Brevet FR2592685A1 — publié le 19870710

L'invention concerne un procédé de dosage du carburant fourni à un moteur à combustion interne par au moins un injecteur commandé par un calculateur électronique associé à une sonde de détection de la composition des gaz d'échappement. Des sondes de ce type sont déjà largement utilisées pour asservir à la composition des gaz d'échappement la richesse du mélange délivré au moteur. On les appelle sonde à oxygène ou sonde lambda (sonde t ). Il siagit d'un capteur dont la tension de sortie peut basculer en-tre un niveau haut (mélange riche) et un niveau bas (mélange pauvre) situés de part et d'autre d'un seuil correspondant au rapport stoechiométrique (richesse 1"), Le signal de sortie de la sonde A est mis en forme dans le calculateur électronique dtinjection et l'information logique qui en résulte est représentée à la figure 2 : par convention, on attribue à ce signal la valeur "+1" lorsqu'il est au niveau haut et la valeur "-1" lorsqu'il est au niveau bas. La régulation adaptée à ce genre d'informa- tion est la superposition d'une régulation du type proportionnel H et d'une régulation du type intégral I (Fig. 3). La correction proportionnelle permet d'ac crotte la fréquence de régulation tandis que la correction intégrale permet plus particulièrement de passer d'un point de fonctionnement à un autre adapté différemment en richesse, c'est-à-dire de faire face à une désadaptation de richesse. Une fréquence de régulation élevée est souhaitable pour assurer une bonne efficacité dans le cas où le système d'échappement du moteur est équipé d'un catalyseur destiné à réduire les émissions de composants indésirables (polluants) des gaz d'échappement, mais on ne peut, pour l'obtenir, accrortre impunément la valeur des corrections tant intégrale que proportionnelle. Les excursions de richesse deviendraient telles qu'elles provoqueraient des instabilités dans le fonctionnement du moteur, des ratés de combustion, des pompages aux faibles charges et au ralenti. Un compromis doit donc être en permanence trouvé entre fréquence de régulation, excursions de richesse et rapidité d'adaptation pendant les phénomènes transitoires. Dans les procédés connus de régulation par sonde )L, la correction intégrale est linéaire. Lorsque le système de régulation est bien centré, ctest-à-dire que le moteur fonctionne autour de la richesse 1, une correction intégrale de pente faible favorise la réduction des émissions de composants polluants. Par contre, dans le cas d'une désadaptation de richesse, le système de régulation mettra d'autant plus de temps à retrouver une bonne valeur de richesse que la pente est faible. Pour tenter de résoudre ce problème, il est déjà connu d'augmenter la pente de la correction intégrale si la sonde ; n'a pas changé d'état dans un certain délai après son dernier basculement. La demande de brevet français 83 10838 décrit une telle solution ainsi que certains perfectionnements qui y ont été apportés. Toutefois, ce compromis pente faible, pente forte" n'est pas idéal : tout d'abord, il se produit soudainement un changement brutal de pente qui ne correspond à aucun phénomène physique lié au fonctionnement du moteur et il est par ailleurs nécessaire d'avoir un délai de passage en pente forte assez important pour éviter de mettre cette dernière en oeuvre pour de petites désadaptations en richesse. Bien entendu, il est concevable de recourir à une régulation intégrale à plusieurs pentes, mais ceci alourdirait considérablement le programme implanté dans le calculateur. L'invention vise à fournir un procédé perfectionné de régulation à sonde 3 du type proportionnel/ intégral qui ne présente pas cet inconvénient. A cet effet, elle a pour obJet un procédé de dosage du carburant fourni à un moteur à combustion interne par au moins un injecteur commandé par un calculateur électronique associé à une sonde susceptible de prendre l'un ou l'autre de deux états fonctions de la composition des gaz d'échappement, suivant lequel le cal culateur électronique détermine, en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur, un temps nominal d'ouverture de l'injecteur et apporte à ce temps nominal une double correction de type proportionnel et intégral fonction de l'étant de la sonde et du délai écoulé depuis son dernier basculement, caractérisé en ce quton apporte au temps nominal une correction intégrale dont le gain est une fonction croissante du délai écoulé depuis le dernier basculement de la sonde. De préférence, ladite fonction croissante est de type parabolique. Le délai peut être représenté par le temps écoulé, le nombre de coups d'injection réalisés ou le nombre de tours ou de fractions de tours effectués par le moteur depuis le dernier basculement de la sonde. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de sa réalisation donné uniquement à titre d'exemple et illustré par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma bloc d'un système d'injection pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention ; - la figure 2 illustre le signal de sortie mis en forme de la sonde à oxygène de la figure 1 ; - la figure 3 illustre un signal de régulation classique du type "proportionnel-intégral" à deux pentes - la figure 4 illustre le signal de régulation obtenu conformément au procédé de l'invention ;; - la figure 5 est un graphique montrant, en fonction de l'écart par rapport à la richesse 1, les émissions de monoxydes de carbone d'un moteur à combustion interne à régulation classique (pente faible-pente forte) et conforme à l'invention respectivement; et - la figure 6 est un organigramme de fonctionnement du calculateur dtinjection pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Le schéma bloc de la figure 1 montre un moteur à combustion interne à allumage commandé 1 équipé d'un injecteur 2 cSté admission 3 et d'un catalyseur 4 d'épuration des gaz d'échappement c8té échappement 5. L'injecteur 2 est commandé par un microcalculateur programmé 6 par l'intermédiaire d'un circuit de puissance 7. Le microcalculateur 6 détermine le temps nominal Tin d'ouverture de l'injecteur 2 en fonction de la pression d'air mesurée par un capteur de pression 8 placé côté admission 3 et de la vitesse de rotation du moteur. Cette dernière information est délivrée par un capteur 9 devant lequel défilent les dents d'une cible 10 solidaire en rotation du vilebrequin du moteur. La cible 10 peut Btre également pourvue d'un ou plusieurs accidents placés dans une position angulaire prédéterminée pour fournir une information de position angulaire par l'intermédiaire du capteur 9, ou une deuxième cible associée à un capteur supplémentaire peuvent etre prévus à cet effet. Le temps nominal Tin peut être corrigé par le microcalculateur 6 en fonction d'autres informations telles que la température de l'air atmosphérique, la température de l'eau de refroidissement du moteur, etc... qu'il reçoit éventuellement sur des entrées auxiliaires 12. Le temps nominal Tin est également corrigé à partir de l'information delivrée par une sonde lambda () ) 11 disposée cSté échappement 5, entre le moteur 1 et le catalyseur 4. Le signal de sortie de la sonde A présente, après mise en forme dans le microcalculateur 6, l'allure représentée à la figure 2 : les niveaux haut et bas de ce signal SA correspondent respectivement à des richesses supérieure et inférieure au rapport stoechiométrique (richesse ni"). Des valeurs numériques "+1" et "-1" sont affectées respectivement à ces niveaux haut et bas. On considèrera dans la suite que l'ensemble décrit à la figure 2 concerne un moteur à quatre cylindres comportant un seul injecteur s'ouvrant pendant un temps Ti à chaque demi-tour du moteur. Cependant, il doit titre compris que l'invention n'est nullement limitée à cet exemple spécifique et s'applique à tout type de moteur à allumage commandé, quel que soit le nombre de cylindres et d'injecteurs qui l'équipent.De même, les paramètres de calcul du temps nominal Tin d'ouverture de l'injecteur 2 sont donnés uniquement à titre d'exemple et l'on peut, entre autres, utiliser un capteur de débit d'air au lieu du capteur de pression 8 côté admission 3e Le temps Ti d'ouverture de l'injecteur 2 calculé par le microcalculateur 6 est donné par la formule suivante : Ti = Tin(1 + &alpha;cl) + Tio (1) où :: K - Tin représente le temps nominal d'ouverture calculé en fonction des paramètres principaux et auxiliaires de fonctionnement du moteur mentionnés plus haut ; - Tio est le temps nécessaire pour que l'injecteur commence à débiter après son excitation par le cir cuit de puissance 7 ; - &alpha;cl est le coefficient de régulation par sonde - K est un coefficient de valeur prédéterminée en fonc tion de la dynamique désirée sur la correction de Tin. Dans le cas d'un microcalculateur huit bits, on peut prendre K = 256 et &alpha;cl peut varier entre O et 256, sa valeur nominale étant 128. Par conséquent la formule (1) peut s'écrire : &alpha;cl Ti = Tin (1 + 256 ) + Tio, &alpha;cl le terme 1 + 25b pouvant varier entre la valeur 1 (cl = O) et la valeur 2 (&alpha;cl = 256), la valeur nominale étant de 1,5 ( cl = 128). Le coefficient Ocol détermine les corrections proportionnelle et intégrale et s'exprime par : o(cl = &alpha;(cl (n-1) - H (S k (n) - s;L (n-1)) - nG SX (n) (2) où :-n représente le nombre de demi-tours effectués par le moteur depuis le dernier basculement de la sonde 'kîî ; - H est un coefficient fixe ou variable déterminant l'amplitude de la correction proportionnelle - G est un coefficient fixe prédéterminé intervenant dans la détermination du gain de la correction in tégrale. Comme le terme S) (n) - SA (n-1) est nul si la sonde ne bascule pas entre le demi-tour n-l et le demi-tour n, on peut écrire : &alpha;cl(n) = &alpha;cl(o) - H (S# (n) - S# (n-1) Par conséquent, si l'on appelle le terme de correction intégrale, on a : I' = n(n + 1) G.S#(n) 2 On constate que le gain de la correction intégrale I' est une fonction croissante, et plus précisément une fonction parabolique du délai, exprimé en nombre de demi-tours moteur, qui s'est écoulé depuis le dernier basculement de la sonde. La figure 4 montre l'allure de cette correction et l'on peut voir, par comparaison avec la figure 3 où l'on passe d'une correction linéaire en pente faible P1 à une correction en pente forte P2 après nO demi-tours moteur, que l'effet de la correction intégrale I' est progressif et non discontinu et répond parfaitement à la nécessité d'une faible correction pour les petites excursions autour de la richesse 1 et d'une correction importante pour les désadaptation de richesse. La figure 6 illustre des résultats d'essais menés sur un mdme moteur en utilisant une correction intégrale parabolique (courbe en trait plein) et une correction intégrale à deux pentes (courbe en traits interrompus).. On y constate que les émissions de monoxyde de carbone exprimées en unités relatives de masse de monoxyde de carbone en fonction des écarts A de richesse par rapport à la richesse 1 sont considérablement réduites dans le cas de la correction intégrale parabolique lors d'une forte augmentation de richesse due à une accélération0 L'organigramme de la figure 5 présente les étapes d'un programme permettant de mettre en oeuvre le procédé de dosage décrit au moyen du microcalculateur 6 de la figure 1. A chaque point mort haut (PMH) détecté (étape 20), on calcule un nouveau temps d'injection nominal Tin (étape 21). On effectue ensuite un test (étape 22) pour déterminer si la sonde a changé d'état au cours du dernier demi-tour : - dans l'affirmative, on initialise à zéro la valeur n représentant le nombre de demi-tours décrits par le moteur depuis le dernier basculement de la sonde (étape 23) ; - dans la négative, on incrémente d'une unité la valeur n (étape 24). Les étapes 23 et 24 conduisent toutes deux à l'étape 25 de calcul du coefficient o(cl, suivie de l'étape 26 de calcul du temps Ti d'ouverture de l'injecteur. Le programme de calcul du temps d'injection est alors terminé et reste dans l'attente de l'apparition du point mort haut (PMH) suivante Bien entendu l'invention n'est as limitée au seul mode de réalisation décrit et des corrections intégrales à gain croissant autre que parabolique peuvent être mises en oeuvre. De plus cette correction intégrale peut être combinée avec une correction proportionnelle d'amplitude variable comme décrit dans la demande de brevet précitée. REVENDICATIONS 1. Procédé de dosage du carburant fourni à un moteur à combustion interne par au moins un injecteur commandé par un calculateur électronique associé à une sonde susceptible de prendre l'un ou l'autre de deux états fonctions de la composition des gaz d'échappement, suivant lequel le calculateur électronique détermine, en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur, un temps nominal d'ouverture de l'injecteur et apporte à ce temps nominal une double correction de type proportionnel et intégral fonction de l'état de la sonde et du délai écoulé depuis son dernier basculement, caractérisé en ce qu'on apporte au temps nominal (Tin) une correction intégrale dont le gain est une fonction croissante du délai écoulé depuis le dernier basculement de la sonde (11). 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite fonction croissante (n(n+l) . G) est de type parabolique. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit délai est représenté par le nombre de coups d'injection effectués depuis le dernier basculement de la sonde. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit délai est représenté par le nombre de tours ou de fractions de tours (n) effectués par le moteur depuis le dernier basculement de la sonde (il),