Brevet FR3007464A1 — publié le 20141226

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR L'OPTIMISATION D'UN REGIME TRANSITOIRE DU FONCTIONNEMENT D'UN MOTEUR THERMIQUE [0001] L'invention concerne un procédé et un dispositif pour l'optimisation d'un régime transitoire du fonctionnement d'un moteur thermique ayant au moins un cylindre entièrement dédié à la recirculation de ses gaz d'échappement (par la suite : moteur à EGR dédiée). [0002] Les moteurs thermiques équipés d'un système de recirculation de gaz d'échappement, dont un ou plusieurs cylindres sont exclusivement dédiés à la recirculation de leurs gaz d'échappement correspondent à un des concepts cherchant à améliorer le rendement des moteurs et à baisser ainsi la consommation de carburant. Ceci est obtenu plus particulièrement par la réduction du transfert thermique grâce à la réintroduction de gaz d'échappement refroidis, un enrichissement des gaz d'échappement recirculés avec de l'hydrogène, et une augmentation du taux de compression grâce à la réintroduction combinée de gaz d'échappement et d'hydrogène. [0003] Cependant, de par son architecture, les moteurs ayant un ou plusieurs cylindres exclusivement dédiés à la recirculation de leurs gaz d'échappement ne permettent pas de doser le taux de recirculation des gaz d'échappement. Le taux de recirculation des gaz d'échappement (par la suite : « taux d'EGR ») étant assez élevé, il en résulte pour le comportement du moteur lors de phases transitoires de son fonctionnement une diminution notable du couple moyen instantané et de la pente de montée en couple. [0004] Pour remédier à cet inconvénient, et notamment pour revenir à un niveau de prestation dans des phases transitoires comparables au comportement des moteurs de série, on pourrait recourir à une suralimentation additionnelle, ce qui entraînerait des contraintes de coût et d'intégration associée. Une autre possibilité serait de réduire le taux d'EGR. [0005] Toutefois, la seconde solution engendre un risque de cliquetis pour les moteurs à fort taux d'EGR. En effet, le taux de compression élevé des moteurs à EGR dédiée n'étant rendu possible que grâce à la présence d'un fort taux d'EGR, il est impossible de baisser le taux d'EGR sans que cela n'ait des conséquences désavantageuses pour le fonctionnement du moteur. [0006] De plus, le taux d'EGR auquel le moteur est réglé ne peut pas être le taux optimal sur chaque point de la courbe charge du moteur. Ceci se fait remarquer plus particulièrement dans des phases transitoires du régime de fonctionnement du moteur. [0007] Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients décrits ci-avant. [0008] Le but de l'invention est atteint par un procédé d'optimisation d'un régime transitoire du fonctionnement d'un moteur à combustion interne avec recirculation de gaz d'échappement, le moteur ayant un ou plusieurs cylindres entièrement dédiés à la recirculation de ses ou de leurs gaz d'échappement et le procédé comprenant une étape de réception d'une demande de couple en vue d'un changement de la vitesse de rotation du moteur, le procédé comprenant également une étape de variation du taux de recirculation des gaz d'échappement et du taux de compression de tous les cylindres à la suite de la réception de la demande de couple. [0009] Ce procédé peut être mis en oeuvre selon l'un ou l'autre des modes de mise en oeuvre suivant : - la variation du taux de compression et du taux de recirculation des gaz d'échappement est une réduction de chacun des deux taux lorsque la demande de couple est effectuée en vue d'une accélération du moteur ; - la variation du taux de compression et du taux de recirculation des gaz d'échappement est une augmentation de chacun des deux taux lorsque la demande de couple est effectuée en vue d'une décélération du moteur ; - la variation du taux de recirculation des gaz d'échappement et du taux de compression de tous les cylindres est effectuée par rapport à un tableau de correspondance entre des signaux pouvant être engendrés par un agent moyennant lequel est effectuée une demande de couple et les couples à atteindre. [0010] Le but de l'invention est également atteint avec un dispositif pour optimiser un régime transitoire du fonctionnement d'un moteur à combustion interne avec recirculation des gaz d'échappement, le moteur ayant un ou plusieurs cylindres entièrement dédiés à la recirculation de ses ou de leurs gaz d'échappement et le dispositif comprenant des moyens pour établir une correspondance entre un signal engendré par un agent moyennant lequel est effectuée une demande de couple et un couple à atteindre, le dispositif comprenant également des moyens de commande pour faire varier le taux de recirculation des gaz d'échappement et le taux de compression de tous les cylindres à la suite de la réception de la demande de couple. [0011] Ce dispositif peut être réalisé avec l'une ou l'autre des caractéristiques supplémentaires suivantes : - les moyens pour établir une correspondance entre un signal engendré par un agent moyennant lequel est effectuée une demande de couple et un couple à atteindre comportent une mémoire pour stocker au moins un tableau de correspondance entre les signaux pouvant être engendrés par l'agent et les couples à atteindre ; - le dispositif comprend une vanne de dosage de la recirculation des gaz d'échappement pour réduire le taux de recirculation des gaz d'échappement, la vanne étant placée dans la ligne de recirculation des gaz d'échappement ; - la vanne de dosage est disposée en amont d'un catalyseur des gaz d'échappement. [0012] L'invention a également pour objet le moteur piloté par le procédé décrit précédemment, ainsi que le groupe moto-propulseur comprenant ledit moteur, ainsi que les accessoires, les boucles d'air, la ligne d'échappement et les organes de dépollution 15 éventuels. [0013] D'autres caractéristiques, détails et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple respectivement pour un mode de réalisation et un mode de mise en oeuvre de l'invention et dans lesquels : 20 - la figure 1 représente un moteur thermique avec EGR dédiée et - la figure 2 représente un organigramme du procédé de l'invention. [0014] La présente invention a plus particulièrement pour but d'optimiser les phases transitoires du fonctionnement d'un moteur thermique à EGR dédiée. [0015] L'invention propose à cet effet d'optimiser les phases transitoires par une 25 stratégie de pilotage du taux d'EGR et du taux de compression de tous les cylindres. Cette stratégie permet de diminuer le taux de compression de tous les cylindres, et non pas seulement de celui ou de ceux exclusivement dédiés à la recirculation de ses ou de leurs gaz d'échappement, dans des situations de fonctionnement où le taux d'EGR du cylindre dédié serait dosé moyennant une vanne de dosage d'EGR tout en s'affranchissant du 30 risque de cliquetis liés à un taux élevé de compression du moteur. [0016] L'invention rend donc possible d'optimiser la réponse à un fonctionnement transitoire d'un moteur à EGR dédiée en dosant le taux d'EGR du moteur sur n'importe quel point du régime/charge du moteur, en réduisant le taux de compression des cylindres du moteur et en s'affranchissant ainsi du risque de cliquetis lié à des taux élevés du taux de compression d'un tel moteur. [0017] La figure 1 rappelle la conception d'un moteur thermique, ici un moteur à quatre cylindres, équipé d'un système de recirculation des gaz d'échappement venant d'un des quatre cylindres exclusivement dédié à la recirculation de ses gaz d'échappement. [0018] Le moteur comprend trois cylindres 1 et un cylindre 2 exclusivement dédié à la recirculation de ses gaz d'échappement vers un bloc d'admission 3. Les gaz d'échappement des cylindres 1 sont collectés dans le collecteur 4 et acheminés vers une turbine 5 entraînée par ces gaz d'échappement et entraînant un compresseur 6 destiné à fournir de l'air en suralimentation au bloc d'admission 3. Les gaz d'échappement du cylindre 2 passent par un catalyseur de gaz d'échappement 7 permettant d'augmenter le taux d'hydrogène des gaz d'échappement recirculés et un refroidisseur 8 des gaz d'échappement recyclés avant d'être mélangés dans un mélangeur 9 avec l'air venant du compresseur 6. Le mélange d'air et gaz d'échappement recirculés est refroidi dans un dispositif de refroidissement 10, généralement appelé "intercooler" et passe ensuite par une valve d'admission 11 dans le bloc d'admission 3. Les gaz d'échappement sortant de la turbine 5 passent par un catalyseur 12 des gaz d'échappement avant d'atteindre l'environnement (air libre) du moteur. [0019] Le procédé de l'invention ayant principalement pour but de pouvoir temporairement baisser le taux d'EGR afin de pouvoir temporairement baisser le taux de compression de tous les cylindres du moteur, la ligne de recirculation des gaz d'échappement du cylindre 2 comporte une valve de dosage EGR 14 qui, en fonction de son degré d'ouverture, laisse partir une partie des gaz d'échappement du cylindre 2 par un conduit 15 vers la ligne 13 des gaz d'échappement des cylindres 1. Le conduit 15 peut être relié à cette dernière aussi bien en amont qu'en aval de la turbine 5. Selon une autre variante possible, la valve de dosage 14 peut être disposée en aval du catalyseur 7 au lieu d'être disposée en amont de celui-ci. [0020] L'invention permettant par ailleurs dans certaines situations de fonctionnement du moteur, notamment lorsque le moteur est en quelque sorte entraîné par le véhicule lorsque ce dernier descend une route en pente, d'augmenter le taux d'EGR pour pouvoir augmenter aussi le taux de compression des cylindres, le bloc d'admission 3 comporte une valve d'entrée 16 pour varier la quantité de mélange air/gaz d'échappement recirculés. Il est ainsi concevable que la valve 16 se trouve généralement dans une position exerçant une légère restriction du flux d'admission du mélange et que, lorsque le taux de recirculation doit être augmenté, la valve 16 s'ouvre entièrement. [0021] Le procédé de l'invention, et par cela le fonctionnement d'un moteur auquel l'invention est appliqué, dans un véhicule automobile est représenté par l'organigramme de la figure 2. [0022] Lorsque le conducteur du véhicule appuie sur l'accélérateur, il initie la génération d'un signal de demande de couple, ce qui signifie que le conducteur veut accélérer son véhicule ou veut maintenir la vitesse constante lorsqu'il monte une route en pente. [0023] Cette demande de couple est enregistrée par exemple sous la forme de la position de l'accélérateur ou de la position de la valve d'admission 11. Ensuite, cette valeur est transposée par une table de correspondance enregistrée par exemple dans une mémoire du calculateur moteur, à un couple demandé et donc à atteindre. En même temps, la demande de couple agit sur des commandes agissant sur des moyens par lesquels on obtient d'une part une réduction du taux d'EGR et d'autre part une diminution du taux de compression de tous les cylindres. La réduction du taux d'EGR est obtenue par l'ouverture de la valve de dosage EGR 14 et la diminution du taux de compression de tous les cylindres est obtenue par des mécanismes non représentés agissant sur les pistons de tous les cylindres. [0024] Lorsque les nouveaux taux d'EGR et de compression sont atteints, la valve de dosage 14 est fermée et la montée du couple a lieu. [0025] Lorsque le véhicule atteint la vitesse recherchée par le conducteur ou lorsque la montée en pente est terminée, le conducteur va relâcher l'accélérateur. A la suite, le taux d'EGR et le taux de compression de tous les cylindres sont augmentés pour atteindre leur valeur initiale. Lorsque les deux taux sont atteints, la phase transitoire du régime de fonctionnement du moteur est atteinte. [0026] De cette manière, le procédé de l'invention permet donc grâce à l'adaptation du taux de compression ou taux d'EGR possible : - d'optimiser le fonctionnement en phase transitoire du moteur, en permettant de mettre en oeuvre une stratégie de délestage de la recirculation des gaz d'échappement lors des phases transitoires avec, dans le même temps, un contrôle du taux de compression moteur pour éviter le cliquetis ; - de diminuer les besoins en puissance de refroidissement sur le point de la puissance maximale, en ajustant le taux d'EGR d'un stricte minimum pour tolérer le taux série, ce qui diminue la puissance de refroidissement à évacuer du côté du refroidisseur d'air de suralimentation (RAS) et du côté de l'échangeur EGR ; - de garantir un démarrage à froid, c'est-à-dire sous des conditions froides et/ou lorsque le moteur est froid, en garantissant la possibilité de vaincre la perte moyenne par frottement (PMF) liée au démarrage à froid ; et - de décontraindre la machine de suralimentation, en diminuant le taux d'EGR et la température d'admission. REVENDICATIONS1. Procédé d'optimisation d'un régime transitoire du fonctionnement d'un moteur à combustion interne avec recirculation des gaz d'échappement, le moteur ayant un ou plusieurs cylindres entièrement dédiés à la recirculation de ses ou de leurs gaz d'échappement et le procédé comprenant une étape de réception d'une demande de couple en vue d'un changement de la vitesse de rotation du moteur, caractérisé en ce que le procédé comprend également une étape de variation du taux de recirculation des gaz d'échappement et du taux de compression de tous les cylindres à la suite de la réception de la demande de couple. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la variation du taux de compression et du taux de recirculation des gaz d'échappement est une réduction de chacun des deux taux lorsque la demande de couple est effectuée en vue d'une accélération du moteur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la variation du taux de compression et du taux de recirculation des gaz d'échappement est une augmentation de chacun des deux taux lorsque la demande de couple est effectuée en vue d'une décélération du moteur. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la variation du taux de compression et du taux de recirculation des gaz d'échappement de tous les cylindres est effectuée par rapport à un tableau de correspondance entre des signaux pouvant être engendrés par un agent moyennant lequel est effectuée une demande de couple et les couples à atteindre. 5. Dispositif pour optimiser un régime transitoire du fonctionnement d'un moteur à combustion interne avec recirculation des gaz d'échappement, le moteur ayant un ou plusieurs cylindres (2) entièrement dédiés à la recirculation de ses ou de leurs gaz d'échappement et le dispositif comprenant des moyens pour établir une correspondance entre un signal engendré par un agent moyennant lequel est effectuée une demande de couple et un couple à atteindre, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens de commande pour faire varier le taux de compression et le taux de recirculation des gaz d'échappement de tous les cylindres à la suite de la réception de la demande de couple. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens pour établir une correspondance entre un signal engendré par un agent moyennant lequel est effectuée une demande de couple et un couple à atteindre comportent une mémoire pour stocker aumoins un tableau de correspondance entre les signaux pouvant être engendrés par l'agent et les couples à atteindre. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte une vanne de dosage (14) de la recirculation des gaz d'échappement pour réduire le taux de recirculation des gaz d'échappement, la vanne (14) étant placée dans la ligne de recirculation des gaz d'échappement. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la vanne de dosage (14) est disposée en amont d'un catalyseur (7) des gaz d'échappement.