Brevet FR3100844A1 — publié le 20210319

Le procédé de détermination de la masse de gaz enfermée dans une chambre de combustion (2) selon l’invention se base sur la seule mesure de la pression (MES P) au sein de la chambre de combustion. Le procédé met en œuvre un modèle de la chambre de combustion, dont un des paramètres, la fréquence d’oscillations de pression, est déterminée (DET f) avec la mesure de la pression de gaz (MES P) dans la chambre de combustion. Figure 2 à publier Procédé de détermination de la masse de gaz enfermée dans une chambre de combustion La présente invention concerne le domaine de la détermination de la masse de gaz enfermée dans une chambre de combustion d’un moteur à combustion interne. La masse de gaz enfermée dans une chambre de combustion est un paramètre utile notamment pour le contrôle des moteurs à combustion interne, pour les tests des moteurs à combustion interne, afin d’analyser notamment la combustion, d’améliorer les stratégies de contrôle de la combustion, d’améliorer le comportement cycle à cycle et entre cylindres d’un moteur à combustion interne. La connaissance de ce paramètre est important en particulier pour les moteurs à allumage commandé et pour les moteurs Diesel équipés d’une recirculation des gaz d’échappement (EGR) et/ou d’une distribution variable. Aucun capteur ne permet de mesurer directement la masse de gaz enfermée dans une chambre de combustion. C’est pourquoi, plusieurs méthodes ont été développées pour estimer ce paramètre. Toutefois, aucune méthode ne permet de disposer d’une information fiable. En particulier, certaines méthodes sont basées sur des mesures de la pression d’admission, qui peut ne pas représenter de manière fiable les phénomènes physiques mis en jeu au sein de la chambre de combustion. D’autres méthodes nécessitent des techniques de traitement de signal qui peuvent être complexes, longues et qui peuvent également générer des imprécisions sur la masse de gaz enfermée estimée. La demande de brevet WO 2007060349 décrit une méthode basée sur l’utilisation d’un capteur de pression dans le cylindre et d’un capteur de température en aval de la soupape d’échappement. Ainsi, cette méthode nécessite une instrumentation spécifique du moteur à combustion interne. En outre, cette méthode reconstruit la température du gaz dans le cylindre à partir de la mesure du capteur de température en aval de la soupape d’échappement. Cette reconstruction génère des approximations, qui influent sur la précision de la masse de gaz enfermée estimée. La demande de brevet WO 2015082731 décrit une méthode basée sur l’estimation de la fréquence de résonance de la pression dans la chambre de combustion au moyen d’une transformée de Fourier, qui est un traitement du signal issu du capteur de pression. Cette estimation de la fréquence de résonance manque de précision pour une estimation précise de la masse de gaz enfermée. En outre, cette méthode utilise la résolution des équations de Bessel, ayant pour hypothèse que la chambre de combustion est un cylindre parfait. Cependant, les chambres de combustion des moteurs à combustion interne ne sont pas purement cylindriques. L’estimation obtenue par cette méthode se retrouve par conséquent erronée en raison de cette hypothèse. De plus, cette méthode nécessite des oscillations d’amplitudes importantes. Procédé de détermination de la masse de gaz enfermée dans une chambre de combustion (2) d’un moteur à combustion interne, dans lequel on met en œuvre les étapes suivantes : On mesure la pression P (MES P) dudit gaz dans ladite chambre de combustion (2) ; On détermine les oscillations de ladite pression de gaz P (OSC P) à partir de ladite mesure de pression P dudit gaz ; On détermine ladite masse de gaz enfermée m au moyen de la formule et par détermination de la fréquence d’oscillations f de pression (DET f) avec lesdites oscillations mesurées, V étant le volume de ladite chambre de combustion, λ la longueur d’onde dans ladite chambre de combustion (2), P ladite pression mesurée dudit gaz dans ladite chambre de combustion, et γ le rapport thermique spécifique. Procédé de détermination de la masse de gaz enfermée selon la revendication 1, dans lequel ledit volume V de ladite chambre de combustion (2) est obtenu au moyen d’une cartographie en fonction de l’angle vilebrequin dudit moteur à combustion interne. Procédé de détermination de la masse de gaz enfermée selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite longueur d’onde λ est obtenue au moyen d’une cartographie en fonction de l’angle vilebrequin dudit moteur à combustion interne. Procédé de détermination de la masse de gaz enfermée selon la revendication 3, dans lequel ladite cartographie de ladite longueur d’onde λ est construite préalablement numériquement. Procédé de détermination de la masse de gaz enfermée selon l’une des revendications 3 ou 4, dans lequel ladite cartographie de ladite longueur d’onde λ est construite par une approche par éléments finis en trois dimensions. Procédé de détermination de la masse de gaz enfermée selon l’une des revendications précédentes, dans lequel on détermine ledit rapport thermique spécifique γ en prenant en compte la composition de ladite masse enfermée, et au moyen de la capacité thermique des composants de ladite masse enfermée. Procédé de détermination de la masse de gaz enfermée selon l’une des revendications précédentes, dans lequel on détermine ladite masse de gaz enfermée en temps réel. Procédé de détermination de la masse de gaz enfermée selon l’une des revendications précédentes, dans lequel on détermine la fréquence d’oscillations de pression f (DET f) en mettant en œuvre les étapes suivantes de calibration : On considère au moins deux masses de gaz enfermées prédéfinies m 1 , …, m n ; On détermine un rapport thermique spécifique γ pour chaque masse de gaz enfermée prédéfinie m 1 , …, m n ; On détermine au moyen de ladite formule une fréquence d’oscillations de pression f pour chaque masse de gaz enfermée prédéfinie m 1 , …, m n en fonction de ladite pression de gaz P mesurée, dudit volume V de la chambre de combustion, de ladite longueur d’onde λ et dudit rapport thermique spécifique γ déterminé ; et On compare (COMP) chaque fréquence d’oscillations de pression f déterminée avec lesdites oscillations de pression mesurées (OSC), et on détermine ladite masse de gaz enfermée m en tant que la masse prédéfinie pour laquelle la fréquence d’oscillations de pression f minimise ladite comparaison. Procédé de détermination de la masse de gaz enfermée selon la revendication 8, dans lequel on détermine chaque rapport thermique spécifique γ de chaque masse de gaz enfermée prédéfinie m 1 , …, m n en mettant en œuvre les étapes suivantes : On détermine la composition de ladite masse enfermée ; On détermine une relation qui relie ledit rapport thermique spécifique γ et la capacité du gaz c p dans ladite chambre de combustion : avec R la constante du gaz, et la capacité du gaz c p étant fonction de la température dudit gaz et de ladite composition de ladite masse enfermée ; On détermine la température dudit gaz au moyen de la loi des gaz parfaits appliquée à chaque masse enfermée prédéfinie m 1 , …, m n ; et On en déduit ledit rapport thermique spécifique γ pour chaque masse enfermée prédéfinie m 1 , …, m n . Procédé de détermination de la masse de gaz enfermée selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel on détermine la fréquence d’oscillations de pression f au moyen d’une moyenne sur une fenêtre temporelle desdites oscillations déterminées. Procédé de détermination de la masse de gaz enfermée selon l’une des revendications précédentes, dans lequel on détermine une longueur d’onde λ pour chaque mode d’oscillations de ladite pression dudit gaz.