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Title:
METHOD FOR CONTROLLING A SUPERCHARGED INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/011894
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling an internal combustion engine provided with a circuit (38) for recirculating burnt gases that opens into an intake circuit of the engine upstream of a compressor (22) and a throttling butterfly valve (40) disposed at the intake of the compressor. In engine operating conditions that require recirculation of burnt gases, when it is determined that an engine load indicator is below a threshold value, said throttling butterfly valve is operated in order to increase the flow of recirculated burnt gases fed into the engine and, in operating conditions that require little or no recirculation of burnt gases, when it is determined that an engine load indicator is above said threshold value, said throttling butterfly valve is operated in order to generate a turbulent helical movement of the gases fed into the intake of said compressor in order to improve the operational stability of said compressor.

Inventors:
LEFEBVRE ALAIN (FR)
Application Number:
PCT/EP2018/068617
Publication Date:
January 17, 2019
Filing Date:
July 10, 2018
Export Citation:
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Assignee:
RENAULT SAS (FR)
International Classes:
F02D41/00; F02B37/22; F02M26/06; F02M26/10; F02B37/12
Domestic Patent References:
WO2016156715A12016-10-06
Foreign References:
EP1676995A12006-07-05
JP2010090806A2010-04-22
EP3051099A12016-08-03
DE102012209230A12013-12-05
DE102013003418A12014-08-28
EP2516836A12012-10-31
KR101240940B12013-03-08
Attorney, Agent or Firm:
RENAULT S.A.S (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1 . Procédé de commande d'un moteur à combustion interne suralimenté, ledit moteur comprenant des cylindres de combustion (10-16), un circuit d'admission (20) débouchant dans un collecteur d'admission (25) relié aux cylindres et comprenant un compresseur (22), et un circuit d'échappement (30) débouchant en sortie d'un collecteur d'échappement (31 ) relié aux cylindres et comprenant une turbine (32), couplée en rotation au compresseur, et un ou plusieurs système de post-traitement (35) des gaz brûlés, ledit moteur étant équipé d'au moins un circuit de recirculation des gaz brûlés (38), ledit au moins un circuit de recirculation, prenant naissance en sortie du ou des systèmes de post-traitement (35) et débouchant dans le circuit d'admission en amont du compresseur (22), comportant une vanne de recirculation (39) pour contrôler le débit des gaz brûlés recirculés dans ledit circuit de recirculation (38), tandis qu'un papillon de vannage (40) est disposé dans un conduit d'admission (41 ) en amont de l'entrée du compresseur (22) et en aval de la sortie dudit circuit de recirculation (38), le procédé étant du type dans lequel, dans des conditions de fonctionnement du moteur nécessitant une recirculation des gaz brûlés, lorsqu'on détermine qu'un indicateur de la charge du moteur est inférieur à une valeur de seuil (P Ep0mpage), on agit sur ledit papillon de vannage (40) selon un premier mode de pilotage (E10), de façon à augmenter le débit des gaz brûlés recirculés admis dans le moteur, ledit procédé étant caractérisé en ce que, dans des conditions de fonctionnement du moteur ne nécessitant que peu ou pas de recirculation des gaz brûlés, lorsqu'on détermine qu'un indicateur de la charge du moteur est supérieur à ladite valeur de seuil (PM Epompage), on agit sur ledit papillon de vannage (40) selon un second mode de pilotage (E20), pour générer un mouvement tourbillonnaire hélicoïdal des gaz admis à l'entrée dudit compresseur (22) apte à améliorer la stabilité du fonctionnement dudit compresseur (22).

2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit second mode de pilotage (E20) dudit papillon de vannage (40) comprend les étapes suivantes :

- on mémorise (E21 ) une table de couples de valeurs (Q 0mpage. (P2/P1 )pompage) respectivement de débit de gaz au travers du compresseur et de taux de compression du compresseur, l'ensemble des couples de valeurs mémorisés correspondant aux points de fonctionnement du compresseur définissant une limite de pompage (C1 ) du compresseur,

- on détermine (E22), au moyen de capteurs (26, 27, 28), des valeurs courantes de débit au travers du compresseur et de taux de compression dudit compresseur,

- on détecte (E22) un risque de pompage dudit compresseur en fonction des valeurs courantes de débit et de taux de compression, corrélées à ladite table de couples de valeurs et, en cas de détection dudit risque de pompage, - on contrôle (E23) une position d'ouverture dudit papillon de vannage (40) de telle manière à s'éloigner de ladite limite de pompage.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, en cas de détection dudit risque de pompage, ladite position d'ouverture dudit papillon de vannage (40) est contrôlée au moyen d'une cartographie préétablie fournissant un angle d'ouverture dudit papillon de vannage en fonction de valeurs de couples de débit au travers du compresser et de taux de compression du compresseur.

4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit papillon de vannage (40) est maintenu dans une position complètement ouverte en cas de non détection dudit risque de pompage.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, dans ledit second mode de pilotage (E20) dudit papillon de vannage (40), on commande ladite vanne de recirculation (39) en position complètement fermée.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, dans ledit second mode de pilotage (E20) dudit papillon de vannage (40), on commande ladite vanne de recirculation (39) en position partiellement ouverte.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans ledit premier mode de pilotage (E10) dudit papillon de vannage (40), on fournit (E1 1 ) une valeur cible de taux de gaz brûlés recirculés dans le circuit d'admission et on commande (E12) ledit papillon de vannage (40) dans une position d'ouverture pour augmenter ledit débit de gaz brûlés recirculés jusqu'à atteindre ladite valeur cible.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, dans ledit premier mode de pilotage (E10) dudit papillon de vannage (40), on commande ladite vanne de recirculation (39) en position complètement ouverte.

9. Dispositif de commande d'un moteur à combustion interne suralimenté, ledit moteur comprenant des cylindres de combustion (10-16), un circuit d'admission (20) débouchant dans un collecteur d'admission (25) relié aux cylindres et comprenant un compresseur (22), et un circuit d'échappement (30) débouchant en sortie d'un collecteur d'échappement (31 ) relié aux cylindres et comprenant une turbine (32), couplée en rotation au compresseur, et un ou plusieurs système de post-traitement (35) des gaz brûlés, ledit moteur étant équipé d'au moins un circuit de recirculation des gaz brûlés (38), ledit au moins un circuit de recirculation, prenant naissance en sortie du ou des systèmes de post-traitement (35) et débouchant dans le circuit d'admission en amont du compresseur (22), comportant une vanne de recirculation (39) pour contrôler le débit des gaz brûlés recirculés dans ledit circuit de recirculation (38), tandis qu'un papillon de vannage (40) est disposé dans un conduit d'admission (41 ) en amont de l'entrée du compresseur (22) et en aval de la sortie dudit circuit de recirculation (38), ledit dispositif comprenant un module de commande (50) adapté à commander ledit papillon de vannage (40) selon un premier mode de pilotage (E10) dans des conditions de fonctionnement du moteur nécessitant une recirculation des gaz brûlés, lorsqu'un indicateur de la charge du moteur est inférieur à une valeur de seuil (PMEp0mpage), de façon à augmenter le débit des gaz brûlés recirculés admis dans le moteur, ledit dispositif étant caractérisé en ce que, dans des conditions de fonctionnement du moteur ne nécessitant que peu ou pas de recirculation des gaz brûlés, lorsqu'un indicateur de la charge du moteur est supérieur à ladite valeur de seuil (P Epompage), ledit module de commande est adapté à commander ledit papillon de vannage (40) selon un second mode de pilotage (E20), pour générer un mouvement tourbillonnaire hélicoïdal des gaz admis à l'entrée dudit compresseur (22) propre à améliorer la stabilité du fonctionnement dudit compresseur (22).

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend une mémoire pour mémoriser une table de couples de valeurs (Q 0mpage. (P2/P1 )p0mpage) respectivement de débit de gaz au travers du compresseur et de taux de compression du compresseur, l'ensemble des couples de valeurs mémorisés correspondant aux points de fonctionnement du compresseur définissant une limite de pompage (C 1 ) du compresseur, et des capteurs (26, 27, 28) permettant de déterminer des valeurs courantes de débit au travers compresseur (22) et de taux de compression, ledit module de commande (50) coopérant avec ladite mémoire et lesdits capteurs et étant adapté pour détecter un risque de pompage du compresseur (22) en fonction des valeurs courantes de débit au travers du compresseur et de taux de compression corrélées à la table de couples de valeurs (Qp0mpage. (P2/P 1 )p0mpage) et, en cas de détection , pour commander une position d'ouverture dudit papillon de vannage (40) de manière à s'éloigner de ladite limite de pompage.

Description:
Procédé de commande d'un moteur à combustion interne suralimenté

La présente invention concerne un procédé de commande d'un moteur à combustion interne suralimenté, ledit moteur comprenant des cylindres de combustion, un circuit d'admission débouchant dans un collecteur d'admission relié aux cylindres et comprenant un compresseur, et un circuit d'échappement débouchant en sortie d'un collecteur d'échappement relié aux cylindres et comprenant une turbine, couplée en rotation au compresseur.

L'une des limitations rencontrées classiquement dans les systèmes de suralimentation de moteurs à combustion interne par turbocompresseur concerne les performances disponibles à bas régime du fait de l'apparition d'instabilités au niveau du compresseur appelées pompage. En particulier, quand un moteur suralimenté fonctionne à pleine charge et bas régime (typiquement de 1000 à 2000 tr/min), le pompage du compresseur est le principal facteur limitant les performances du moteur. Ce phénomène est plus précisément lié aux instabilités de l'écoulement dans la roue de compresseur et dans le diffuseur du compresseur (encore nommées décollements aérodynamiques), qui ne permettant pas d'augmenter davantage le rapport de compression. Le débit de gaz d'admission au travers du compresseur devient instable, ce qui entraîne une instabilité du débit dans le moteur et du couple moteur.

Le pilotage du système de suralimentation du moteur par turbocompresseur à bas régime est donc limité par des conditions de fonctionnement du compresseur permettant un fonctionnement dans une zone où le phénomène de pompage est absent.

On connaît du document KR101240940, un système permettant d'améliorer les performances à faible vitesse d'un moteur suralimenté par turbocompresseur, en contrôlant la génération d'un mouvement tourbillonnaire hélicoïdal des gaz d'admission à l'entrée du compresseur dans le circuit d'admission, ce qui a pour effet de repousser les décollements aérodynamiques à l'intérieur de la roue de compresseur et de repousser le pompage du compresseur. Pour ce faire, un ensemble de lames orientables est positionné dans un canal d'admission conduisant à l'entrée du compresseur, et un actionneur de commande de l'orientation des lames est piloté pour obtenir le mouvement tourbillonnaire souhaité en entrée du compresseur en fonction de conditions de fonctionnement du moteur. Cette solution, qui implique de prévoir des moyens spécifiques et dédiés à la génération du mouvement tourbillonnaire hélicoïdal des gaz d'admission à l'entrée du compresseur, est complexe à mettre en œuvre et entraîne un surcoût non négligeable.

L'invention a pour but de pallier les inconvénients des dispositifs existants en proposant un procédé de commande d'un moteur suralimenté par turbocompresseur, qui permet de repousser le phénomène de pompage du compresseur à bas régime par la prévision de moyens commandables de génération d'un mouvement tourbillonnaire hélicoïdal à l'entrée du compresseur, sans entraîner de surcoût pour la réalisation de ces derniers.

Ce but est atteint grâce à un procédé de commande d'un moteur à combustion interne suralimenté, ledit moteur comprenant des cylindres de combustion, un circuit d'admission débouchant dans un collecteur d'admission relié aux cylindres et comprenant un compresseur, et un circuit d'échappement débouchant en sortie d'un collecteur d'échappement relié aux cylindres et comprenant une turbine, couplée en rotation au compresseur, et un ou plusieurs système de post-traitement des gaz brûlés, ledit moteur étant équipé d'au moins un circuit de recirculation des gaz brûlés, ledit au moins un circuit de recirculation, prenant naissance en sortie du ou des systèmes de posttraitement et débouchant dans le circuit d'admission en amont du compresseur, comportant une vanne de recirculation pour contrôler le débit des gaz brûlés recirculés dans ledit circuit de recirculation, tandis qu'un papillon de vannage est disposé dans un conduit d'admission en amont de l'entrée du compresseur et en aval de la sortie dudit circuit de recirculation, le procédé étant du type dans lequel, dans des conditions de fonctionnement du moteur nécessitant une recirculation des gaz brûlés, lorsqu'on détermine qu'un indicateur de la charge du moteur est inférieur à une valeur de seuil, on agit sur ledit papillon de vannage selon un premier mode de pilotage, de façon à augmenter le débit des gaz brûlés recirculés admis dans le moteur, ledit procédé étant caractérisé en ce que, dans des conditions de fonctionnement du moteur ne nécessitant que peu ou pas de recirculation des gaz brûlés, lorsqu'on détermine qu'un indicateur de la charge du moteur est supérieur à ladite valeur de seuil, on agit sur ledit papillon de vannage selon un second mode de pilotage, pour générer un mouvement tourbillonnaire hélicoïdal des gaz admis à l'entrée dudit compresseur apte à améliorer la stabilité du fonctionnement dudit compresseur.

Avantageusement, ledit second mode de pilotage dudit papillon de vannage comprend les étapes suivantes :

- on mémorise une table de couples de valeurs respectivement de débit de gaz au travers du compresseur et de taux de compression du compresseur, l'ensemble des couples de valeurs mémorisés correspondant aux points de fonctionnement du compresseur définissant une limite de pompage du compresseur,

- on détermine, au moyen de capteurs, des valeurs courantes de débit au travers du compresseur et de taux de compression dudit compresseur,

- on détecte un risque de pompage dudit compresseur en fonction des valeurs courantes de débit et de taux de compression, corrélées à ladite table de couples de valeurs et, en cas de détection dudit risque de pompage,

- on contrôle une position d'ouverture dudit papillon de vannage de telle manière à s'éloigner de ladite limite de pompage.

De préférence, en cas de détection dudit risque de pompage, ladite position d'ouverture dudit papillon de vannage est contrôlée au moyen d'une cartographie préétablie fournissant un angle d'ouverture dudit papillon de vannage en fonction de valeurs de couples de débit au travers du compresser et de taux de compression du compresseur.

Avantageusement, ledit papillon de vannage est maintenu dans une position complètement ouverte en cas de non détection dudit risque de pompage.

Selon un mode de réalisation, dans ledit second mode de pilotage dudit papillon de vannage, on commande ladite vanne de recirculation en position complètement fermée.

Selon un autre mode de réalisation, dans ledit second mode de pilotage dudit papillon de vannage, on commande ladite vanne de recirculation en position partiellement ouverte.

Avantageusement, dans ledit premier mode de pilotage dudit papillon de vannage, on fournit une valeur cible de taux de gaz brûlés recirculés dans le circuit d'admission et on commande ledit papillon de vannage dans une position d'ouverture pour augmenter ledit débit de gaz brûlés recirculés jusqu'à atteindre ladite valeur cible.

De préférence, dans ledit premier mode de pilotage dudit papillon de vannage, on commande ladite vanne de recirculation en position complètement ouverte.

L'invention concerne également un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne suralimenté, ledit moteur comprenant des cylindres de combustion, un circuit d'admission débouchant dans un collecteur d'admission relié aux cylindres et comprenant un compresseur, et un circuit d'échappement débouchant en sortie d'un collecteur d'échappement relié aux cylindres et comprenant une turbine, couplée en rotation au compresseur, et un ou plusieurs système de post-traitement des gaz brûlés, ledit moteur étant équipé d'au moins un circuit de recirculation des gaz brûlés, ledit au moins un circuit de recirculation, prenant naissance en sortie du ou des systèmes de post- traitement et débouchant dans le circuit d'admission en amont du compresseur, comportant une vanne de recirculation pour contrôler le débit des gaz brûlés recirculés dans ledit circuit de recirculation, tandis qu'un papillon de vannage est disposé dans un conduit d'admission en amont de l'entrée du compresseur et en aval de la sortie dudit circuit de recirculation, ledit dispositif comprenant un module de commande adapté à commander ledit papillon de vannage selon un premier mode de pilotage dans des conditions de fonctionnement du moteur nécessitant une recirculation des gaz brûlés, lorsqu'un indicateur de la charge du moteur est inférieur à une valeur de seuil, de façon à augmenter le débit des gaz brûlés recirculés admis dans le moteur, ledit dispositif étant caractérisé en ce que, dans des conditions de fonctionnement du moteur ne nécessitant que peu ou pas de recirculation des gaz brûlés, lorsqu'un indicateur de la charge du moteur est supérieur à ladite valeur de seuil, ledit module de commande est adapté à commander ledit papillon de vannage selon un second mode de pilotage, pour générer un mouvement tourbillonnaire hélicoïdal des gaz admis à l'entrée dudit compresseur propre à améliorer la stabilité du fonctionnement dudit compresseur.

Avantageusement, le dispositif comprend une mémoire pour mémoriser une table de couples de valeurs (Qpompage, (P2/P1 ) p0 mpage) respectivement de débit de gaz au travers du compresseur et de taux de compression du compresseur, l'ensemble des couples de valeurs mémorisés correspondant aux points de fonctionnement du compresseur définissant une limite de pompage du compresseur, et des capteurs permettant de déterminer des valeurs courantes de débit au travers du compresseur et de taux de compression, ledit module de commande coopérant avec ladite mémoire et lesdits capteurs et étant adapté pour détecter un risque de pompage du compresseur en fonction des valeurs courantes de débit au travers du compresseur et de taux de compression corrélées à la table de couples de valeurs et, en cas de détection, pour commander une position d'ouverture dudit papillon de vannage de manière à s'éloigner de ladite limite de pompage.

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après, donnée à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 illustre de façon schématique un exemple d'architecture de moteur, sur laquelle repose la stratégie de commande de l'invention ;

- la figure 2 est un organigramme décrivant la stratégie de commande selon l'invention ;

- la figure 3 est un schéma illustrant la zone de fonctionnement acceptable du compresseur par rapport à la limite de pompage mémorisée correspondant aux points de fonctionnement dans le champ compresseur représentant la fin de la zone de fonctionnement acceptable.

La figure 1 illustre un moteur à combustion interne 1 suralimenté de type à quatre cylindres de combustion 10, 12, 14, 16 en lignes dans l'exemple illustré.

En amont des cylindres, le moteur à combustion interne 1 comporte un circuit d'admission 20 qui prélève l'air frais dans l'atmosphère et qui débouche dans un répartiteur d'air 25, ou collecteur d'admission 25, agencé pour répartir l'air vers chacun des quatre cylindres du bloc-moteur. Ce circuit d'admission 20 comporte, dans le sens d'écoulement de l'air, un filtre à air 21 qui filtre l'air frais prélevé dans l'atmosphère, un compresseur 22, qui comprime l'air frais filtré par le filtre à air 21 , un refroidisseur d'air 23 qui refroidit cet air frais comprimé, et une volet d'admission 24 qui permet de réguler le débit d'air frais débouchant dans le collecteur d'admission 25. Le circuit d'admission 20 dispose d'un débitmètre 28 en aval du filtre à air 21 de façon à mesurer le débit d'air Qair en entrée du compresseur 22. En sortie des cylindres, le moteur à combustion interne 1 comporte un circuit d'échappement 30 qui s'étend depuis un collecteur d'échappement 31 dans lequel débouchent les gaz qui ont été préalablement brûlés dans les cylindres, jusqu'à une conduite de sortie d'échappement 33 munie d'un volet d'échappement 34 pour évacuer les gaz brûlés dans l'atmosphère. Le circuit d'échappement comporte par ailleurs, dans le sens d'écoulement des gaz, une turbine 32, et un ou plusieurs systèmes 35 de post-traitement des gaz brûlés.

La turbine 32 est entraînée en rotation par le flux de gaz brûlés sortant du collecteur d'échappement 31 , et elle permet d'entraîner le compresseur 22 en rotation, grâce à des moyens de couplage mécanique tels qu'un arbre de transmission.

Ici, le moteur à combustion interne 1 comporte également un circuit 36 de recirculation des gaz brûlés à haute pression, depuis le circuit d'échappement 30 vers le circuit d'admission 20. Ce circuit de recirculation est communément appelé circuit EGR-HP, conformément à l'acronyme anglo-saxon de « Exhaust Gaz Recirculation - High Pressure ». Ce circuit prend naissance dans le circuit d'échappement 30, entre le collecteur d'échappement 31 et la turbine 32, et débouche dans le circuit d'admission 20, entre la vanne d'admission 24 et le répartiteur d'air 25.

Ce circuit EGR-HP 36 permet de prélever une partie des gaz brûlés circulant dans le circuit d'échappement 30, appelés gaz de recirculation ou gaz EGR, pour la réinjecter dans les cylindres afin de réduire les émissions polluantes du moteur, et en particulier les émissions d'oxydes d'azote, de suie et de particules d'hydrocarbure.

Ce circuit EGR-HP 36 comporte une vanne EGR-HP 37 pour réguler le débit de gaz d'échappement recirculés, dits gaz EGR, débouchant dans le répartiteur d'air 25.

En complément ou en variante, ce circuit EGR-HP est complété ou remplacé par un circuit 38 de recirculation des gaz brûlés à basse pression, communément appelé circuit EGR-LP conformément à l'acronyme anglo-saxon de « Exhaust Gaz Recirculation - Low Pressure ». Ce circuit EGR-LP 38 prend naissance dans le circuit d'échappement, en sortie du ou des systèmes 35 de post-traitement des gaz brûlés, et débouche dans le circuit d'admission 20, entre le filtre à air 31 et le compresseur 22. Ce circuit EGR-LP 38 comporte une vanne EGR-LP 39 pour réguler le débit de gaz EGR débouchant dans le circuit d'admission 2, où ils sont mélangés à l'air frais. Les gaz d'admission constitués d'air frais et de gaz EGR recyclés sont alors comprimés au moyen du compresseur 22, puis introduits dans le collecteur d'admission 25. Les gaz recyclés en sortie du ou des systèmes de post-traitement 35, qui ne sont pas re-circulés via le circuit EGR-LP 35 pour être injectés dans le circuit d'admission en amont du compresseur 22, sont évacués dans la conduite de sortie d'échappement 33 dans laquelle se trouve le volet d'échappement 34.

Par ailleurs, un papillon de vannage 40 est prévu sur un conduit d'admission 41 en amont de l'entrée du compresseur 22. Plus précisément, ce papillon de vannage 40 est situé en aval de l'arrivée des gaz EGR, soit en aval de la sortie du circuit EGR-LP 38 dans le circuit d'admission 20. Il permet de contrôler le débit des gaz d'admission à l'entrée du compresseur 22. Il est classiquement utilisé exclusivement pour augmenter le débit des gaz EGR provenant du circuit EGR-LP 38 entrant dans le moteur, de manière à réduire les oxydes d'azote (NO x ). Le vannage de l'admission via ce papillon de vannage 40 se traduit en effet par une dépression dans le conduit d'admission permettant d'augmenter le débit de gaz EGR et le réglage de ce vannage permet d'introduire des taux d'EGR plus importants sur la zone de dépollution du moteur.

Le papillon de vannage 40 est commandé par une unité de contrôle moteur 50 embarquée sur le véhicule. L'unité de contrôle du moteur 50, qui constitue un module de commande du papillon, est également reliée à des capteurs 26, 27 de mesure de la température T1 , T2 et de la pression P1 , P2 respectivement en amont et en aval du compresseur 22, ainsi qu'au débitmètre 28 du moteur en aval du filtre à air 21 , fournissant une valeur du débit d'air Qair à l'admission du moteur, de façon à recevoir les valeurs de mesure fournies par ces capteurs.

L'unité de contrôle du moteur 50 va mettre en œuvre la stratégie de commande du papillon de vannage 40. Cette stratégie est conçue pour permettre de commander le papillon de vannage 40 selon deux modes de pilotage, respectivement selon un premier mode de pilotage, correspondant à l'utilisation classique du papillon de vannage 40, dans lequel ce dernier est utilisé essentiellement en charge partielle du moteur où de forts taux de gaz EGR sont requis, pour générer une dépression à l'admission permettant d'augmenter le débit de gaz EGR dans le moteur, tandis que la vanne de recirculation EGR-LP 39 est complètement ouverte, et selon un second mode de pilotage, conformément à l'invention, dans lequel le papillon de vannage 40 est utilisé à proximité d'une limite de pompage du compresseur pour générer un mouvement tourbillonnaire hélicoïdal des gaz admis à l'entrée du compresseur 22, de manière à repousser le pompage du compresseur 22. En effet, dans ce second mode de pilotage, en orientant correctement le papillon de vannage 40 par rapport à l'axe du conduit d'admission dans lequel il est disposé, le papillon de vannage 40 joue le rôle de déflecteur susceptible de générer une prérotation du fluide à l'entrée du compresseur 22. Cette pré-rotation modifie le triangle des vitesses, ce qui permet de renforcer la composante axiale dans la roue du compresseur et ainsi de s'opposer aux décollements aérodynamiques de l'écoulement à l'intérieur de la roue du compresseur. Typiquement, le papillon de vannage 40 est disposé à une distance comprise entre 2D et 10D de l'entrée du compresseur, où D désigne le diamètre du conduit d'admission où est disposé le papillon de vannage. Le phénomène de pompage est ainsi repoussé, ce qui permet d'améliorer les performances du moteur, qui sont sinon limitées par le pompage du compresseur. Dans ce second mode de pilotage du papillon de vannage 40, la vanne de recirculation EGR-LP 39 est alors complètement fermée (pas de recirculation des gaz EGR à l'admission) ou bien peut être légèrement ouverte (faibles taux de gaz EGR recirculés à l'admission) en fonction des besoins de dépollution du moteur.

La stratégie de commande va maintenant être décrite plus en détail en référence à la figure 2. Une première étape E0 consiste à déterminer si les conditions de fonctionnement du moteur requièrent une utilisation du papillon de vannage selon le premier ou le second mode de pilotage tels que décrits ci- dessus, soit une utilisation du papillon de vannage pour augmenter le taux d'EGR à l'admission ou une utilisation du papillon de vannage pour repousser le pompage du compresseur.

Les conditions de fonctionnement peuvent être essentiellement ramenées à la vitesse de rotation de l'arbre moteur (régime N du moteur) et à un indicateur de la charge du moteur, fonction du couple appliqué sur celui-ci, l'ensemble de ces deux paramètres définissant un point de fonctionnement du moteur. L'indicateur de la charge du moteur sur lequel est basée la stratégie de commande peut par exemple être défini par la pression moyenne effective (PME) du moteur.

Dans la mesure où il est nécessaire d'utiliser des forts taux d'EGR à faible charge moteur, il est possible de définir une valeur de seuil correspondant à une PME limite, nommée PMEvannage, au-dessus de laquelle le papillon de vannage ne sera plus utilisé pour vanner à l'admission, c'est-à-dire pour forcer l'introduction de gaz EGR au travers du circuit EGR-LP au niveau du conduit d'admission à l'entrée du compresseur, soit en sortie du circuit EGR-LP.

Ainsi, si on détermine que la PME du moteur est inférieure à cette valeur de seuil PME va nnage, on bascule dans le premier mode de pilotage E10, dans lequel le papillon de vannage 40 est utilisé pour augmenter le taux de gaz EGR T à l'admission. Dans ce cas, la vanne 3 de recirculation du circuit EGR-LP

38 étant commandée à l'état ouvert, on établit une valeur cible de taux d'EGR T egr eue e * tant qu'on vérifie dans une étape E1 1 les conditions suivantes :

- T < τ u et

- vanne de recirculation du circuit EGR-LP à l'état ouvert,

on commande dans une étape E12 l'ouverture du papillon de vannage pour augmenter le taux d'EGR jusqu'à ce que la valeur cible du taux d'EGR soit atteinte. On met en œuvre, dans une étape E13, une régulation du taux d'EGR r egr par la commande de l'ouverture du papillon de vannage 40, qui est maintenue tant que le taux d'EGR n'a pas atteint la valeur cible r egr cible d taux d'EGR. Pour ce faire, on définit une fonction qui détermine la nouvelle valeur de commande d'ouverture en fonction de l'écart entre le taux d'EGR et la valeur cible du taux d'EGR. Cette fonction utilise par exemple une régulation de type PID (Proportionnel, Intégral, Différentiel), visant à assurer une régulation optimale.

En revanche, si on détermine à l'étape E0 que la charge PME du moteur est supérieure à la valeur de seuil PME vann age, on bascule, dans ce cas, dans le second mode de pilotage E20, où le papillon de vannage 40 est cette fois utilisé pour repousser la limite de pompage du compresseur 22. On mémorise au préalable, dans une étape E21 , une table de couples de valeurs (Q p0 mpage, (P2/P1 ) P ompage), respectivement de débit de fluide circulant au travers du compresseur 22 et de taux de compression du compresseur 22, l'ensemble des couples de valeurs mémorisés correspondant aux points de fonctionnement du compresseur 22 définissant sa limite de pompage. Cette limite de pompage correspond aux points de la courbe C1 représentée à la figure 3 et correspond à la fin de la zone de fonctionnement stable du compresseur par rapport au champ compresseur qui représente les valeurs acceptables de taux de compression P2/P1 et de débit Q au travers du compresseur (en m 3 /s) pour le fonctionnement du compresseur. Les points de la courbe C1 correspondent donc à l'ensemble des points de fonctionnement du compresseur (Q p0 mpage, (P2/P1 ) p0 mpage) mémorisés dans la table, qui délimitent la zone de fonctionnement acceptable dans le champ compresseur. On cherche donc à éviter que le point de fonctionnement du compresseur soit décalé dans la zone de la limite de pompage C1 dans le champ compresseur ou dépasse même cette zone, autrement dit que le point de fonctionnement soit situé trop à gauche dans le champ compresseur illustré à la figure 3.

Les conditions de fonctionnement du compresseur 22 sont mesurées dans une étape E22 à l'aide des capteurs 26 et 27 de mesure de la pression et de la température en amont et en aval du compresseur et du débitmètre 28 du moteur. A chaque instant, le débit Q au travers du compresseur 22 est calculé à partir du débit Qair mesuré au niveau du débitmètre 28 du moteur et du débit de gaz EGR provenant du circuit EGR-LP 38. Les pressions P1 et P2 mesurées respectivement en amont et en aval du compresseur 22 permettent de calculer le rapport de compression P2/P1 .

La valeur du débit Q au travers du compresseur 22 pourra également être estimée à partir des pressions P1 , P2 et températures T1 , T2 mesurées en amont et en aval du compresseur 22, ce qui permettra dans ce cas de se passer du débitmètre 28.

A chaque instant, le couple de valeurs acquises (Q, P2/P1 ) à partir des valeurs mesurées par les capteurs, est comparé à la table mémorisée stockant l'ensemble des points de fonctionnement du compresseur (Q p0 mpage, (P2/P1 )p 0 mpage) l qui définissent la limite de pompage du compresseur, afin de détecter un risque de pompage du compresseur. Le risque de pompage est détecté lorsque le point de fonctionnement du compresseur correspondant au couple de valeurs acquises (Q, P2/P1 ) est situé trop à gauche dans le champ compresseur. Plus précisément, le couple de valeurs acquises (Q, P2/P1 ) de débit au travers du compresseur et de taux de compression du compresseur est corrélé à la table de couples de valeurs (Qpompage, (P2/P1 ) p0 mpage) définissant la limite de pompage C1 du compresseur, de façon à détecter l'une ou l'autre des conditions suivantes :

Q<k. Qpompage

(P2/P1 )>k'(P2/P1 ) pompage

Ainsi, la corrélation de la valeur acquise du débit au travers du compresseur à la table de couples de valeurs (Qpompage, (P2/P1 ) P om P age) définissant la limite de pompage C1 du compresseur met en œuvre la comparaison de la valeur acquise à une valeur de consigne de débit k.Q pompa g e qui correspond à la valeur Q p0 m P age mémorisée dans la table pour le taux de compression correspondant, affectée d'un coefficient k permettant d'ajuster une marge de sécurité, ou marge au pompage, par rapport à la limite de pompage C1 . Le coefficient k est choisi de préférence supérieur à 1 et inférieur ou égal à 1 ,1 et plus préférentiellement encore dans une plage de valeurs comprises entre 1 ,05 et 1 ,1 , de façon à ajuster la valeur du coefficient k à la marge au pompage que l'on souhaite obtenir.

De la même façon, la corrélation de la valeur acquise du taux de compression à la table (Qpompage, (P2/P1 ) P om P age) met en œuvre la comparaison de la valeur acquise à une valeur de consigne de taux de compression k'(P2/P1 ) pompag e, qui correspond à la valeur (P2/P1 ) pom page mémorisée dans la table pour le débit correspondant, affectée d'un coefficient k' permettant d'ajuster une marge de sécurité par rapport à la limite de pompage C1 . Le coefficient k' est choisi de préférence supérieur à 0,9 et inférieur à 1 , dans une plage de valeurs comprises par exemple entre 0,92 et 0,98, de façon à ajuster la valeur du coefficient k' à la marge au pompage que l'on souhaite obtenir.

De ce fait, un point de fonctionnement critique du compresseur peut être détecté avant que la limite de pompage du compresseur soit atteinte, c'est-à- dire qu'avant que le point de fonctionnement du compresseur soit décalé dans la zone de la limite de pompage du compresseur ou dépasse même cette zone. Lorsqu'un risque de pompage est détecté à l'étape E22 suite à la vérification de l'une ou l'autre des deux inégalités ci-dessus, considérant le point de fonctionnement courant du compresseur dans le champ compresseur par rapport à la limite de pompage mémorisée, on passe dans une étape E23 dans laquelle on contrôle l'ouverture du papillon de vannage 40 de telle sorte à éloigner le point de fonctionnement du compresseur de la limite de pompage.

Pour ce faire, on commande l'ouverture du papillon de vannage dans une position donnée par une cartographie préétablie fournissant une valeur d'angle d'ouverture du papillon de vannage en fonction de valeurs de couples de débit au travers du compresseur et de taux de compression du compresseur. Ladite position d'ouverture du papillon est définie de manière à améliorer la composante débitante du triangle de vitesses au travers du compresseur de manière à ce que le débit Q au travers du compresseur redevienne supérieur à k.QpQ m p a g e .

Par contre, lorsqu'aucun risque de pompage n'est détecté à l'étape E22, on maintient le papillon de vannage 40 en position complètement ouverte, à l'étape E24.