cpt et Cp3 sont égale à Cp, de sorte que la relation (1) devient : QmI.Cp•Ti + Qm2•Cp•T2 = Qm3 Cp . T3 d'où T3ùT, Qm2.= Qml d TZ -T3 Etant donné la relation (3), on a donc : X = T3 ûT, avec Xegr = T2 ùT3 4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on estime le taux d'EGR à l'aide de la relation suivante : io Xegr = f(T1,T2,T3) = A T1+ B T2 + C T3 + D dans laquelle TI, T2, T3 sont les températures mesurées répondant à la définition précitée et A, B, C et D sont des constantes déterminées expérimentalement à partir d'essais effectués sur le moteur et de mesures conventionnelles effectuées pour déterminer le taux d'EGR. 15 5) Moteur à combustion interne comportant un circuit de recyclage (4) des gaz d'échappement vers l'admission du moteur qui comporte une vanne (5) commandée par une unité de contrôle (6) pour régler le taux d'EGR, caractérisé en ce qu'il comprend des capteurs (8, 9, 10) pour mesurer la température (TI) de l'air d'admission en amont de la zone de mélange (7) de celui-ci avec les gaz 20 d'échappement circulant dans ledit circuit de recyclage, la température (T2) des gaz d'échappement circulant dans ledit circuit de recyclage en amont de ladite zone de mélange et la température (T3) du mélange de gaz dans ladite zone de mélange, l'unité de contrôle du moteur étant adaptée pour calculer le taux d'EGR à partir des mesures des trois températures (TI, T2, T3). X X+1 25