On équipe aujourd'hui couramment les moteurs à combustion interne, notamment du type Diesel, concus en particulier pour propulser des véhicules automobiles, de circuits de recirculation des gaz d'échappement du moteur dans le collecteur d'admission de ce dernier. On sait qu'une telle recirculation permet de diminuer les émissions d'oxydes d'azote du moteur, qui sont des espèces chimiques particulièrement nocives. Par contre, cette recirculation peut accroître la quantité de fumée dans les gaz d'échappement du moteur, si elle n'est pas correctement réglée. I1 en est de mme de la quantité de carburant injecte dans le moteur.

C'est pourquoi un calculateur électronique es' couramment charge de gérer le fonctionnement du moteur en calculant notamment la quantité de gaz d'échappement à recirculer et la quantité de carburant à injecter, en fonction notamment de la quantité d'air aspiree par les cylindres du moteur.

Pour mesurer cette quantité d'air, on connaît des débitmètres, par exemple à fil chaud places à l'entrée du collecteur d'admission du moteur pour délivrer une tension électrique fonction du débit d'air. Un tel capteur présente l'inconvénient d'tre coûteux. En outre, le signal qu'il délivre exige des corrections car il est perturbe, notamment par les gaz d'échappement recirculés

et par des retours d'ondes de pression (voir les brevets JP 10 169499, US 5 339 681, US 5 205 260, WO 97 35106, DE 19 613176, EP 589 517, US 5 635 635).

On a aussi propose de se passer d'un débitmètre et de calculer la quantité d'air aspiree a partir de la pression et de la température de 1'air dans le collecteur d'admission du moteur, et du régime de ce moteur. Quand, outre 1'air, des gaz d'échappement sont injectes dans le collecteur d'admission du moteur, cette démarche n'est évidemment plus possible.

On a encore propose d'évaluer le débit d'air admis avec un capteur de pression d'air d'admission et un algorithme de calcul du débit, a plusieurs pas de calcul successifs. Il s'est avéré qu'un tel algorithme est difficile à calibrer et coûteux en temps de calcul (voir les brevets des USA n° 5 270 935,5 273 019,5 293 553 et 5 497 329).

Une autre solution consiste à mesurer la quantité de carburant injecte dans les cylindres du moteur et à détecter un éventuel excès d'air entrant dans les cylindres, à 1'aide d'une sonde à oxygène placée dans la tubulure d'échappement du moteur. Cette sonde rend alors compte de révolution de 1'exces d'air avec un retard qui est susceptible d'affecter la précision du débit d'air pris en compte, en particulier lors d'accélérations ou de décélérations du moteur.

La présente invention a donc pour but de fournir un procédé de détermination du débit d'air entrant dans un moteur à combustion interne équipé d'un circuit de recirculation des gaz d'échappement, qui ne présente aucun des inconvénients des procédés évoqués ci-dessus et qui, en particulier, soit de mise en oeuvre peu coûteuse et de précision adéquate.

La présente invention a aussi pour but de fournir un tel procédé, plus particulièrement destine à un moteur

Diesel et, plus particulièrement encore, à un tel moteur équipé d'un dispositif de suralimentation en air.

On atteint ces buts de 1'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un procédé de détermination du débit d'air entrant dans un moteur à combustion interne équipé d'un circuit de recirculation des gaz d'échappement du moteur dans le collecteur d'admission dudit moteur et d'une soupape de commande du débit des gaz d'échappement recircules dans ledit collecteur d'admission, ce procédé étant remarquable en ce qu'on calcule ledit débit d'air <BR> <BR> <BR> (Qo) a soupape de commande fermée, en fonction du régime du moteur, de la pression dans le collecteur d'admission, de la température de 1'air aspire par ledit collecteur, et d'un rendement de remplissage des cylindres du moteur, <BR> <BR> <BR> et ce qu'on calcule le débit d'air (Qair) a soupape de commande ouverte à partir de l'expression : Qo-flf2 ir 1 + C4 2 ou fi et f2 sont des facteurs correcteurs et C4 un facteur de calibration fonction du régime du moteur.

Comme on le verra dans la suite, le procédé suivant 1'invention permet à un"estimateur"logiciel de calculer, à partir d'une modélisation simplifiée du moteur et de ses actionneurs, une valeur précise du débit d'air, à 1'aide de signaux en provenance de capteurs normalement associes à ce moteur et de tables calibrées au préalable.

D'autres caractéristiques et avantages du procédé suivant la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à 1'examen du dessin annexe dans lequel la figure unique représente

schématiquement un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la présente invention.

Sur cette figure, il apparait que ce dispositif comprend d'abord un moteur à combustion interne de préférence, mais non exclusivement, du type Diesel, ce moteur étant schématisé en trois blocs 1,2 et 3 représentant respectivement son collecteur d'admission, ses cylindres et son collecteur d'échappement. Ce moteur est équipé d'un circuit de recirculation des gaz d'échappement constitue essentiellement par une tubulure 4 de renvoi de parties des gaz d'échappement sortant du collecteur d'échappement dans le collecteur d'admission 1, à travers une soupape réglable 5 dont 1'ouverture est commandée par un signal UR émis par un calculateur 6 de gestion du moteur (1,2,3).

Comme on 1'a vu en préambule de la présente description, un tel calculateur est couramment associe au moteur pour en gérer le fonctionnement. A cet effet, il reçoit des signaux de mesure de divers capteurs de paramètres de fonctionnement du moteur et calcule des ordres de commande d'actionneurs tels que la soupape 5 et des injecteurs (non représentés) de carburant dans les cylindres du moteur, injecteurs dont il commande le temps d'ouverture ti en fonction de la quantité de carburant, du gazole dans le cas d'un moteur Diesel, à injecter, quantité elle-meme calculée à partir de divers paramètres de fonctionnement du moteur et, éventuellement, de diverses stratégies de fonctionnement de ce moteur.

C'est ainsi que le calculateur reçoit des signaux d'un capteur 7 de la pression Pcol régnant dans le collecteur d'admission 1 du moteur, d'un capteur 8 de la pression Pamb de 1'air ambiant, d'un capteur 9 du regime Nmot du moteur, d'un capteur 10 de la température Tair de 1'air entrant dans le collecteur d'admission 1, d'un capteur 11 de 1'angle a de la pédale d'accélérateur,

propre à mesurer la demande de couple formulee par le conducteur du véhicule, etc., etc.... Tout ceci est bien connu de 1'homme de métier et n'exige pas une description plus développée.

Dans la configuration préférée du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant 1'invention, ce dispositif comprend en outre des moyens pour suralimenter le moteur en air. Ces moyens comprennent classiquement une turbine 12 actionnée par la détente d'une partie des gaz d'échappement chaud du moteur, cette turbine entrainant un compresseur d'air 13 qui alimente le collecteur d'admission 1 du moteur, de préférence à travers un échangeur 14 propre à refroidir 1'air sortant du compresseur.

La puissance fournie par les gaz d'échappement à la turbine peut tre modulée à 1'aide d'une soupape de décharge 15 disposée dans un conduit 16 monte en dérivation sur la turbine 12.

Suivant un premier mode de réalisation, cette soupape 15 prend la forme d'une électrovanne dont le taux <BR> <BR> <BR> d'ouverture est commande par un signal UD délivré par le calculateur 6, le plus souvent de manière à maintenir la pression dans le collecteur d'admission 1 à une sraleur prédéterminée, par une régulation en boucle fermée faisant intervenir le signal délivré par le capteur 7 de la pression Pcol.

Suivant un autre mode de réalisation, la soupape 15 est passive et tarée pour s'ouvrir sous 1'effet d'une pression prédéterminée regnant soit dans le collecteur d'admission, soit dans le collecteur d'échappement.

Dans tous les cas, il apparait qu'il est nécessaire de connaître la pression dans le collecteur d'admission et le débit d'air. Une solution connue consiste à installer un débitmètre d'air en amont du compresseur 13 et un capteur de pression tel que celui référencé 7, dans

le collecteur d'admission 1. Cette solution à deux capteurs est évidemment couteuse.

La présente invention offre une solution plus économique en supprimant le capteur de débit d'air et en permettant de calculer le débit d'air en utilisant seulement des grandeurs connues du calculateur 6, soit par les capteurs qui lui sont associes, soit par les calculs qu'il développe lui-meme.

A cet effet, le calculateur 6 est dument programme avec un logiciel d'estimation du débit d'air ou "estimateur", développant 1'algorithme de calcul décrit ci-dessous. Suivant cet algorithme, 1'estimateur calcule d'abord le débit d'air Qo aspire par le moteur quand la soupape 5 est fermée, c'est-a-dire en 1'absence d'une recirculation de gaz d'échappement. Dans cette situation, le débit Qo peut tre estimé à 1'aide de la formule suivante : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Vcyl.Nmot<BR> QO= K P-Co(1)<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> où :<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> -Vcyl est la cylindrée du moteur,<BR> <BR> <BR> <BR> Pcol<BR> <BR> - # = , densite de 1 air ou R-ir est la<BR> <BR> <BR> "'-air'air constante de 1'air dans la loi de Mariotte, -C0 est un rendement de remplissage des cylindres du moteur, tire d'une table à deux entrées Nmot et p, mise en mémoire dans le calculateur 6, -K un coefficient fonction du nombre de cylindres du moteur. Par exemple, pour un moteur à quatre cylindres, K = 120.

Ainsi, si le signal de commande UR délivré par le calculateur 6 à la soupape 5 est propre à maintenir celle-ci fermée, soit par exemple UR = 0, le débit d'air entrant dans le moteur, tel qu'évalué suivant la présente

invention, prend la valeur Qo tel que donne par la formule (1) ci-dessus.

Si par contre la valeur de UR calculée par le <BR> <BR> <BR> <BR> calculateur 6 est telle que UR X 0, ce qui correspond donc à une situation dans laquelle il y a recirculation de gaz d'échappement, le calculateur tire la valeur Qair du débit d'air aspire par le moteur de l'expression : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Q-Q o fi. f2 (2)<BR> <BR> <BR> <BR> 1 + C4 f2 oui -fl, f2 sont des facteurs correcteurs quantifiant, respectivement, 1'effet de l'énergie contenue dans les gaz d'échappement sur le débit d'air et 1'effet de la répartition de ces gaz entre le collecteur d'admission 1, la turbine 12 et le conduit de décharge sur lequel est placée la soupape 15, -C4 est un facteur de calibration, fonction du régime du moteur.

Pour calculer Qair, le calculateur doit alors calculer séparément Qo, fi et fs.

Qo est calcule suivant la formule (1) ci-dessus, à partir du régime Nmot de la pression PCO1 au collecteur d'admission du moteur, de la température Tair de 1'air à la sortie de l'échangeur 14 et de la table donnant Co en fonction du régime du moteur Nmot et de p.

Le facteur correcteur fi est calcule à partir de la formule suivante : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> k1.Mgo.Nmot<BR> fl=----[-----Ci(3)<BR> <BR> <BR> <BR> "'"air<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> OU :<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> -k1 est un coefficient -Mgo est la masse de carburant, calculee par le calculateur 6, à injecter dans les cylindres du moteur,

-C1 est un coefficient représentatif de la fraction d'énergie apportée par la combustion de cette masse de carburant et qui se transforme en chaleur portée par les gaz d'échappement, cette grandeur C1 étant tirée d'une table à deux entrées Nmot et Magot mise en mémoire dans le calculateur.

Le facteur correcteur f2 est tire par le calculateur de la formule suivante : où :<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> -P et Pol sont tires de signaux delivres par les capteurs 8 et 7 respectivement, -C2 est la section efficace de la soupape 5, fonction du signal de commande UR de cette soupape, élaboré par le calculateur 6, ~ C3 est un coefficient représentatif de l'effet du taux d'ouverture de la soupape 15 de décharge, tire d'une table à deux entrées Nmott PCO1 mise en mémoire dans le calculateur.

Il s'avère que la modélisation du débit d'air, telle que décrite ci-dessus, tient bien compte des caractéristiques du moteur et de ses actionneurs et permet d'obtenir une estimation précise du débit d'air qui remplace avantageusement, notamment au plan du cout, une mesure tirée d'un débitmètre, conformément au but poursuivi par la présente invention.

Bien entendu, 1'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et represente qui n'a ete donne qu'a titre d'exemple. C'est ainsi que la formule 1 ci- dessus donnant Qo pour un moteur à quatre cylindres pourrait tre adaptée sans difficulté à un moteur comptant un nombre de cylindres différent, par une division convenable de la cylindrée Vcyl du moteur.

De meme, bien que 1'invention ait été décrite dans 1'environnement préféré d'un moteur Diesel a recirculation de gaz d'échappement et suralimentation en air, 1'invention est aussi aisément adaptable à un moteur utilisant un autre type de carburant, de 1'essence par exemple, et suralimente ou non en air.