Brevet FR2722568A1 — publié le 19960119

" Procédé pour former un signal simulé en ce qui concerne une température dans le système des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne ". Etat de la technique. L'invention concerne un procédé pour former un signal simulé en ce qui concerne une température dans le système des gaz d'échappement d'un véhicule à moteur et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. On connaît par le document prépublié DE 43 38 342 un procédé et un dispositif pour former un signal simulé en ce qui concerne la température des gaz d'échappement, des sondes de gaz d'échappement ou du catalyseur. Dans le pro- cédé connu il est prévu de déterminer une température sta- tionnaire des gaz d'échappement avec une courbe carac- téristique. A l'aide d'un premier filtre on simule, en par- tant de la température stationnaire des gaz d'échappement, l'évolution dans le temps de la température des gaz d'échappement en amont du catalyseur. A l'aide d'un second filtre on peut déterminer en outre la température du cata- lyseur. L'invention constitue un développement du procédé connu. A cet effet l'invention concerne un procédé caracté- risé en ce qu'en partant d'un signal (TStat) pour une tem- pérature stationnaire des gaz d'échappement on détermine un signal (TAbgS) pour une fraction rapide et un signal (TAbgL) pour une fraction lente de la température des gaz d'échappement, et on superpose ensuite les signaux (TAbgS) et (TAbgL) de la fraction rapide et de la fraction lente de façon à former un signal (TAbg) pour la température des gaz d'échappement. Une différence essentielle par rapport au procédé connu réside dans le fait que, lors de la simulation de l'évolution dans le temps de la température des gaz d'échappement, en partant de la température stationnaire des gaz d'échappement, il se produit un dédoublement en une fraction rapide et en une fraction lente, qui sont retrai- tées séparément et sont ensuite à nouveau superposées. En outre il est prévu dans le cas de l'invention, comme fac- teur supplémentaire d'influence, un refroidissement des gaz d'échappement, en fonction de la vitesse du véhicule. Avantages de l'invention. Le procédé selon l'invention a l'avantage que l'évolution dans le temps d'une température dans le système des gaz d'échappement d'un véhicule à moteur peut être si- mulée de façon très exacte, sans qu'il y ait besoin pour cela d'un détecteur de température des gaz d'échappement. On y parvient en particulier grâce au fait qu'en partant d'un signal pour une température stationnaire des gaz d'échappement, qui est déterminée au moyen d'une courbe ca- ractéristique ou d'un champ caractéristique, on forme un signal pour une fraction lente et un signal pour une frac- tion rapide de la température des gaz d'échappement et on superpose ces deux signaux en un signal qui indique de fa- çon très précise la température des gaz d'échappement même dans le cas de conditions de fonctionnement non stationnai- res. Il est en particulier avantageux de pouvoir com- biner le signal pour la fraction rapide et le signal pour la fraction lente, avant leur superposition, avec des fac- teurs de pondération que l'on peut prédéfinir. De cette fa- çon on peut prendre en compte l'influence différemment forte des deux fractions sur la température des gaz d'échappement. Comme cette influence dépend du débit des gaz à travers le moteur à combustion interne, il est avan- tageux de prédéfinir les facteurs de pondération en fonc- tion du débit des gaz à travers le moteur à combustion interne. Dans une configuration avantageuse de l'invention on prend en outre en considération l'effet refroidisseur du vent, créé par la marche du véhicule, sur le système des gaz d'échappement, alors que le signal pour la fraction lente peut être influencé par une valeur de correction qui peut être prédéfinie en fonction de la vitesse du véhicule. On peut déterminer le signal pour la fraction ra- pide et le signal pour la fraction lente, sans coût impor- tant, en filtrant le signal pour la température des gaz stationnaire. Dans ce cas on utilise pour la détermination du signal pour la fraction rapide un filtre à effet de fil- trage plus faible que pour la détermination du signal pour la fraction lente. On peut obtenir une précision particu- lièrement élevée grâce au fait que l'effet de filtration peut être prédéfini en fonction du débit des gaz à travers le moteur à combustion interne. Dans la forme de réalisation préférée on réalise les filtres comme des filtres passe-bas, en utilisant pour la détermination du signal pour la fraction rapide un fil- tre passe-bas ayant une constante de temps plus petite que pour la détermination du signal pour la fraction lente. Le débit des gaz à travers le moteur à combustion interne peut, selon les détecteurs existants ou les signaux déjà préparés être indiqué par un signal pour le flux d'air massique ou par des signaux pour la charge et la vitesse de rotation ou des signaux analogues. A partir du signal pour la température des gaz d'échappement, on peut déterminer au moins un signal pour une autre température dans le système des gaz d'échappement du moteur à combustion interne, par exemple la température d'un catalyseur ou la température d'une sonde de gaz d'échappement en amont ou en aval du catalyseur. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessous, dispositif carac- térisé en ce qu'il est prévu: - des premiers moyens pour former un signal (TStat) pour une température stationnaire des gaz d'échap- pement, - des seconds moyens pour déterminer un signal (TAbgS) pour une fraction rapide de la température des gaz d'échappement, en partant du signal (TStat) pour la tempé- rature stationnaire des gaz d'échappement. - des troisièmes moyens pour déterminer un signal (TAbgL) pour une fraction lente de la température des gaz d'échappement en partant du signal (TStat) pour la tempéra- ture stationnaire des gaz d'échappement et - des quatrièmes moyen pour superposer les signaux (TAbgS, TAbgL) pour la fraction rapide et la fraction lente et former un signal (TAbg) pour la température des gaz d'échappement. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation représenté sur les dessins, annexés dans lesquels: - la figure 1 montre le contexte technique dans lequel on peut utiliser l'invention; - la figure 2 montre une représentation de prin- cipe de l'invention; et - la figure 3 est un schéma par blocs d'un exem- ple de réalisation de l'invention. Description des exemples de réalisation. La figure 1 montre le contexte technique dans le- quel l'invention peut être utilisée. On envoie à un moteur à combustion interne 100 un mélange air-carburant par une pipe d'admission 102, et on évacue les gaz d'échappement dans un canal d'échappement 104. Dans la pipe d'admission 102 on a logé - vu dans le sens d'écoulement de l'air aspi- ré - un débitmètre d'air ou un mesureur de masse d'air 106, par exemple un mesureur de masse d'air à film chaud, un clapet d'étranglement 108 avec un détecteur 110 pour détec- ter l'angle d'ouverture du clapet d'étranglement 108, et un ou plusieurs injecteurs 112. Dans le canal des gaz d'échap- pement 104 on a disposé - vu dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement - une première sonde de gaz d'échappement 114, un catalyseur 116 et une deuxième sonde de gaz d'échappement 118. Sur le moteur à combustion interne 100, on a mis un détecteur de vitesse de rotation 120 et un dé- tecteur de température 121. En outre le moteur à combustion interne 100 possède par exemple quatre bougies d'allumage 112 pour enflammer le mélange air/carburant dans les cylin- dres. Les signaux de sortie mL du débitmètre d'air ou du mesureur de masse d'air 106, a du détecteur 110 pour détec- ter l'angle d'ouverture du clapet d'étranglement 108, I1 de la première sonde de gaz d'échappement 114, 12 de la se- conde sonde de gaz d'échappement 118, n du détecteur de vi- tesse de rotation 120 et TBKM du détecteur de température 121, sont envoyés à un appareil central de commande 124 par l'intermédiaire de lignes de liaison correspondantes. L'ap- pareil de commande 124 exploite les signaux des détecteurs et commande par l'intermédiaire d'autres lignes de liaison, l'injecteur ou les injecteurs 112 et le bougies d'allumage 122. La figure 2 montre une représentation de prin- cipe. Un bloc 200 délivre un signal TStat pour une tempéra- ture stationnaire de gaz d'échappement. Des détails pour produire ce signal et des signaux d'entrée du bloc 200, né- cessaires pour cela, sont représentés sur la figure 3 et expliqués dans le texte correspondant. La température sta- tionnaire des gaz d'échappement est la température des gaz d'échappement qui s'établit quand on conserve suffisamment longtemps un état de fonctionnement donné du moteur à com- bustion interne 100, c'est-à-dire quand on a un état de fonctionnement stationnaire. Dans la pratique il arrive d'ailleurs très souvent que l'état de fonctionnement du mo- teur à combustion interne 100 varie, par exemple lors d'ac- célérations, c'est-à-dire que le moteur à combustion interne se trouve souvent dans des états de fonctionnement son stationnaires. Dans ce cas la température effective des gaz d'échappement s'écarte en règle générale de la tempéra- ture stationnaire des gaz d'échappement. Pour obtenir une simulation aussi exacte que pos- sible de la température effective des gaz d'échappement même dans des conditions de fonctionnement non stationnai- res, d'autres séquences de retraitement font suite, dans le cas de l'invention, à la production du signal TStat au moyen du bloc 200. Pour réaliser ces séquences de retraite- ment on fait entrer le signal TStat aussi bien dans un bloc 202 que dans un bloc 204. Dans le bloc 202 on prend en con- sidération les paramètres qui influent vite, c'est-à-dire sans délai appréciable, la température des gaz d'échappe- ment. Par exemple le processus de combustion dans le moteur à combustion interne, lors duquel sont produits les gaz d'échappement, fait rapidement suite aux conditions varia- bles de fonctionnement et agit aussi directement sur la température des gaz d'échappement. A cela appartient par exemple la température du canal des gaz d'échappement 104 ou d'autres pièces constitutives qui sont en contact ther- mique avec les gaz d'échappement. Le bloc 202 délivre un signal TAbgS qui repré- sente une fraction rapide de la température des gaz d'échappement et le bloc 204 délivre un signal TAbgL qui représente une fraction lente de la température des gaz d'échappement. Le signal TAbgS et le signal TAbgL sont mis chacun dans une entrée d'un bloc 206. Le bloc 206 sert à superposer les deux signaux introduits TAbgS et TAbgL pour former un seul signal TAbg pour la température des gaz d'échappement. Dans le cas de cette superposition on peut pondérer les deux signaux TAbgS et TAbgL de façons diffé- rentes. On a représenté des détails à ce sujet à la figure 3 et on les a décrits dans le texte correspondant. Un aspect essentiel de l'invention réside dans le fait de continuer à retraiter le signal TStat pour la tem- pérature stationnaire des gaz d'échappement, en signaux TAbgS et TAbgL pour la fraction rapide et pour la fraction lente de la température des gaz d'échappement, et à super- poser les signaux TAbgS et TAbgL avec une pondération pré- définie pour former le signal TAbg pour la température des gaz d'échappement. La figure 3 montre un schéma par blocs d'un exem- ple de réalisation de l'invention. Le signal TStat pour la température stationnaire des gaz d'échappement est produit à l'aide d'une courbe caractéristique ou d'un champ carac- téristique 300. La courbe caractéristique ou le champ ca- ractéristique 300 correspondent au bloc 200 de la figure 2. On introduit dans l'entrée de la courbe caractéristique 300 un signal mL pour le flux massique de l'air, signal qui est délivré par le mesureur de masse d'air ou le débitmètre d'air 106. Dans une variante on peut introduire dans le champ caractéristique 300, au lieu du signal mL, un signal n de la vitesse de rotation et un signal tL de la charge. Cette variante est indiquée par la ligne en tirets à la fi- gure 3. L'utilisation alternative des signaux mL ou n et tL est aussi possible dans le cas d'autres unités fonctionnel- les de la figure 3 qui vont être décrites ci-après. En principe tous les signaux qui indiquent le débit des gaz à travers le moteur à combustion interne, sont appropriés comme signaux d'entrée pour la courbe caractéristique ou pour le champ caractéristique. Ceci vaut aussi pour d'au- tres unités fonctionnelles dans lesquelles est introduit le signal mL. La sortie de la courbe caractéristique ou du champ caractéristique 300 est relié aussi bien à une entrée d'un filtre 302 qu'à une entrée d'un filtre 304, c'est-à- dire que le signal TStat est introduit aussi bien dans le filtre 302 que dans le filtre 304. Le filtre 302 correspond au bloc 202 de la figure 2 et le filtre 304 correspond au bloc 204. Les filtres 302 et 304 peuvent par exemple être réalisés sous la forme de filtres passe-bas. Ils possèdent des constantes de temps différentes qui peuvent dépendre entre autres respectivement du signal mL introduit dans une seconde entrée des filtres. Comme déjà dans le cas du champ caractéristique ou dans le cas de la courbe caractéristique 300 on peut ici aussi remplacer le signal mL par les si- gnaux n et tL. Le filtre 302 met à disposition à sa sortie le signal TAbgS pour la fraction rapide de la température des gaz d'échappement, c'est-à-dire que le filtre 302 pos- sède un comportement rapide dans le temps et de cette fa- çon, une faible action de filtrage. Ceci est atteint, dans le cas d'une réalisation sous la forme d'un filtre passe- bas, grâce à une petite constante de temps. Inversement le filtre 304 possède un comportement lent dans le temps et, de cette façon, une grande action de filtrage, ce qui dans le cas d'un filtre passe-bas est atteint grâce à une grande constante de temps. Le filtre 304 met à disposition, à sa sortie, le signal TAbgL pour la fraction lente de la tempé- rature des gaz d'échappement. Avant la superposition, déjà évoquée dans le texte relatif à la figure 2, des signaux TAbgS et TAbgL, on a encore pourvu ceux-ci des facteurs de pondération GS ou GL. Le facteur de pondération GS est délivré par une courbe caractéristique ou un champ caractéristique 306. On intro- duit dans la courbe caractéristique ou le champ caractéris- tique 306 le signal mL ou les signaux n et tL. Le facteur de pondération GS est amené en un point de combinaison 308 et est combiné à cet endroit avec le signal TAbgS, qui est amené également au point de combinaison 308. En outre, le facteur de pondération GS est amené à un point de combinai- son 310, et à cet endroit, est soustrait de la valeur 1 qui est appliquée au point de combinaison 310 par une mémoire des constantes 312. De cette manière on produit à la sortie du point de combinaison 310 le facteur de pondération GL. Le facteur de pondération GL est introduit dans un point de combinaison 314 et, à cet endroit, est combiné au signal TAbgL qui est envoyé au point de combinaison 314 par le filtre 304. La sortie du point de combinaison 314 est re- liée à une première entrée d'un point de combinaison 316 à la seconde entrée duquel est appliquée une valeur de cor- rection qui est fonction de la vitesse du véhicule. La va- leur de correction est extraite d'une courbe caracté- ristique 318 à l'entrée de laquelle on applique la vitesse du véhicule v. La valeur de correction KV qui est fonction de la vitesse du véhicule, est optionnelle et on peut s'en passer selon l'exemple de réalisation que l'on prend. La sortie du point de combinaison 316 est reliée à une première entrée d'un point de combinaison 320 dont la deuxième entrée est reliée à la sortie du point de combi- naison 308. Dans le point de combinaison 320 a lieu la su- perposition des signaux pondérés et le cas échéant corrigés en fonction de la vitesse du véhicule, TAbgS et TAbgL, pour former le signal TAbg de la température des gaz d'échappe- ment. Le signal TAbg est disponible à la sortie du point de combinaison 320 pour des blocs fonctionnels qui ont besoin de ce signal comme grandeur d'entrée. En outre dans l'exemple de réalisation, représen- té à la figure 3, on introduit le signal TAbg dans un fil- tre 322, qui représente le comportement dynamique du catalyseur 116, de telle sorte qu'à la sortie du filtre 332 on peut prélever un signal TKat pour la température du ca- talyseur. Le filtre 322 peut être réalisé sous la forme d'un filtre passe-bas et posséder une constante de temps qui dépend du signal mL ou des signaux n et tL. Au lieu du filtre 322 ou en plus du filtre 322, il peut y avoir aussi un bloc fonctionnel qui produit, en partant du signal TAbg pour la température des gaz d'échappement ou du signal TKat pour la température du catalyseur 116, un signal pour la température de la sonde de gaz d'échappement 114 ou de la sonde de gaz d'échappement 118. De façon générale ou peut dire que le signal TAbg pour la température des gaz d'échappement peut être utilisé pour déterminer d'autres signaux de températures dans le système des gaz d'échappe- ment. En outre on a encore représenté sur la figure 3, de façon schématique sous la forme d'un bloc 324, une dé- tection de la fin du point de rosée, connue par le document DE 43 38 342 et également décrite de façon détaillée dans ce document. Le bloc 324 délivre un signal TP aux filtres 302, 304 et 322 et fait en sorte, au moyen de ce signal, que les signaux de sortie des filtres soient limités à des valeurs pouvant être prédéfinies, pour autant qu'on ait à compter avec du liquide dans la zone du système de gaz d'échappement associé à chaque filtre respectif. Dans ce cas on peut transmettre aux trois filtres respectivement une information différente en ce qui concerne l'existence de liquide. Comme signaux d'entrée, le bloc 324 reçoit les signaux mL, TBKM, n et TKat. Le signal mL peut être à nou- veau remplacé par les signaux n et tL. Des détails en ce qui concerne le retraitement de ces signaux peuvent être trouvés dans le document DE 43 38 342. R E V E N D I CATIONS 1- Procédé pour former un signal simulé en ce qui concerne une température dans le système des gaz d'échap- pement d'un véhicule à moteur, procédé caractérisé en ce qu'en partant d'un signal (TStat) pour une température sta- tionnaire des gaz d'échappement, on détermine un signal (TAbgS) pour une fraction rapide et un signal (TAbgL) pour une fraction lente de la température des gaz d'échappement, et on superpose ensuite les signaux (TAbgS) et (TAbgL) de la fraction rapide et de la fraction lente de façon à for- mer un signal (TAbg) pour la température des gaz d'échappe- ment. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal (TAbgS) pour la fraction rapide et le signal (TAbgL) pour la fraction lente peuvent être combi- nés, avant leur superposition, avec des facteurs de pondé- ration (GS, GL) que l'on peut prédéfinir. 3- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les facteurs de pondération (GS, GL) peuvent être prédéfinis en fonction du débit des gaz à travers le moteur à combustion interne (100) du véhicule à moteur. 4- Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le signal (TAbgL) pour la fraction lente peut être influencé par une valeur de cor- rection (KV), qui peut être prédéfini en fonction de la vi- tesse (v) du véhicule. - Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le signal (TAbgS) pour la fraction rapide et le signal (TAbgL) pour la fraction lente sont déterminés par filtrage du signal (TStat) pour la tem- pérature stationnaire des gaz d'échappement. 6- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, lors de la détermination du signal (TAbgS) pour la fraction rapide on utilise un filtre à effet de filtrage plus faible que lors de la détermination du signal (TAbgL) pour la fraction lente. 7- Procédé selon la revendication 5 ou 6, caracté- risé en ce que l'effet de filtrage peut être prédéfini en fonction du débit des gaz à travers le moteur à combustion interne (100). 8- Procédé selon l'une des revendications 5 à 7, caractéri- sé en ce que les filtres sont réalisés sous la forme de filtres passe- bas (302, 304) en utilisant pour déterminer le signal (TAbgS) pour la fraction rapide un filtre passe- bas (302) ayant une constante de temps plus petite que pour déterminer le signal (TAbgL) pour la fraction lente. 9- Procédé selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le débit des gaz à travers le moteur à combustion interne (100) est indiqué par un signal (mL) pour le flux massique de l'air ou par des signaux pour la charge (tL) et la vitesse de rotation (n). - Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que l'on peut déterminer à partir du signal (TAbg) pour la température des gaz d'échappement au moins un signal (TKat) pour une autre température dans le système des gaz d'échappement du moteur à combustion in- terne (100). 11- Dispositif pour former un signal simulé en ce qui concerne une température dans le système des gaz d'échappement d'un véhicule à moteur, dispositif caractéri- sé en ce qu'il est prévu: - des premiers moyens (200) pour former un signal (TStat) pour une température stationnaire des gaz d'échap- pement, - des seconds moyens (202) pour déterminer un si- gnal (TAbgS) pour une fraction rapide de la température des gaz d'échappement, en partant du signal (TStat) pour la température stationnaire des gaz d'échappement. - des troisièmes moyens (204) pour déterminer un signal (TAbgL) pour une fraction lente de la température des gaz d'échappement en partant du signal (TStat) pour la température stationnaire des gaz d'échappement et des quatrièmes moyens (206) pour superposer les signaux (TAbgS, TAbgL) pour la fraction rapide et la frac- tion lente et former un signal (TAbg) pour la température des gaz d'échappement.