Brevet FR3017902A1 — publié le 20150828

L'invention concerne un procédé de détermination de la pression atmosphérique lors du fonctionnement, dans un état de charge partielle, d'un moteur turbocompressé. La gestion du fonctionnement d'un moteur turbocompressé nécessite 5 notamment de connaitre l'évolution de la valeur de la pression atmosphérique, notamment en vue de permettre d'estimer la surpression apportée par le turbocompresseur. A l'heure actuelle, de façon usuelle, la pression atmosphérique est déterminée au moyen d'une sonde de pression extérieure. Toutefois, à des fins d'économie, il a été proposé, tel que notamment décrit 10 dans les demandes de brevet US 2009/0132148 et FR 2 853 012, des techniques permettant une détermination de la pression atmosphérique sans nécessiter de sonde de pression spécifique. Tel que décrit dans ces demandes de brevet, ces techniques sont conçues pour permettre de déterminer la pression atmosphérique respectivement lors de 15 l'ouverture et lors de la fermeture de la vanne papillon située dans la ligne d'admission d'air du moteur, et ainsi, la détermination de la pression atmosphérique peut notamment être réalisée lors de chaque changement de rapport. En complément, la demande de brevet FR 2 853 012 propose, lorsque la vanne papillon reste dans une position intermédiaire entre sa position fermée et sa 20 position ouverte durant un laps de temps relativement important, correspondant à un état de charge partielle du moteur, de calculer la pression atmosphérique en boucle ouverte en diminuant la valeur de cette dernière d'une valeur donnée par intervalle de temps. Il est, en effet, supposé, selon cette méthode, que ce positionnement de la vanne papillon est obtenu lorsque le véhicule gravit une côte, avec par conséquent une diminution 25 correspondante de la pression atmosphérique. Ce procédé de détermination de la pression atmosphérique en boucle ouverte s'avère toutefois très peu rigoureux et conduit à des aberrations notables. La présente invention vise à pallier cet inconvénient et a pour principal objectif de fournir un procédé rigoureux de détermination de la pression atmosphérique lors du 30 fonctionnement, dans un état de charge partielle, d'un moteur turbocompressé. A cet effet, l'invention vise un procédé de détermination de la pression atmosphérique AMP lors du fonctionnement, dans un état de charge partielle, d'un moteur turbocompressé comprenant une ligne d'admission d'air comportant une conduite d'admission incorporant un compresseur et une vanne papillon, et une ligne 35 d'échappement comportant, en parallèle, une conduite principale d'échappement incorporant une turbine et une conduite de dérivation incorporant une vanne de décharge des gaz d'échappement, et, selon l'invention, ce procédé consiste, dans l'état d'ouverture maximale de la vanne de décharge et d'ouverture partielle de la vanne papillon : - à mesurer, dans la conduite d'admission, la pression d'air, dite pression de suralimentation PUT, en amont de la vanne papillon, et - pour un régime donné, N tr/mn, du moteur, lorsque la pression de suralimentation PUT correspond sensiblement à la pression de suralimentation naturelle, à déterminer la pression atmosphérique AMP à partir de l'équation suivante : AMP = AMP(0) + PUT - PUT(0), avec : - AMP(0) = pression atmosphérique, dite de référence, précédemment mesurée, - PUT(0) = pression de suralimentation naturelle obtenue, pour le régime N tr/mn du moteur, pour la pression atmosphérique AMP(0). Il est à noter que, selon l'invention, on entend signifier de façon usuelle, par suralimentation naturelle, la pression d'équilibre, également connue sous l'appellation « natural boost », obtenue, pour un régime donné, dans l'état d'ouverture maximale de la vanne papillon et de la vanne de décharge des gaz d'échappement. L'invention a donc consisté : a) à révéler l'existence, dans un état de charge partielle des moteurs turbocompressés, correspondant à un état d'ouverture maximale de la vanne de décharge et un état d'ouverture partielle de la vanne papillon, d'une zone de fonctionnement dans laquelle on obtient une relation linéaire entre la pression atmosphérique et la pression de suralimentation PUT, b) à déterminer les paramètres permettant de circonscrire les frontières de cette zone de fonctionnement, correspondant, pour un régime, N tr/mn, donné, à une plage de positions d'ouvertures de la vanne papillon pour lesquelles la pression de suralimentation PUT est sensiblement constante et égale à la pression de suralimentation naturelle, c) et à exploiter ces données pour déterminer l'évolution de la valeur de la pression atmosphérique. Selon l'invention, en outre, les zones de fonctionnement pour lesquelles s'applique l'invention peuvent être déterminées expérimentalement, de façon classique, pour des couples moteurs/turbocompresseurs spécifiques. II peut également être mis en oeuvre, selon l'invention, une méthode avantageuse simplifiée consistant à mesurer la pression d'air, dite pression collecteur MAP, en aval de la vanne papillon, et à déclencher la détermination de la pression atmosphérique AMP lorsque le rapport MAP/PUT des valeurs mesurées de la pression collecteur MAP et de la pression de suralimentation PUT, est sensiblement supérieur à 0,80. Il a, en effet, été mis en lumière selon l'invention, que cette condition conduit à 5 circonscrire les frontières de la zone de fonctionnement dans laquelle une relation linéaire est établie entre la pression atmosphérique et la pression de suralimentation PUT. Par ailleurs, selon un mode avantageux de mise en oeuvre de l'invention, la détermination de la pression atmosphérique AMP(0) consiste, lors de chaque phase de démarrage du moteur, à mesurer la pression de suralimentation PUT, et à attribuer la 10 valeur de ladite pression de suralimentation mesurée à cette pression atmosphérique de référence AMP(0). D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de mise en oeuvre préférentiel. Sur ces dessins : 15 - la figure 1 est une vue schématique représentant un moteur turbocompressé et les lignes d'admission et d'échappement de ce moteur, et - la figure 2 est un graphique représentant les courbes de fonctionnement d'un moteur turbocompressé associé à une vanne de décharge des gaz d'échappement de type pneumatique. 20 Le procédé selon l'invention vise un procédé de détermination de la pression atmosphérique lors du fonctionnement, dans un état de charge partielle, d'un moteur turbocompressé tel que représenté à la figure 1. Selon cette figure 1, le moteur turbocompressé comporte, en premier lieu, un moteur 1 représenté sous la forme d'un cylindre unique : 25 - renfermant un piston 4 actionnant une bielle 5 et délimitant une chambre de combustion 6 l'intérieur dudit cylindre, - comportant une soupape d'admission 7, une soupape d'échappement 8 et un injecteur 9. Ce moteur turbocompressé comporte, en outre, une ligne d'admission d'air 2 30 comprenant, en premier lieu, une conduite d'admission principale A sur laquelle sont disposés, successivement, en considérant le sens d'écoulement de l'air : - un filtre à air 10, - un débitmètre de masse d'air 11, - la roue de compression 12 du turbocompresseur, 35 - un échangeur 15 en sortie duquel est disposé un capteur de pression 25 de mesure de la pression de suralimentation PUT, - une vanne papillon 16, - un collecteur d'admission 17 à l'intérieur duquel est disposé un capteur de pression 26 de mesure de la pression collecteur MAP. De plus, la ligne d'admission 2 comporte, en dérivation de la roue de compression 12, une conduite de dérivation 13 sur laquelle est montée une vanne de 5 décharge d'air 14. Le moteur turbocompressé comporte également une ligne d'échappement 3 comportant : - une conduite principale d'échappement E sur laquelle sont disposés un collecteur 18 des gaz d'échappement et la turbine 19 du turbocompresseur, 10 - une conduite de dérivation 20 s'étendant entre la conduite principale E, en aval de la turbine 19, et le collecteur 18, et sur laquelle est montée une vanne 21 de décharge des gaz d'échappement dont le degré d'ouverture est ajusté par une soupape de régulation 23 interposée sur une ligne de contrôle de pression 22 connectée à la ligne d'admission 2 de façon que 15 ladite soupape de régulation possède une prise de pression directement en aval de la roue de compression 12. L'objectif de l'invention est de permettre de déterminer la pression atmosphérique AMP lors du fonctionnement de ce moteur 1 associé à un turbocompresseur, dans un état de charge partielle correspondant à une ouverture 20 maximale de la vanne de décharge 21 et à une ouverture partielle de la vanne papillon 16. En vue de la mise en oeuvre de ce procédé, une première étape, indépendante des étapes suivantes, consiste, lors de chaque démarrage du moteur 1, à mesurer la pression de suralimentation PUT qui s'avère coïncider, dans cette phase de 25 démarrage, avec la pression atmosphérique AMP. Les étapes suivantes du procédé selon l'invention sont décrites ci-dessous en référence à la figure 2 qui représente les variations, en fonction du régime du moteur 1, de la pression collecteur MAP pour différents niveaux de charge du moteur 1, et sur laquelle sont matérialisées : 30 - la courbe Cp représentative d'un fonctionnement à pleine charge, - la courbe Sn correspondant à la suralimentation naturelle (« natural boost ») obtenue pour une position d'ouverture maximale de la vanne de décharge 21 et une position d'ouverture maximale de la vanne papillon 16, - la zone D de fonctionnement en régime de décélération. 35 Si l'on se réfère à cette figure 2, la zone de fonctionnement Zfi du moteur 1 turbocompressé pour laquelle s'applique l'invention (zone hachurée), correspond, pour chaque régime, N tr/mn, à la plage de positions d'ouvertures de la vanne papillon 16 pour lesquelles la pression de suralimentation PUT est sensiblement constante et égale à la pression de suralimentation naturelle. De façon plus simplifiée, cette zone de fonctionnement Zfi dans laquelle s'applique le procédé selon l'invention peut être définie comme la zone de fonctionnement 5 dans laquelle le rapport MAP/PUT des valeurs mesurées de la pression collecteur MAP et de la pression de suralimentation PUT, est sensiblement supérieur à 0,80. Lorsque ces conditions de fonctionnement sont vérifiées, le procédé selon l'invention consiste à déterminer la pression atmosphérique AMP à partir de l'équation suivante : 10 AMP = AMP(0) + PUT - PUT(0), avec : - AMP(0) = pression atmosphérique mesurée lors du démarrage du moteur 1, - PUT(0) = pression de suralimentation naturelle obtenue, pour le régime N tr/mn du moteur 1, pour la pression atmosphérique AMP(0). 15 Le procédé selon l'invention permet donc de déterminer de façon fiable la pression atmosphérique lors du fonctionnement d'un moteur turbocompressé dans un état de charge partielle, obtenu par exemple lorsqu'un véhicule gravit une côte. Couplé aux techniques connues décrites notamment dans le brevet FR 2 853 012, de détermination de la pression atmosphérique respectivement lors de 20 l'ouverture et lors de la fermeture de la vanne papillon, le procédé selon l'invention permet donc de supprimer la sonde de mesure de la pression atmosphérique. REVENDICATIONS1. Procédé de détermination de la pression atmosphérique AMP lors du fonctionnement, dans un état de charge partielle, d'un moteur (1) turbocompressé comprenant une ligne d'admission d'air (2) comportant une conduite d'admission (A) incorporant un compresseur (12) et une vanne papillon (16), et une ligne d'échappement (3) comportant, en parallèle, une conduite principale d'échappement (E) incorporant une turbine (19) et une conduite de dérivation (20) incorporant une vanne (21) de décharge des gaz d'échappement, ledit procédé étant caractérisé en ce que, dans l'état d'ouverture maximale de la vanne de décharge (21) et d'ouverture partielle de la vanne papillon (16) : - on mesure, dans la conduite d'admission (A), la pression d'air, dite pression de suralimentation PUT, en amont de la vanne papillon (16), et - pour un régime donné, N tr/mn, du moteur (1), lorsque la pression de suralimentation PUT correspond sensiblement à la pression de suralimentation naturelle, on détermine la pression atmosphérique AMP à partir de l'équation suivante : AMP = AMP(0) + PUT - PUT(0), avec : - AMP(0) = pression atmosphérique, dite de référence, précédemment mesurée, - PUT(0) = pression de suralimentation naturelle obtenue, pour le régime N tr/mn du moteur (1), pour la pression atmosphérique AMP(0). 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on mesure la pression d'air, dite pression collecteur MAP, en aval de la vanne papillon (16), et en ce que l'on procède à la détermination de la pression atmosphérique AMP lorsque le rapport MAP/PUT des valeurs mesurées de la pression collecteur MAP et de la pression de suralimentation PUT, est sensiblement supérieur à 0,80. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que, lors de chaque phase de démarrage du moteur (1), on mesure la pression de suralimentation PUT, et on attribue à la pression atmosphérique de référence AMP(0), la valeur de ladite pression de suralimentation mesurée.