Brevet FR2694340A1 — publié le 19940204

"Procédé de dosage du carburant pour un moteur à combustion interne en liaison avec un démarrage à chaud. Etat de la technique - L'invention concerne un procédé pour l'amélioration du comportement en marche d'un moteur à combustion interne après un démarrage à chaud, par exemple après une courte interruption du fonctionnement du moteur à combustion interne. A l'arrêt, après un fonctionnement précédent, un moteur à combustion interne échauffe son environnement, dans lequel sont en particulier concernés les éléments qui amènent le carburant tels que les soupapes d'injection et les canalisations Des15 bulles de vapeur qui peuvent se former dans ces conditions, conduisent lors du démarrage suivant à une alimentation insuffisante en carburant du moteur à combustion interne, c'est-à-dire à un appauvrissement indésirable du mélange La conséquence en est20 l'instauration d'un comportement altéré du moteur lors du démarrage et au ralenti Les relations entre les conditions de démarrage à chaud et la formation de bulles de vapeur dans des systèmes de carburant, ont fait l'objet de publications, par exemple dans le25 document EP O 365 714. Des procédés connus prévoient une compensation de l'appauvrissement indésirable du mélange par un enrichissement commandé en fonction des températures du moteur à combustion interne et de l'air d'admission Au fur et à mesure que le temps augmente jusqu'au démarrage à chaud, on réduit cet enrichissement commandé et on le ramène finalement à zero. Cette mesure est avant tout appropriée pour la compensation d'appauvrissements survenant peu de temps après un démarrage, étant noté que en peu de temps, on désigne un intervalle de temps de l'ordre de grandeur d'une minute En outre, on connaît la stabilisation du ralenti au moyen d'une vitesse de rotation relevée au ralenti. Le montant et la durée de l'appauvrissement indésirable du mélange par la formation de bulles de vapeur, sont influencés, d'une part, par la géométrie de la disposition du moteur à combustion interne et des éléments qui amènent le carburant et, d'autre part, par la qualité du carburant employé. La géométrie particulièrement critique existe par exemple dans le cas d'un moteur en V, dans lequel des soupapes d'injection et des canalisations de carburant se trouvent entre les deux lignes de cylindres et sont recouvertes vers le haut par la pipe d'admission Du fait de cette disposition, le passage de la chaleur sur le trajet suivi par le carburant est, d'une part, facilité et en même temps cela empêche le refroidissement du trajet suivi par le carburant par convection. Des essais ont montré qu'en particulier, dans ces conditions, on rencontrait après un démarrage à chaud, également de forts appauvrissements du mélange, dépassant lambda = 1 5 au-delà d'une durée de quelques minutes, appauvrissements qui s'accompagnent de fortes oscillations de la valeur lambda. L'enrichissement commandé selon l'état de la technique, ne peut compenser qu'incomplètement les altérations du mélange qui se produisent en raison de l'étendue dans laquelle les différentes sortes possibles de carburant peuvent donner lieu à la formation de bulles de vapeur. L'invention a pour objet d'indiquer un procédé amélioré pour compenser le problème mentionne après un démarrage à chaud d'un moteur à combustion interne Ce problème est résolu par un procédé pour le dosage de carburant dans un moteur à combustion interne, dans lequel on forme une valeur de base pour le dosage du carburant en fonction des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne et on la superpose, au moins de temps en temps, à un facteur de régulation, se basant sur le signal d'une sonde lambda, et dans lequel ensuite, on introduit des moyens de compensation des altérations du mélange dûes au démarrage à chaud lorsque, lors d'une mise en route du moteur à combustion interne, sont remplies des conditions déterminées caractérisant un démarrage à chaud, procédé caractérisé en ce que ces moyens comprennent au moins une modification des paramètres caractéristiques de la régulation lambda. Selon d'autres développement avantageux de l'invention, il est prévu que: Un démarrage du moteur à combustion interne vaut alors comme démarrage à chaud, quand on a déterminé, en liaison avec le démarrage, qu'au moins la température du moteur à combustion interne ou la température de l'air d'admission dépasse des valeurs de seuil prédéterminées. L'on accroit au moins l'une des grandeurs suivantes de la régulation lambda plage de réglage la quote part intégrale la quote part proportionnelle ou la quote part différentielle. L'on compare une valeur se basant sur le facteur de régulation du système asservi à une valeur de seuil prédéterminée et en l'on introduit l'un des moyens suivants lors du dépassement de la valeur de seuil: augmentation de la vitesse de rotation au ralenti débranchement de charges existant éventuellement, telles que l'entraînement d'installation de climatisation, ébranchement de grandeurs perturbatrices existant éventuellement, telles que le retour en arrière des gaz d'échappement et la mise à l'atmosphère du réservoir. Après un démarrage à chaud, avec une sonde lambda qui n'est pas en état de fonctionner, on recourt à des moyens pour activer de façon accélérée, la régulation lambda. L'on prend au moins l'un des moyens suivants: augmentation de la vitesse de rotation au ralenti, réglage de l'allumage vers un instant retardé d'allumage, déplacement dans le sens de l'avance de l'instant d'utilisation de la régulation lambda, et l'on réalise en complément un enrichissement commandé du mélange. Grâce à l'utilisation selon l'invention de la régulation lambda pour l'enrichissement, on peut remédier de la façon voulue à un appauvrissement Au contraire de l'état de la technique, on ne procède d'un enrichissement que dans le cas d'appauvrissements détectés Comme il ne faut pas recouvrir la largeur de bande du régime de vaporisation de toutes les sortes possibles de carburant par un facteur moyenne d'enrichissement, il est possible d'avoir des facteurs d'enrichissement largement plus grands dans le cas de forts appauvrissements Comme autre avantage, on obtient, en liaison avec un exemple de réalisation de l'invention l'avantage que des moyens additionnels, tel que l'augmentation de la vitesse de rotation au ralenti ne sont seulement introduits que quand il y a effectivement des problèmes de marche au ralenti à chaud Comme ceux-ci ne surviennent que relativement rarement et doivent être sélectionnés à l'aide du procédé selon l'invention, on peut employer d'une façon largement plus drastique que jusqu'ici, le moyen consistant à augmenter la vitesse de rotation au ralenti Les fonctionnement selon l'invention ne requièrent, dans le cas des systèmes modernes de commande de moteurs, aucun coût supplémentaire de matériels Au contraire, l'introduction de ces fonctions est possible sans problème, en modifiant l'appareil de commande. Dessins - Des exemples de réalisation du procédé selon l'invention sont représentés sur les dessins et vont être expliqués dans la description qui va suivre. la figure 1 montre un moteur à combustion interne avec différents composants utilisés dans leur fonction, la figure 2 représente un appareil de commande avec son mode de fonctionnement de principe, la figure 3 montre un schéma fonctionnel de l'invention selon une représentation par blocs, les figures 4 a, 4 b, 4 c illustrent les effets de l'invention à partir du déroulement des signaux, la figure 5 représente un autre exemple de réalisation sous forme de schéma fonctionnel, les figures 6 a, 6 b, montrent un schéma fonctionnel avec les séquences appropriées pour la réalisation du procédé selon l'invention. Description des exemples de réalisation - La figure 1 montre un moteur à combustion interne 1 avec une pipe d'admission 2, une soupape d'injection 3, un détecteur 4 pour détecter la température Ta de l'air d'admission, un clapet d'étranglement 5, un dispositif de réglage du ralenti 6, un moyen 7 pour détecter le débit d'air Q, qui est apporté au moteur à combustion interne, un détecteur 8 pour la vitesse de rotation N du moteur à combustion interne, un détecteur 9 pour détecter la température Tmot du moteur à combustion interne, un tuyau d'échappement 10 avec un détecteur de gaz d'échappement 11, un clapet de retour 12 des gaz d'échappement, une conduite 13 de retour des gaz d'échappement, des pièces d'un système d'allumage 14 et un dispositif de commande 15. La figure 2 représente l'appareil de commande connu 15 sous la forme de blocs fonctionnels. Des signaux sont par exemple envoyés par les détecteurs représentés à la figure 1 à un bloc d'entrée 16 Un bloc de sortie 17 délivre par exemple des impulsions de commande pour les soupapes d'injection, le dispositif d'allumage, le retour des gaz d'échappement, le dispositif de réglage du ralenti et parmi d'autres, d'autres dispositifs, tels qu'un dispositif de mise à l'atmosphère du réservoir Entre les deux blocs est branchée une unité de calcul 18 qui fonctionne selon un programme qui est déposé dans la mémoire 19 La mémoire 19 contient, en outre, des données qui sont utilisées pour le fonctionnement du moteur à combustion interne, par exemple des champs caractéristiques pour les instants de l'injection ou des paramètres de réglage, qui sont adressés par des paramètres de fonctionnement, tels que la charge ou la vitesse de rotation. Le dispositif représenté constitue le cadre technique dans lequel l'invention va s'appliquer Le fonctionnement de ce dispositif, connu de l'homme de l'art, ne va être expliqué qu'aux endroits o il est concerné par l'invention ou est modifié du fait de celle-ci. L'objet de l'invention ressort de la figure 3, qui montre un exemple de réalisation de l'invention sous forme de blocs fonctionnels Le bloc 1 symbolise le moteur à combustion interne ainsi que d'autres composants, en particulier des soupapes d'injection et des détecteurs, non représentés ici, de façon explicite Les autres blocs correspondent à des fonctions selon la liste suivante: Bloc 20: détection d'un démarrage à chaud Bloc 21: formation d'un facteur de régulation pour la régulation lambda Bloc 22: formation d'un signal de dosage du carburant Bloc 23: préparation d'un premier jeu de paramètres de réglage pour la régulation lambda Bloc 24: préparation d'un deuxième jeu de paramètres de réglage pour la régulation lambda Commutateur 25: pour le passage du premier jeu au second jeu de paramètres de réglage. En fonctionnement normal, c'est-à-dire dans le cas d'une régulation lambda prête à fonctionner sans conditions de démarrage à chaud, le dispositif de réglage (bloc 21) forme, à partir d'un signal qui caractérise la composition des gaz d'échappement, une sortie réponse FR Celle-ci formée dans le bloc 22, par exemple avec une valeur de base tp, à partir de valeurs pour la charge Q et la vitesse de rotation n, est transformée de façon multiplicative en un signal de dosage du carburant, dans cet exemple à un instant d'ouverture ti d'une soupape d'injection 3. L'évolution dans le temps de la sortie réponse FR est essentiellement déterminée de façon notoire par les valeurs des paramètres de réglage, par exemple les fractions proportionnelles, intégrales ou différentielles d'un dispositif de régulation à triple action PID (proportionnelle, intégrale et différentielle) ainsi que les limites supérieures et inférieures de la saisie de régulation. Comme sur une régulation on pose des exigences habituelles contraires, telles qu'une aptitude à réagir vite et une faible tendance aux oscillations de réglage, la conception des paramètres de réglage pour le fonctionnement normal du moteur à combustion interne constitue toujours un compromis. Dans le cas de l'objet selon l'invention, on modifie ces paramètres déterminés pour le fonctionnement normal du moteur à combustion interne, dans le cas d'un démarrage à chaud. Pour cela, on vérifie d'abord dans le bloc après un démarrage du moteur à combustion interne si des conditions caractéristiques pour un démarrage à chaud sont remplies Pour cela on amène, dans l'exemple de réalisation représenté, les températures du moteur à combustion interne Tmot et de l'air d'admission Ta au bloc 20 et on les compare aux valeurs de seuil prédéterminées. Dans ce cas, il peut être avantageux de coupler la valeur de seuil pour la température de l'air d'admission à la valeur, qui a été mesurée lors de l'arrêt du moteur à combustion interne De façon connue, la valeur mesurée dans la zone de la pièce d'admission pour la température de l'air d'admission, augmente d'abord après un arrêt du moteur à combustion interne chaud Si l'on détermine lors du nouveau lancement suivant du moteur à combustion interne une augmentation de la température, qui est supérieure par exemple à 120 C, ceci vaut comme critère pour un démarrage à chaud. Dans le cas o a été détecté un démarrage à chaud, le bloc 20 déclenche une modification de la position de commutation de l'organe de commutation 25, qui relie, soit le bloc 23, soit le bloc 24 au régulateur 21 En outre, une adaptation éventuellement disponible de la régulation lambda est bloquée et, entre autres, l'enrichissement, connu, commandé, du mélange est en complément déclenché, les deux étapes qui viennent d'être mentionnées n'étant pas représentées sur les dessins par souci de clarté. La fonction de chacun des deux blocs 23 et 24 prise individuellement, consiste respectivement à tenir à disposition un jeu de paramètres de réglage qui soient opérationnels dans le cas o le moyen de commutation 25, dans le régulateur 21, prend la position de commutation correspondante Le concept de paramètres de réglage désigne ici les fractions P, I et D d'un régulateur PID ainsi que les valeurs des limites de la saisie supérieure et inférieure de réglage. Par exemple, le bloc 23 peut délivrer le jeu de paramètres de réglage pour le fonctionnement normal du moteur à combustion interne, pendant que le bloc 24 tient à disposition des valeurs spéciales adaptées aux conditions de démarrage à chaud. Aussi bien le type que l'action de la modification devient clair à partir des évolutions des signaux des figures 4 a, 4 b et 4 c. La figure 4 a montre une évolution typique de la valeur lambda, telle qu'elle peut se produire après un démarrage à chaud, quand on ne peut, en aucune façon, prendre des contre-mesures à la suite d'un démarrage à chaud. La figure 4 b montre une réaction typique du facteur de régulation FR, telle qu'elle se produit dans les mêmes conditions en fonctionnement normal dans le cas d'une régulation lambda prête à fonctionner avec des paramètres de régulation fixés pour le fonctionnement normal Ni la largeur de bande de la saisie de réglage, allant ici de FR = 0,8 à FR = 1,2, ni la vitesse de régulation, déterminée par la hauteur des sauts proportionnels p et la pente de l'intégrateur I = tang a, ne sont adaptés aux dérangements massifs causés par la formation de bulles de vapeur En fonction des conditions représentées, le régulateur va peu après la survenance des bulles de vapeur, à sa limitation supérieure, pour laquelle on a, à titre d'exemple, supposé que FR = 1,2. Comme on l'a déjà remarqué ci-dessus, un enrichissement commandé n'est que peu appliqué du fait de la largeur de bande du régime de vaporisation de toutes les sortes de carburant, en comparaison de l'inadaptation qui subsiste de l'ordre du facteur 0,3, que l'on a, dans cet exemple, comme différence entre les montants du dérangement ( 1,5) et la réaction maximale de régulation ( 1,2). La figure 4 c montre les effets du procédé selon l'invention Après avoir détecté un démarrage à chaud à l'instant t O, les paramètres de régulation modifiés entrent en action La vitesse de régulation augmentée, que l'on peut détecter sur des valeurs il accrues de I = tang a et de p, permet une réaction relativement rapide aux perturbations causées par la formation de vapeur La zone de régulation agrandie permet à la régulation de régler l'écart important, à plus long terme sur des valeurs allant jusqu'à lambda = 1,5. La figure 5 montre un autre exemple de réalisation du procédé selon l'invention, élargie à deux fonctions vis-à-vis de l'objet montré en figure 3 La première extension est imaginée pour le cas d'un démarrage à chaud pour une régulation lambda non préparée en ordre de marche Dans ce cas, des mesures sont prises pour atteindre rapidement un ordre de marche. Il est connu par exemple de ne laisser seulement partir le début de la régulation après un démarrage, que quand la sonde lambda délivre une tension de signal suffisamment élevée Les blocs 26 et 27 représentent des commutateurs à valeur de seuil, qui ne transmettent ce signal que lorsque la valeur de seuil a été franchie sur le régulateur 21 La liaison qu'on a représentée entre le moteur à combustion interne et le régulateur 21 constitue le trajet de transmission du signal à la sonde lambda La position qui a été dessinée pour le moyen de commutation 28 correspond au fonctionnement normal sous conditions de démarrage à chaud Dans ce cas, le signal de la sonde lambda doit atteindre une amplitude relativement élevée, avant que la régulation ne soit autorisée. Dans ce cas, on part du fait qu'une commande, dans ces conditions, fournit d'abord de meilleurs résultats, par exemple en ce qui concerne le régime du moteur à combustion interne ou la qualité des gaz d'échappement. Selon l'invention, on autorise, dans le cas de démarrage à chaud, une régulation déjà dans le cas d'une amplitude de signal relativement plus faible. Pour cela on amène le signal de la sonde lambda via le commutateur 28 commandé par le bloc 20 de détection du démarrage à chaud, dans cet exemple de réalisation, à un deuxième commutateur 27 à valeur de seuil et on le compare avec une valeur de seuil abaissée de façon correspondante Quoique ce signal de tension ne convienne en fonctionnement normal que de façon conditionnelle, il fournit dans le cas des appauvrissements élevés, oscillant en montant et en durée, par exemple en fonction de la qualité du carburant, les meilleurs résultats en cas de démarrage à chaud par comparaison à une commande. La manière de procéder décrite peut aussi s'appliquer, dans le cas d'autres procédés, pour détecter si le système est prêt à fonctionner Dans ce cas, il est essentiel que le critère de disponibilité soit atténué de telle façon que le point d'utilisation de la régulation soit atteint en cas de démarrage à chaud relativement plus tôt. En outre, on peut recourir à d'autres mesures pour rendre de façon accélérée le système prêt à fonctionner, en chauffant la sonde lambda, comme le fait de déplacer l'allumage dans le sens de l'avance ou du retard ou l'augmentation de la vitesse de rotation au ralenti. La deuxième fonction d'élargissement représentée par les blocs 28 et 29 doit alors garantir le fonctionnement du moteur à combustion interne, quand par exemple survient un fort appauvrissement quand le moteur à combustion interne tourne au ralenti. Le bloc 28 représente symboliquement une interrogation de valeur de seuil, au cours de laquelle on compare le facteur de régulation FR avec une valeur de seuil prédéfinie, de correction de la pauvreté du mélange, valeur qui est supérieure à 1 Si la formation de bulles de vapeur conduit à un appauvrissement si élevé que le facteur de correction (FR > 1) fractionne la valeur de seuil mentionnée, le bloc fonctionnel 29 est alors activé. Le bloc 29 représente, de façon symbolique, les moyens qui augmentent le couple de rotation du moteur à combustion interne Ceci peut arriver par exemple au moyen d'une augmentation de la vitesse de rotation au ralenti, d'une variation de l'angle d'allumage, mais aussi en débranchant des charges, comme par exemple une installation de climatisation existant éventuellement ou en débranchant des grandeurs perturbantes comme la mise à l'atmosphère du réservoir. Le schéma fonctionnel selon la figure 6 a montre les étapes appropriées pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, des étapes étant ici aussi incorporées, qui sont mises en oeuvre dans le cadre des exemples de réalisation alternatif selon la figure 5. Après un démarrage d'un moteur à combustion interne, on détermine d'abord dans une séquence Si, si sont remplies des conditions caractéristiques pour un démarrage à chaud Comme on l'a déjà décrit davantage ci-dessus, on peut comparer pour cela par exemple la température du moteur à combustion interne Tmot et la température de l'air d'admission Ta à des valeurs de seuil prédéfinies S'il n'y a pas de démarrage à chaud, le programme bifurque sur le fonctionnement normal, c'est-à-dire sur un programme connu de commande de moteur S'il y a par contre, démarrage à chaud, on définit dans une séquence 52, un instant t H, qui indique au cours du développement ultérieur du programme, le temps qui s'est écoulé depuis le démarrage Ensuite, au cours de la séquence 53, on réduit le seuil à partir duquel on utilise le signal de la sonde lambda pour la régulation Ces séquences correspondent au fonctionnement représenté, de façon symbolique par les blocs 26 et 27 de la figure 5. Lors de la séquence suivante 54, a lieu une interrogation quant à la disponibilité de la sonde lambda à entrer en fonctionnement Si la sonde n'est pas prête à fonctionner, on déclenche lors d'une séquence 55, une fonction de chauffage de la sonde, par exemple une augmentation de la vitesse de rotation au ralenti, un déplacement de l'allumage dans le sens du retard ou une combinaison de ces deux mesures Si la régulation de la sonde est prête à fonctionner, on débranche lors d'une séquence 56 une adaptation éventuellement disponible de la régulation lambda avant que ne suive, au cours d'une séquence 57, la modification, essentielle selon l'invention, de paramètres de régulation comme on l'a décrite en liaison avec les figures 3 et 4. La séquence 58 sert à détecter une correction d'appauvrissement correspondant à la fonction du bloc 28 qu'on peut voir sur la figure 5. Si la valeur de delta lambda est plus grande qu'une valeur de seuil prédéterminée, le couple de rotation du moteur à combustion interne est influencé au cours d'une séquence 59, comme on l'a expliqué en relation avec le bloc 29 de la figure 5. Dans la séquence 51 O, on vérifie si il s'est écoulé depuis le démarrage à chaud du moteur à combustion interne un temps maximal t HO, après lequel on bifurque vers le fonctionnement normal Si ce temps n'est pas encore atteint, on répète la bande à partir des séquences 58 et 59, en revenant éventuellement sur les mesures prises pour augmenter le couple de rotation du moteur à combustion interne quand la correction d'appauvrissement après la séquence 58 tombe de nouveau au- dessous de la valeur de seuil mentionnée. La figure 6 b montre avec la séquence Sll, le déclenchement d'un enrichissement commandé pour compenser l'appauvrissement du mélange survenant à court terme après un démarrage à chaud, du moteur à combustion interne Ce procédé connu peut, comme on l'a indiqué par les repères A et B à la figure 6 a, être utilisé en complément dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le dosage de carburant dans un moteur à combustion interne, dans lequel on forme une valeur de base pour le dosage du carburant en fonction des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne et on la superpose, au moins de temps en temps, à un facteur de régulation, se basant sur le signal d'une sonde lambda, et dans lequel ensuite, on introduit des moyens de compensation des altérations du mélange dûes au démarrage à chaud lorsque, lors d'une mise en route du moteur à combustion interne, sont remplies des conditions déterminées caractérisant un démarrage à chaud, procédé caractérisé en ce que ces moyens comprennent au moins une modification des paramètres caractéristiques de la régulation lambda. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un démarrage du moteur à combustion interne vaut alors comme démarrage à chaud, quand on a déterminé, en liaison avec le démarrage, qu'au moins la température du moteur à combustion interne (Tmot) ou la température de l'air d'admission (Ta) dépasse des valeurs de seuil prédéterminées. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on accroit au moins l'une des grandeurs suivantes de la régulation lambda: plage de réglage la quote part intégrale la quote part proportionnelle ou la quote part différentielle. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on compare une valeur se basant sur le facteur de régulation du système asservi à une valeur de seuil prédéterminée et en ce que l'on introduit l'un des moyens suivants lors du dépassement de la valeur de seuil: augmentation de la vitesse de rotation au ralenti débranchement de charges existant éventuellement, telles que l'entraînement d'installation de climatisation, débranchement de grandeurs perturbatrices existant éventuellement, telles que le retour en arrière des gaz d'échappement et la mise à l'atmosphère du réservoir. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'après un démarrage à chaud, avec une sonde lambda qui n'est pas en état de fonctionner, on recourt à des moyens pour activer de façon accélérée, la régulation lambda. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on prend au moins l'un des moyens suivants: augmentation de la vitesse de rotation au ralenti, déplacement de l'allumage vers un instant retardé d'allumage, déplacement dans le sens de l'avance de l'instant d'utilisation de la régulation lambda. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on réalise en complément un enrichissement commandé du mélange.