Brevet FR3033596A1 — publié le 20160916

PROCEDE DE PILOTAGE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE L'invention concerne le pilotage des moteurs à combustion de véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement les véhicules dotés d'un dispositif de réintroduction de gaz d'échappement à l'admission ou dispositif EGR pour Exhaust Gaz Recirculation en anglais. L'invention concerne donc le domaine de la dépollution à la source, c'est-à-dire en amont des systèmes de post-traitement de l'échappement. Les fonctions de pilotage du moteur appelées priorité de pilotage en air ou priorité de pilotage en EGR existent actuellement dans le contrôle moteur. Le pilotage en priorité en air est utilisé pour assurer des changements de demande de couple moteur optimaux en temps de réponse. Il consiste à donner la priorité à la régulation du remplissage en air frais du moteur, la régulation du taux de gaz d'échappement recirculés, encore désigné taux d'EGR dans le moteur étant alors subie. Dans le cas du pilotage en priorité en EGR, c'est le taux d'EGR du moteur qui devient la priorité de consigne à respecter, le débit d'air étant alors subi. Cette fonction permet d'assurer un taux d'EGR optimal dans le moteur pendant les phases transitoires du moteur, et ainsi d'assurer une dépollution optimale en sortie du moteur, notamment une réduction optimale des oxydes d'azote. Par phase transitoire, on entend ici le passage d'un point de fonctionnement du moteur calibré en stabilisé à un autre. Le point de fonctionnement en stabilisé est caractérisé par son régime et sa charge auquel on attribue des paramètres de fonctionnement moteur tel que la quantité d'air, le taux d'EGR associés permettant de garantir ce régime et cette charge. La contrepartie de la stratégie de pilotage en EGR en phase transitoire est qu'elle limite la quantité d'air frais apportée dans le moteur, ce qui limite le couple du moteur et dégrade donc les prestations dynamiques du véhicule telles que reprises et accélérations. Par conséquent, un but de la présente invention est de proposer un pilotage des moteurs à combustion dotés d'un dispositif de réintroduction de gaz d'échappement à l'admission qui permet d'améliorer le compromis entre les performances dynamiques et la dépollution des oxydes d'azote pendant ces phases transitoires. Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de pilotage d'un moteur à combustion interne de véhicule, le moteur comprenant : 3033596 2 -une chambre de combustion reliée à une ligne d'admission comportant des moyens de dosage du remplissage en air de la chambre, -une ligne de réintroduction des gaz d'échappement comportant des moyens de dosage du taux de gaz d'échappement réintroduits, 5 procédé dans lequel, en cours de fonctionnement du moteur : On détermine le régime moteur, On détermine une consigne de couple du moteur, On détermine la priorité entre une régulation du couple moteur au couple de consigne par le remplissage en air ou par le taux de réintroduction des gaz d'échappement, en fonction 10 du régime moteur et de la consigne de couple, On pilote la régulation du couple moteur au couple de consigne en fonction de la priorité établie, Caractérisé en ce que de plus : On détecte l'occurrence d'une phase de fonctionnement transitoire du moteur, 15 On valide la priorité à la régulation par le taux de réintroduction déterminée en fonction du régime moteur et de la consigne de couple dans le cas où une phase de fonctionnement transitoire du moteur est aussi détectée. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en 20 combinaison : - une phase de fonctionnement transitoire du moteur est détectée à partir du gradient du couple de consigne. 25 - l'occurrence d'une phase de fonctionnement transitoire du moteur est détectée lorsque le gradient de couple de consigne dépasse un seuil calibré en fonction du régime moteur. - l'occurrence d'une phase de fonctionnement transitoire du moteur en fonction du régime moteur et du gradient de couple de consigne est déterminée partir d'une cartographie. 30 - la priorité entre une régulation du couple moteur au couple de consigne par le remplissage en air ou par le taux de réintroduction des gaz d'échappement, en fonction du régime moteur et de la consigne de couple est déterminée à partir d'une cartographie. 35 L'invention a aussi pour objet une unité de commande électronique, caractérisée en ce qu'elle comprend les moyens de d'acquisition, de traitement par instructions logicielles, et 3033596 3 de commande requis pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des variantes précédemment décrites. L'invention a aussi pour objet un moteur à combustion interne comprenant une ligne de 5 réintroduction des gaz d'échappement dans au moins une chambre de combustion, caractérisé en ce qu'il comprend une telle unité de commande électronique pour la mise en oeuvre d'un procédé de l'invention. L'invention a aussi pour objet un véhicule caractérisé en ce qu'il est équipé d'un tel 10 moteur. Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après 15 d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : - La figure 1 représente un moteur à combustion interne selon un mode de réalisation de l'invention. 20 - La figure 2 est une représentation schématique de la gestion de la la priorité entre la régulation par le remplissage en air ou par le taux de réintroduction des gaz d'échappement. 25 Description détaillée Sur la figure 1 est représenté un moteur à combustion interne par exemple un moteur à allumage par compression, tel qu'un moteur Diesel. Un tel moteur peut équiper un véhicule automobile. Le moteur comprend au moins une chambre 2 de combustion. Ici quatre chambres de combustion sont représentées, cependant le moteur peut 30 comprendre un nombre différent de chambre de combustion. Le moteur comporte encore une ligne 3 d'admission d'air dont le débit est contrôlé par des moyens 4 de dosage de la quantité d'air ; tel qu'une vanne papillon. 35 Le moteur comporte encore une ligne 5 d'échappement des gaz produits dans les chambres 2 de combustion. 3033596 4 Le moteur peut encore comprendre un turbocompresseur, dont seule la turbine 6 de détente des gaz d'échappement disposée dans la ligne 5 d'échappement est représentée en figure 1. 5 Le moteur comporte encore une ligne 7 de réintroduction des gaz d'échappement à l'admission. Dans ce mode de réalisation les gaz d'échappement sont prélevés, relativement au sens de circulation des gaz d'échappement dans la ligne 5 d'échappement, en amont de la turbine 6 pour être réintroduit , relativement au sens de circulation de l'air dans la ligne 3 d'admission, en aval des moyens 4 de dosage de la 10 quantité d'air. Le débit de gaz d'échappement réintroduit à l'admission est contrôlé par des moyens 8 de dosage de la quantité des gaz réintroduit. Le moteur comprend encore une unité de commande électronique 15 comprenant les moyens d'acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une 15 mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en oeuvre du procédé de pilotage du moteur de l'invention. Le fonctionnement selon le procédé de l'invention est le suivant : 20 En cours de fonctionnement du moteur 1, à partir par exemple d'une interprétation de la volonté du conducteur, VO, et du régime moteur, N, on détermine dans un module 9 d'interprétation de la volonté du conducteur, un couple moteur de consigne Cc. On traduit ensuite, dans un premier module 10 de construction de consigne, une 25 consigne, Qair, de remplissage en air ainsi qu'une consigne, TEGR de taux de gaz d'échappement réintroduits. La consigne, Qair, représente la quantité d'air à admettre dans les chambres de combustion tandis que la consigne, TEGR de taux de gaz d'échappement réintroduits représente le ratio entre les gaz d'échappement réintroduits et l'air frais admis. 30 On détermine aussi dans ce module 10 la priorité, PRIOAR /EGR , entre une régulation du couple moteur effectif au couple Cc de consigne, par le remplissage en air ou une régulation du couple moteur effectif au couple Cc de consigne par le taux de réintroduction des gaz d'échappement, en fonction du régime moteur, N, et de la consigne 35 Cc de couple. 3033596 5 Dans le cas d'une régulation du couple moteur effectif au couple Cc de consigne, par le remplissage en air, c'est la consigne Qair qu'il convient de respecter en priorité, la régulation du taux d'EGR dans le moteur 1 étant alors subie. 5 Dans le cas d'une régulation du couple moteur effectif au couple Cc de consigne, par le taux de réintroduction des gaz d'échappement, c'est la consigne, TEGR, qu'il convient de respecter en priorité, la régulation du remplissage en air frais étant cette fois subie. Si le moteur est équipé d'un turbocompresseur, ce premier module 10 élabore aussi une 10 consigne, Psural, de pression de suralimentation. Dans un module 11 de pilotage de la boucle d'air, on élabore ensuite les consignes de commandes des actionneurs, en l'occurrence, les moyens 4 de dosage d'air, les moyens 8 de dosage de la quantité des gaz réintroduit et le cas échéant le turbocompresseur. 15 Ainsi la consigne, Qair, de remplissage en air, est traduite en une consigne de commande de position, Cpos dos, des moyens de dosage d'air. De même la consigne, TEGR, est traduite en une consigne de position, Cpos egr, des moyens de dosage de la quantité de gaz réintroduits. Le cas échéant, la consigne, Psural, de pression de suralimentation est 20 traduite en commande de position d'une vanne de turbocompresseur. Le pilotage de la boucle d'air s'effectue alors avec une régulation du couple moteur au couple Cc de consigne en fonction de la priorité, PRIOAIR /EGR établie au module 10. 25 La figure 2 présente plus en détail comment la priorité entre la régulation par le remplissage en air ou par le taux de réintroduction des gaz d'échappement est établie dans le module 10. Selon le procédé de l'invention : 30 On établit dans un premier sous-module 12 si, en fonction du régime moteur, N, et du couple de consigne, Cc, la priorité de régulation doit être attribuée au taux de réintroduction des gaz d'échappement. Un premier indicateur de priorité P1 est ainsi déterminé. Cet indicateur de priorité P1 peut être un booléen qui prend la valeur 1 quand 35 la priorité de régulation doit être attribuée au taux de réintroduction des gaz d'échappement et la valeur 0 dans le cas contraire. 3033596 6 Ce sous-module 12 peut se présenter sous la forme d'une cartographie mémorisée dans une mémoire de l'unité de commande électronique 15. On établit dans un second sous-module 13, si, en fonction du régime moteur, N, et par 5 exemple préféré d'un gradient de couple de consigne, ACc, on se situe dans une phase de fonctionnement transitoire du moteur. Le gradient de couple de consigne, ACc, peut être élaboré dans le module 9. Une phase de fonctionnement transitoire du moteur est considérée comme détectée lorsque le gradient de couple de consigne, ACc, dépasse un seuil calibré en fonction du régime moteur, N. L'ensemble des seuils calibrés en fonction 10 du régime moteur, N peuvent être prédéterminée, par exemple expérimentalement lors d'essais préalable pendant une phase de développement du moteur, Un second indicateur de priorité P2 détermine alors l'occurrence d'une phase de fonctionnement transitoire du moteur. Cet indicateur de priorité P2 peut être un booléen 15 qui prend la valeur 1 lorsqu'une phase de fonctionnement transitoire du moteur est détectée et valeur 0 dans le cas contraire. Le sous-module 13 peut se présenter sous la forme d'une cartographie mémorisée dans une mémoire de l'unité de commande électronique 15. 20 On valide dans le sous-module 14, la priorité à la régulation par le taux de réintroduction dans le cas où une phase de fonctionnement transitoire du moteur est aussi détectée. Cette validation est traduite dans la priorité PRIOAIR /EGR- 25 Ce sous-module 14 peut être constitué d'un opérateur logique ET entre les deux booléens P1, P2. La priorité PRIOAIR /EGR est alors aussi un booléen qui prend la valeur 1 quand la priorité de régulation au taux de réintroduction des gaz d'échappement est validée et la valeur 0 dans le cas contraire. 30 L'invention permet d'adapter la production d'oxydes d'azote à la source en fonction de la dynamique du couple du moteur, ce qui permet de gérer les transitoires de couple moteur et les prestations dynamiques du véhicule (reprises, accélérations) tout en limitant les émissions polluantes. 35 REVENDICATIONS1. Procédé de pilotage d'un moteur (1) à combustion interne de véhicule, le moteur comprenant : -une chambre (2) de combustion reliée à une ligne d'admission (3) comportant des moyens de dosage du remplissage en air de la chambre (2), -une ligne (7) de réintroduction des gaz d'échappement comportant des moyens de dosage (8) du taux de gaz d'échappement réintroduits, procédé dans lequel, en cours de fonctionnement du moteur : On détermine le régime moteur (N), On détermine une consigne de couple (Cc) du moteur, On détermine la priorité (P1) entre une régulation du couple moteur au couple de consigne (Cc) par le remplissage en air ou par le taux de réintroduction des gaz d'échappement, en fonction du régime moteur (N) et de la consigne de couple (Cc), On pilote (11) la régulation du couple moteur au couple de consigne (Cc) en fonction de la priorité établie, Caractérisé en ce que de plus : On détecte l'occurrence (P2) d'une phase de fonctionnement transitoire du moteur, On valide (14, PRIOAR /EGR) la priorité à la régulation par le taux de réintroduction déterminée en fonction du régime moteur (N) et de la consigne de couple (Cc) dans le cas où une phase de fonctionnement transitoire du moteur est aussi détectée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce d'une phase de fonctionnement transitoire du moteur est détectée à partir du gradient (ACc) du couple de consigne. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'occurrence d'une phase de fonctionnement transitoire du moteur est détectée lorsque le gradient (ACc) de couple de consigne dépasse un seuil calibré en fonction du régime moteur (N). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'occurrence (P2) d'une phase de fonctionnement transitoire du moteur en fonction du régime moteur (N) et du gradient (ACc) de couple de consigne est déterminée partir d'une cartographie (13). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la priorité (P1) entre une régulation du couple moteur au couple de consigne (Cc) par le remplissage en air ou par le taux de réintroduction des gaz d'échappement, en fonction 3033596 8 du régime moteur (N) et de la consigne de couple (Cc) est déterminée à partir d'une cartographie (12). 6. Unité de commande électronique (15), caractérisée en ce qu'elle comprend les moyens de d'acquisition, de traitement par instructions logicielles, et de commande requis 5 pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Moteur (1) à combustion interne comprenant une ligne (7) de réintroduction des gaz d'échappement dans au moins une chambre (2) de combustion, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de commande électronique (15) selon la revendication 6 pour la 10 mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 8. Véhicule caractérisé en ce qu'il est équipé d'un moteur selon la revendication 7.