Brevet FR2730013A1 — publié le 19960802

I " Procédé et dispositif pour former un signal concernant la quantité de gaz d'échappement recyclés dans le cas d'un moteur à combustion interne " Etat de la technique L'invention concerne un procédé pour former un signal concernant la quantité de gaz d'échappement recyclés dans le cas d'un moteur à combustion interne, tandis qu'un premier signal est préparé, qui dépend du courant des gaz frais aspiré par le moteur à combustion interne. On connaît par le document DE 35 03 798 A1 un procédé ou un dispositif, dans le cas duquel on détermine la quantité des gaz d'échappement recyclée à partir des va- leurs de la pression dans un canal d'admission de moteur à combustion interne. Le document DE 28 49 554 C2 divulgue un système qui sert à déterminer la composition du contenu du gaz et le degré de remplissage des cylindres dans le cas des mo- teurs à combustion interne. Dans le cas de ce système on règle un mélange fait d'air frais et de gaz d'échappement recyclé entre autres en fonction du remplissage total du cylindre. Le remplissage total du cylindre est déterminé en faisant un détour par la détection selon les techniques de mesure de la pression et de la température dans le tuyau d'admission. L'invention a pour objet de former un signal, qui soit en relation avec la quantité de gaz d'échappement re- cyclés dans le cas d'un moteur à combustion interne. Avantages de l'invention Le procédé selon l'invention a l'avantage de permettre la détermination d'un signal en ce qui concerne la quantité de gaz d'échappement recyclée dans le cas d'un mo- teur à combustion interne avec un faible coût. A cet effet l'invention est caractérisée: - en ce qu'en partant des signaux pour des gran- deurs caractéristiques de fonctionnement telles que la pression qui règne dans le corps d'admission, la vitesse de rotation du moteur à combustion interne et la température régnant dans le corps d'admission on produit un second si- gnal, qui est en relation avec le courant des gaz aspiré au total par le moteur à combustion interne, et - en ce que le signal est formé pour la quantité recyclée des gaz d'échappement à partir du premier signal et du second signal. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - en partant du premier signal et de signaux pour des grandeurs de fonctionnement telles que l'angle d'ouver- ture du clapet d'étranglement, la pression ambiante, la vi- tesse de rotation du moteur à combustion interne et la température qui règne dans le corps d'admission on produit un second signal, qui est en relation avec le courant de gaz aspiré au total par le moteur à combustion interne, et - le signal est formé pour la quantité des gaz d'échappement recyclés à partir du premier signal et du second signal, - le signal pour la quantité des gaz d'échappement recyclés est formée par soustraction du premier signal du second signal, - le signal pour la quantité des gaz d'échappe- ment recyclés peut être influencé par un signal de correc- tion dynamique, le signal de correction dynamique étant dé- terminé en partant des signaux pour la pression régnant dans le corps d'admission et pour la température régnant dans le corps d'aspiration, le signal pour la pression régnant dans le corps d'admission est soumis à une opération, qui corres- pond à une différenciation dans le temps, - pour former le signal dynamique de correction le signal différencié dans le temps pour la pression ré- gnant dans le corps d'admission est combiné avec un signal, qui dépend du signal pour la température régnant dans le corps d'admission, - en partant du signal pour la quantité des gaz d'échappement recyclés on forme un signal de correction au- to-réglable servant à la correction d'un signal, déterminé au moyen d'un champ caractéristique pour la quantité des gaz d'échappement recyclés, le signal de correction auto-réglable est formé à nouveau dans le cas de conditions stationnaires de fonc- tionnement du moteur à combustion interne, - le champ caractéristique est étendu sur les si- gnaux pour la pression dans le corps d'admission et la pression ambiante et sur un signal pour le degré d'ouver- ture d'une vanne de recyclage des gaz d'échappement, qui est disposé dans une conduite tubulaire, qui relie le canal des gaz d'échappement du moteur à combustion interne au corps d'admission. - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé caractérisé par: - un moyen de détection pour préparer un premier signal, qui dépend du courant de gaz frais aspiré par le moteur à combustion interne, - d'autres moyens de détection pour préparer des signaux pour des grandeurs caractéristiques de fonctionnement telles que la pression régnant dans le corps d'admission, la vitesse de rotation du moteur à combustion interne et la température qui règne dans le corps d'admission, - des moyens pour produire un second signal, qui est en re- lation avec le courant de gaz aspiré au total par le mo- teur à combustion interne, en partant de quelques uns des signaux, qui sont préparés par les moyens de détection, et - des moyens pour former le signal pour la quantité des gaz d'échappement recyclés à partir du premier signal et du second signal. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation représenté sur les dessins annexes sur lesquels: - la figure 1 montre un moteur à combustion in- terne avec un système de recyclage de gaz d'échappement, - la figure 2, la figure 3 et la figure 4 mon- trent chacune un exemple de réalisation de l'invention. Description des exemples de réalisation La figure 1 montre un moteur à combustion interne avec un système de recyclage. Au moteur à combustion in- terne 100 on amène par l'intermédiaire d'un corps d'admis- sion 102 un mélange air-carburant et on envoie les gaz d'échappement dans un canal de gaz d'échappement 104. Le corps d'admission 102 et le canal de gaz d'échappement 104 sont reliés l'un à l'autre par une conduite tubulaire 103, par l'intermédiaire de laquelle les gaz d'échappement peu- vent passer du canal des gaz d'échappement dans le corps d'admission. Dans la conduite tubulaire 103 on a disposé une vanne de recyclage des gaz d'échappement 105, avec laquelle la conduite tubulaire 103 peut être fermée plus ou moins fortement, de telle sorte que l'on peut recycler se- lon le degré d'ouverture de la vanne de recyclage des gaz d'échappement 105 à travers la conduite tubulaire 103 une quantité plus petite ou une quantité plus grande de gaz d'échappement à partir du canal des gaz d'échappement 104 dans le corps d'admission 102. La vanne de recyclage des gaz d'échappement 105 est pourvue d'un mécanisme d'entraî- nement 106, qui règle le degré d'ouverture de la vanne de recyclage des gaz d'échappement 105. Dans le corps d'admission 102 on a mis - dans le sens d'écoulement de l'air aspiré- un débitmètre d'air ou un instrument de mesure de la masse d'air 107, par exemple un appareil de mesure de la masse d'air à film chaud, un clapet d'étranglement 108 avec un détecteur 109 qui sert à détecter l'angle d'ouverture du clapet d'étranglement 108, un capteur de pression 110 servant à détecter la pression dans le tube d'admission, un capteur de température 111 servant à détecter la température du tube d'admission et au moins un injecteur 112 servant à amener le carburant. Dans le canal des gaz d'échappement 104 on a disposé - vu dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement - une sonde 114 pour gaz d'échappement et un pot catalytique 116. Sur le moteur à combustion interne 100 on a mis un capteur de la vitesse de rotation 120 et un capteur de température 121. En outre le moteur à combustion interne 100 possède par exemple quatre bougies d'allumage 122 servant à l'allumage du mélange air/carburant dans les cylindres. Les signaux de sortie MFG de l'appareil de mesure de la masse d'air ou du débitmètre d'air 107, a du détec- teur 109 qui sert à détecter l'angle d'ouverture du clapet d'étranglement 108, PS du capteur de pression 110, TS du capteur de température 111, X du détecteur des gaz d'échap- pement 114, n du capteur de la vitesse de rotation 120 et TBKM du capteur de température 121, sont amenés à un appa- reil de commande central 124 par l'intermédiaire des lignes de liaison correspondantes. En outre on amène à l'appareil central de commande 124 le signal de sortie PU d'un capteur de pression 126, qui détecte la pression environnante. L'appareil de commande 124 exploite les signaux des cap- teurs et commande en conséquence le mécanisme d'entraîne- ment 106 de la vanne de recyclage des gaz d'échappement , l'injecteur ou les injecteurs 122 et les bougies d'al- lumage 122. En particulier pour commander ou pour régler le degré d'ouverture de la vanne de recyclage des gaz d'échap- pement 105 on peut utiliser le signal, formé au moyen du procédé selon l'invention dans l'appareil de commande 124, mAG pour la quantité recyclée des gaz d'échappement. L'ap- pareil de commande 124 produit le signal mAG en partant de quelques uns des signaux de capteurs mentionnés ci-dessus. La façon dont on procède en détail est expliquée à partir des figures 2, 3 et 4. La figure 2 montre un schéma par blocs d'un exem- ple de réalisation du procédé selon l'invention. Dans le cas du procédé selon l'invention on se sert entre autres du fait que le courant des gaz tout entier dans le corps d'ad- mission 102 en aval de l'embouchure de la conduite tubu- laire 103 se compose d'un courant de gaz frais s'écoulant à travers l'appareil de mesure de la masse d'air ou du débit- mètre d'air 107 et d'un courant de gaz d'échappement s'écoulant à travers la conduite tubulaire 103. Le courant de gaz frais est représenté par le signal mFG, qui est pro- duit par l'appareil de mesure de la masse d'air ou le dé- bitmètre d'air 107. On envoie au courant des gaz d'échappement à travers la conduite tubulaire 103 un signal mAG, qui n'est pas directement mesuré mais est formé au moyen du procédé selon l'invention. Le courant de gaz tout entier, c'est-à-dire le courant de gaz frais (signal mFG) et du courant des gaz d'échappement (signal mAG), est re- présenté par un signal m. Le signal m est, en règle géné- rale, déterminé par des mesures indirectes, par exemple au moyen de la pression du tube d'admission (signal PS), de la température du tube d'admission (signal TS) et de la vi- tesse de rotation (signal n). Si deux des trois signaux mFG, mAG ou m sont connus, on peut déterminer à partir de cela le troisième signal qui n'est pas connu. Avec le procédé selon l'invention le courant des gaz d'échappement est en règle générale déterminé à partir du courant total des gaz m et des courants des gaz frais mFG. Pour cela on va amener selon la figure 2 le signal m à une première entrée d'un point de combinaison 200 et on amène le signal mFG à la seconde entrée du point de combi- naison 200. Dans le point de combinaison 200 on soustrait le signal mFG du signal m et de cette manière on forme le signal mAG pour l'écoulement des gaz d'échappement à tra- vers la conduite tubulaire 103 et on le rend disponible à la sortie du point de combinaison 200. Le signal mFG pro- vient de l'appareil de mesure de la masse d'air ou du dé- bitmètre d'air 107. Le cas échéant le signal mFG peut avant d'être alimenté dans le point de combinaison 200 être pré- paré ou corrigé d'une manière convenable. Le signal m n'est pas en règle générale détecté directement par une technique de mesure, mais il est produit par un ou plu- sieurs signaux de capteurs. Dans le précédent exemple de réalisation le signal m est produit en partant du signal PS pour la pression du tube d'admission (capteur de pression ), du signal n pour la vitesse de rotation (capteur de la vitesse de rotation 120) et du signal TS pour la tempé- rature du tuyau d'admission (capteur de température 111). Pour cela on alimente le signal TS dans une courbe caracté- ristique 202, dans lequel sont déposées des valeurs pour un paramètre K1. Le signal K1 délivré par la courbe caracté- ristique 202 est alimenté dans une première entrée d'un point de combinaison 204, dans la seconde entrée duquel le signal n est alimenté, et dans la troisième entrée duquel est alimenté le signal PS. Le point de combinaison 204 pro- duit par la multiplication de ces trois signaux d'entrée le signal m pour l'écoulement total et met ce signal m à dis- position à sa sortie. La sortie du point de combinaison 204 est reliée à la première entrée du point de combinaison 200. Le procédé décrit jusqu'ici délivre un signal mAG, qui reproduit le courant des gaz d'échappement recyclé à travers la conduite tubulaire 103 en cas de fonctionne- ment stationnaire avec une bonne approximation. Pour pren- dre en considération des états de fonctionnement non stationnaires, on a prévu dans l'exemple de réalisation re- présenté à la figure 2 d'amener le signal mAG à une pre- mière entrée d'un point de combinaison 206, à la seconde entrée duquel est appliqué un signal, qui prend en considé- ration des effets dynamique, c'est-à-dire survenant dans le cas d'états de fonctionnement non stationnaires. Le signal pour les effets dynamiques est délivré par un point de com- binaison 208, dont la première entrée est reliée à la sor- tie d'un étage différentiel 210 et dont la seconde entrée est reliée à la sortie d'une courbe caractéristique 212. A l'entrée de l'étage différentiel 210 on applique le signal PS pour la pression du tube d'admission, c'est-à-dire qu'on introduit dans la première entrée du point de combinaison 208 la dérivée instantanée du signal PS. A l'entrée de la courbe caractéristique 212 se trouve le signal 'TS pour la température du tuyau d'admission. En fonction de ce signal TS la courbe caractéristique 212 délivre son signal K2, qui est alimenté dans la seconde entrée du point de combinaison 208. Dans le cas de l'exemple de réalisation décrit jusqu'ici on détecte la pression du tube d'admission au moyen d'un capteur de pression 110 dans le corps d'admis- sion 102. Le procédé selon l'invention peut d'ailleurs être aussi mis en oeuvre, quand il n'existe pas de tel capteur de pression 110. Un schéma par blocs de cette variante de l'invention est représenté sur la figure 3. La figure 3 montre un schéma par blocs d'un exem- ple de réalisation de l'invention, dans le cas duquel on détermine un signal de remplacement PSR pour la pression du tube d'admission à partir des signaux mFG pour le courant de gaz frais, a pour l'angle d'ouverture du clapet d'étran- glement 108, PU pour la pression ambiante détectée par le capteur de pression 126 et TFG pour la température du cou- rant de gaz frais. Pour la température TFG on peut utiliser en règle générale la grandeur TS. Les signaux mFG a et PU sont alimentés chacun dans une entrée d'un champ caracté- ristique 300, dans lequel est déposé le signal de remplace- ment PSR en fonction de ces trois signaux d'entrée. Le signal de remplacement PSR est rendu disponible à la sortie du champ caractéristique 300. La sortie du champ caracté- ristique 300 est reliée à la première entrée du point de combinaison déjà représenté à la figure 2. Sur les deux au- tres entrées du point de combinaison 204 sont appliqués - comme à la figure 2 - les signaux n et K1. Le signal K1 est, de façon analogue à la figure 2, délivré par la courbe caractéristique 202, dans laquelle le signal TS est alimen- té. Le point de combinaison 204 détermine à partir des si- gnaux n, PSR et K1 le signal m et met à disposition le signal m à sa sortie. Le signal m est alimenté dans la pre- mière entrée du point de combinaison 200, à la Seconde en- trée duquel se trouve le signal mFG. A partir des deux signaux de sortie le point de combinaison 200 produit par soustraction le signal mAG pour le courant de gaz d'échap- pement. Dans l'exemple de réalisation représenté à la fi- gure 3 on forme de cette façon le courant des gaz d'échap- pement recyclé à travers la conduite tubulaire 103 en partant des signaux mFG pour le courant de gaz frais a pour l'angle d'ouverture du clapet d'étranglement 108, PU pour la pression ambiante, TS pour la température du tuyau d'ad- mission, et n pour la vitesse de rotation du moteur à com- bustion interne 100. Dans le cas de cet exemple de réalisation on peut de cette façon se passer du capteur de pression 110 dans le corps d'admission 102. On a besoin d'ailleurs - par comparaison avec l'exemple de réalisation représenté à la figure 2 - en plus le signal a pour l'angle d'ouverture du clapet d'étranglement et le signal PU pour la pression ambiante. En règle générale ces deux signaux sont toutefois disponibles dans l'appareil de commande 124. Le procédé est toutefois limité aux points de fonctionne- ment du moteur, dans lesquels la vitesse du son n'est pas atteinte sur le clapet d'étranglement (taux de pression sous critique sur le clapet d'étranglement). La figure 4 représente le schéma par blocs d'un exemple de réalisation, qui peut être utilisé en liaison avec une vanne de recyclage des gaz d'échappement 105, qui dispose d'un rétrosignal de position, c'est-à- dire d'un capteur qui détecte l'angle d'ouverture aAGR de la vanne de recyclage des gaz d'échappement 105. Dans le cas de cet exemple de réalisation le signal produit au moyen du procé- dé selon l'invention mAG sert pour le courant des gaz d'échappement recyclé à déterminer un signal KA pour une valeur de correction autoajustable; on peut par le signal KA corriger un signal mAGK, qui caractérise une valeur de champ caractéristique pour le courant des gaz d'échappement recyclés. Le signal mAGK est produit à l'aide d'un champ caractéristique en partant du signal aAGR et des signaux de pression PS et PU. Les signaux aAGR, PS et PU sont alimentés chacun dans une entrée d'un champ caractéristique 400. Le champ caractéristique 400 délivre en fonction des signaux d'en- trée une valeur de champ caractéristique mAGK. La valeur de champ caractéristique mAGK est alimenté dans la première entrée d'un point de combinaison 402. Dans la seconde en- trée du point de combinaison 402 on alimente le signal KA pour la valeur de correction auto-réglable qui est délivrée par une courbe caractéristique 404. Le point de combinaison 402 forme à partir du si- gnal mAGK et du signal KA un signal mAGA qui désigne une valeur corrigée auto-réglable du courant des gaz d'échappe- ment recyclés. Le signal mAGA est alimenté dans une pre- mière entrée d'un point de combinaison 406, sur la deuxième entrée duquel est appliqué le signal mAG. Le point de com- binaison 406 soustrait le signal mAG du signal mAGA et met à disposition la différence des deux signaux à sa sortie. La sortie du point de combinaison 406 est relié à un pre- mier contact d'un interrupteur 408, dont le second contact est relié à l'entrée de l'intégrateur 404. L'interrupteur 408 est toujours alors ferme quand le moteur à combustion interne 100 se trouve dans un état de fonctionnement sta- tionnaire et est alors toujours ouvert quand le moteur à combustion interne se trouve dans un état de fonctionnement non stationnaire. De cette façon le signal KA pour la va- leur de correction auto-réglable n'est toujours déterminée que pendant les états de fonctionnement stationnaires et il est conservé pour les états de fonctionnement non station- naires qui suivent. Le mode de fonctionnement du système de circuit représenté à la figure 4 consiste de cette façon à faire varier dans un état de fonctionnement stationnaire le si- gnal KA pour la valeur de correction auto-réglable jusqu'à ce que le signal mAGA coincide avec le signal mAG. De cette manière on peut compenser d'éventuels défauts lors de la détection de l'angle d'ouverture aAGR de la vanne de recy- clage des gaz d'échappement 105. R E V E N D I C A T IONS 1) Procédé pour former un signal (mAG) concernant la quantité des gaz d'échappement recyclés dans le cas d'un moteur à combustion interne (100) tandis qu'un premier si- gnal (mFG) est préparé, qui dépend du courant des gaz frais aspiré par le moteur à combustion interne (100), procédé caractérisé: - en ce qu'en partant des signaux (PS, n, TS) pour des grandeurs caractéristiques de fonctionnement telles que la pression qui règne dans le corps d'admission (102), la vitesse de rotation du moteur à combustion interne (100) et la température régnant dans le corps d'admission (102) on produit un second signal (m), qui est en relation avec le courant des gaz aspiré au total par le moteur à com- bustion interne (100), et - en ce que le signal (mAG) est formé pour la quantité re- cyclée des gaz d'échappement à partir du premier signal (mFG) et du second signal (m). 2) Procédé pour former un signal (mAG) concernant la quantité recyclée des gaz d'échappement dans le cas d'un moteur à combustion interne (100) dans lequel on prépare un premier signal (mFG), qui dépend du courant de gaz frais aspiré par le moteur à combustion interne (100), caractéri- sé: - en ce qu'en partant du premier signal (mFG) et de signaux (a, PU, n, TS) pour des grandeurs de fonctionnement tel- les que l'angle d'ouverture du clapet d'étranglement (108), la pression ambiante, la vitesse de rotation du moteur à combustion interne (100) et la température qui règne dans le corps d'admission (102) on produit un se- cond signal (m), qui est en relation avec le courant de gaz aspiré au total par le moteur à combustion interne (100), et - en ce que le signal (mAG) est formé pour la quantité des gaz d'échappement recyclés à partir du premier signal (mFG) et du second signal (m). 3) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le signal (mAG) pour la quantité des gaz d'échappement recyclés est formée par soustraction du premier signal (mFG) du second signal (m). 4) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le signal (mAG) pour la quantité des gaz d'échappement recyclés peut être influencé par un signal de correction dynamique, le signal de correction dynamique étant déterminé en partant des si- gnaux (PS, TS) pour la pression régnant dans le corps d'ad- mission (102) et pour la température régnant dans le corps d'aspiration (102). ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le signal (PS) pour la pression régnant dans le corps d'admission (102) est soumis à une opération, qui correspond à une différenciation dans le temps. 6) Procédé selon la représentation 4, caractérisé en ce que pour former le signal dynamique de correction le signal différencié dans le temps (PS) pour la pression ré- gnant dans le corps d'admission (102) est combiné avec un signal (K2), qui dépend du signal (TS) pour la température régnant dans le corps d'admission. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'en partant du si- gnal (mAG) pour la quantité des gaz d'échappement recyclés on forme un signal de correction auto-réglable (KA) servant à la correction d'un signal (mAGK), déterminé au moyen d'un champ caractéristique (400) pour la quantité des gaz d'échappement recyclés. 8) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le signal de correction auto-réglable (KA) est formé à nouveau dans le cas de conditions stationnaires de fonctionnement du moteur à combustion interne (100). 9) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 7 à 8, caractérisé en ce que le champ caractéristique (400) est étendu sur les signaux (PS, PU) pour la pression dans le corps d'admission et la pression ambiante et sur un signal (aAGR) pour le degré d'ouverture d'une vanne de re- cyclage des gaz d'échappement (105), qui est disposé dans une conduite tubulaire (103), qui relie le canal des gaz d'échappement (104) du moteur à combustion interne (100) au corps d'admission (102). ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé pour former un signal (mAG) concernant la quantité des gaz d'échappement recyclée dans le cas d'un moteur à combustion interne (100) avec: - un moyen de détection (107) pour préparer un premier si- gnal (mFG), qui dépend du courant de gaz frais aspiré par le moteur à combustion interne (100), -d'autres moyens de détection (110, 126, 109, 120, 111) pour préparer des signaux (PS, PU, a, n, TS) pour des grandeurs caractéristiques de fonctionnement telles que la pression régnant dans le corps d'admission (102), la vitesse de rotation du moteur à combustion interne (100) et la température qui règne dans le corps d'admission (102), - des moyens pour produire un second signal (m), qui est en relation avec le courant de gaz aspiré au total par le moteur à combustion interne (100), en partant de quelques uns des signaux (mFG, PS, PU, a, n, TS), qui sont prépa- rés par les moyens de détection (107, 110, 126, 109, 120, 111) et - des moyens pour former le signal (mAG) pour la quantité des gaz d'échappement recyclés à partir du premier signal (mFG) et du second signal (m).