Brevet FR2725243A1 — publié le 19960405

" Procédé et dispositif pour commander un moteur à combus- tion interne " Etat de la technique: L'invention concerne un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne par coupure de certaines injections et correction de l'angle d'allumage pour réduire le couple du moteur, caractérisé au moins une fonction supplémentaire qui influence le mélange air/carburant par l'envoi, en plus de l'air d'alimentation et l'injection du carburant, de moyens de fonctionnement supplémentaires, et par des moyens qui, en cas de réduction du couple par coupure de certaines injections, coupent de force au moins une fonction supplémentaire, et en cas de réduction du couple assuré exclusivement par une action sur l'angle d'allumage, conservent au moins une fonction sup- plémentaire. On connaît un tel procédé ou un tel dispositif selon le document DE 42 39 771 A. Ce document présente un système de commande de moteur qui reçoit un couple moteur de consigne provenant d'une autre unité de commande, par exemple d'un système de régulation antipatinage; ce couple est fourni par l'unité de commande du moteur pour corriger l'angle d'allumage et couper certaines injections. Pour améliorer le fonctionnement du moteur à com- bustion interne, notamment son émission de composés pol- luants, en liaison avec la commande électronique du moteur à combustion interne, on réalise des fonctions supplémen- taires qui réduisent l'émission des composés polluants par la fourniture de moyens de fonctionnement supplémentaires. Des exemples de telles fonctions supplémentaires sont la réinjection des gaz d'échappement et les systèmes dits de ventilation de réservoir. De tels systèmes de commande sont connus du spécialiste par exemple selon la documentation "Bosch, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 21. Edition, 1991, pages 470 à 471". La coupure de certaines injections, c'est-à-dire la coupure de l'alimentation en carburant vers différents cylindres, et la correction de l'angle d'allumage en cas de régulation du patinage à l'entraînement (système antipati- nage) selon l'état de la technique évoqué ci-dessus, repré- sentent une intervention très poussée dans la commande du moteur à combustion interne et qui, en liaison ou avec au moins l'une des fonctions supplémentaires décrites ci- dessus, a pour conséquence, dans certains cas, de produire des effets négatifs sur l'émission de composés polluants. C'est pourquoi, la présente invention a pour but de créer des moyens permettant une intervention réduisant le couple sur la commande du moteur à combustion interne, notamment en cas de régulation du patinage à l'entraîne- ment, par coupure d'injection et correction de l'angle d'allumage, et mise en oeuvre des fonctions supplémentaires décrites, avec une coordination dans le sens d'une émission aussi réduite que possible de composés polluants, sans que cela soit au détriment des effets avantageux de ces fonc- tions supplémentaires. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, , caractérisé au moins une fonction supplémentaire qui influence le mélange air/carburant par l'envoi, en plus de l'air d'alimentation et l'injection du carburant, de moyens de fonctionnement supplémentaires, et par des moyens qui, en cas de réduction du couple par cou- pure de certaines injections, coupent de force au moins une fonction supplémentaire, et en cas de réduction du couple assuré exclusivement par une action sur l'angle d'allumage, conservent au moins une fonction supplémentaire. L'invention concerne également un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que pour réaliser au moins une fonction supplémentaire influençant le mélange air/carburant par l'envoi, en plus de l'air comburant et de l'injection de carburant, de quantités d'agents de fonc- tionnement supplémentaires, et des moyens qui, en cas de réduction du couple par coupure de certaines injections, coupent au moins une fonction supplémentaire et, en cas de réduction du couple exclusivement par correction de l'angle d'allumage, maintienne au moins une fonction supplémentaire en commandant l'allumage de tous les cylindres. Avantages de l'invention: Les moyens de l'invention ont l'avantage qu'en cas d'intervention réduisant le couple par coupure de cer- taines injections et correction de l'angle d'allumage, on coordine les fonctions supplémentaires pour réduire l'émis- sion de composés polluants par cette intervention, de façon à éviter essentiellement d'augmenter cette émission de com- posés polluants. Il est particulièrement avantageux de ne pas avoir à renoncer à l'effet bénéfique de ces fonctions sup- plémentaires. Il est en outre avantageux qu'une coupure de ces fonctions supplémentaires ne se fasse que pour une inter- vention réduisant le couple par coupure des injections alors que, dans le cas d'une intervention réduisant le cou- ple par la correction de l'angle d'allumage, le râle de ces fonctions supplémentaires reste conservé. Cela offre l'avantage qu'en particulier pour seulement une courte ac- tion de régulation antipatinage qui ne peut se réaliser que par une correction de l'angle d'allumage, par exemple au démarrage, on renonce à couper les fonctions supplémentai- res. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: l'une des fonctions supplémentaires est la ré- injection des gaz d'échappement et/ou la ventilation du ré- servoir; - la réduction du couple fourni par le moteur à combustion interne sert à la régulation antipatinage; - à partir du couple de consigne, prédéterminé, on définit le nombre d'injections à couper et la correction de l'angle d'allumage, et pour un nombre d'injections à couper supérieur à 0, on coupe au moins une fonction sup- plémentaire; - la coupure d'au moins une fonction supplémen- taire se fait par coupure de l'émission ou formation des signaux de commande correspondants, ou par réglage à zéro du débit, ou par prédétermination d'une valeur de réglage correspondante; - en cas de correction exclusive de l'angle d'al- lumage pour la régulation antipatinage on maintient le fonctionnement normal d'au moins une fonction supplémen- taire; - on coupe la réinjection des gaz d'échappe- ment.pour réduire le couple par correction de l'angle d'al- lumage aux vitesses de rotation élevées et/ou charges élevées. La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation représentés sur les des- sins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par blocs, global, d'un système de commande d'un moteur à combustion interne; et - les figures 2 à 4 montrent des ordinogrammes servant à réaliser les moyens de l'invention sous la forme d'un programme de calcul. Description des exemples de réalisation: La figure 1 montre un schéma par blocs, d'ensem- ble d'un système de commande d'un moteur à combustion in- terne dans le cas exemplaire d'un seul cylindre. La tubulure d'aspiration 10 du moteur à combustion interne comporte un volet d'étranglement 12; cette figure montre également la tubulure d'échappement 14. Dans la tubulure d'aspiration, entre le volet d'étranglement 12 et la sou- pape d'admission 16, débouchent une conduite de réinjection de gaz d'échappement 18 ainsi qu'une conduite de ventila- tion de réservoir 20. En outre, la figure montre un injec- teur 22 qui injecte le carburant dans la chambre de combustion 24 du cylindre. Une bougie d'allumage 26 débou- che également dans la chambre de combustion 24 pour allumer le mélange aspiré par le piston 28. Les gaz de combustion sont refoulés par le piston 28, à travers la soupape d'échappement 30, dans la tubulure d'échappement 14 d'o dérive la conduite de retour ou de réinjection de gaz d'échappement 18. Cette conduite de re- tour des gaz d'échappement 18 est équipée d'une électro- vanne 32 commandée par l'intermédiaire de la ligne 34 à partir de l'unité de commande 36 du moteur. Cette unité commande en outre, la bougie d'allumage 36 par la ligne 38 et, l'injecteur 22 par la ligne 40. De plus, l'unité de commande 36 du moteur agit par la ligne 42 sur une autre électrovanne 44 montée dans la conduite de ventilation de réservoir 20. La conduite de ventilation de réservoir 20 fournit les vapeurs du réservoir 46 du véhicule. L'unité de commande 36 est reliée aux lignes d'entrée 48-50 provenant des installations de mesure 52-54 fournissant des paramè- tres de fonctionnement du moteur à combustion interne et du véhicule tels que la vitesse de rotation du moteur, la tem- pérature du moteur, la charge du moteur (pression dans la tubulure d'aspiration, masse d'air ou quantité d'air), la tension de la batterie, la vitesse de circulation etc. En outre, l'unité de commande 36 du moteur comporte une ligne d'entrée 56 qui relie cette unité à une autre unité de com- mande 58. Selon l'exemple de réalisation préférentiel, cette dernière unité de commande est l'unité de commande de la régulation du patinage à l'entraînement (système ASR) reliée au moins par les lignes 60-62 aux capteurs de mesure 64-66 pour détecter la vitesse de rotation des roues du vé- hicule. Pour des raisons de simplification, un grand nom- bre d'autres composants n'ont pas été représentés à la fi- gure 1 comme par exemple le filtre à charbon actif combiné à la fonction de ventilation du réservoir. L'unité de commande 36 du moteur détermine de ma- nière connue la quantité de carburant à doser et l'angle d'allumage à régler à partir des champs de caractéristiques s'appuyant au moins sur la vitesse de rotation du moteur ainsi que sa charge, en utilisant une injection séparée de carburant pour chaque cylindre. Cela signifie que la quan- tité de carburant injectée est calculée séparément et à chaque instant pour chaque cylindre. En outre, l'unité de commande 36 du moteur commande l'abaissement de l'émission des oxydes d'azote au niveau de la vanne de retour des gaz d'échappement et détermine ainsi la quantité de gaz d'échappement brûlés, qui est à mélanger au mélange air/carburant; cela permet d'abaisser la température maxi- male de combustion. La commande de la vanne de retour ou de réinjection des gaz d'échappement se fait dans les systèmes connus en fonction de la vitesse de rotation du moteur, de la charge du moteur et de sa température; selon un exemple de réalisation préférentiel elle est assurée par un signal à largeur d'impulsion modulée dans le cadre d'un circuit de régulation de position. La réinjection des gaz d'échappe- ment est ainsi notamment active dans la plage des charges partielles alors qu'au ralenti la réinjection des gaz d'échappement est coupée ou le débit est règlé car cela augmenterait trop l'irrégularité de fonctionnement ou la teneur résiduelle en gaz serait déjà relativement impor- tante du fait du chevauchement du fonctionnement des soupa- pes. De plus, l'unité de commande 36 du moteur com- mande la vanne de ventilation de réservoir 44 par laquelle les vapeurs de carburant du réservoir sont fournies à la tubulure d'aspiration du moteur à combustion interne et alimentent ainsi la combustion. Dans ce cas également, on commande par une commande cadencée de l'électrovanne de ventilation 44 du réservoir, en fonction d'un champ de ca- ractéristiques adapté aux paramètres " charge du moteur " et " vitesse de rotation du moteur ". La ventilation du ré- servoir est coupée lorsque l'irrégularité de fonctionnement augmente trop ou que le débit est réduit à zéro. L'unité de commande 58 constate à partir des si- gnaux de vitesse de rotation qu'elle reçoit, la tendance au patinage d'au moins une roue motrice et détermine alors le couple moteur que doit fournir le moteur à combustion in- terne; celui-ci est choisi pour respecter un certain pati- nage au niveau des roues motrices du véhicule. Le couple moteur de consigne est alors appliqué par la ligne 56 à l'unité de commande 36 qui, à partir des opérations de cal- cul, connues, fournit le couple moteur de consigne par cor- rection de l'angle d'allumage et/ou coupure de certaines injections. Selon un exemple de réalisation préférentiel, l'action de réduction du couple ne se fait que dans le cas de la régulation du patinage à l'entraînement. Dans cet exemple de réalisation, un repère approprié ("système ASR actif") est transmis par la ligne 56. En mode de régulation du patinage à l'entraîne- ment (ou mode antipatinage), lorsque l'unité de commande 36 agit sur le couple moteur pour régler le patinage des roues motrices, le coefficient de réinjection des gaz d'échappe- ment est faussé par la coupure de certaines injections, du fait de l'air en excédent dans la tubulure d'échappement, cet air provenant de cylindres non allumés. Du fait de la forte teneur en air, cela conduirait à fausser le rapport du mélange d'air et éventuellement même à un fonctionnement irrégulier du moteur. De même, en cas de coupure de l'ali- mentation en carburant vers les différents cylindres, en mode antipatinage, du fait que la fonction de ventilation du réservoir se poursuit, le carburant contenu dans les cy- lindres non allumés c'est-à-dire dans les cylindres coupés, est éjecté sans être brûlé dans la tubulure d'échappement et augmenterait ainsi l'émission de composés polluants. Selon l'invention, il est prévu à cet effet de couper les fonctions de réinjection des gaz d'échappement et de ventilation de réservoir en mode antipatinage lorsque des injections sont coupées, ou d'effectuer un réglage à zéro du débit alors que pour une réduction du couple moteur par une action exclusive sur l'angle d'allumage, en comman- dant l'allumage de tous les cylindres, en mode antipatinage à évite ainsi les effets négatifs et en même temps on con- serve les effets avantageux de ces fonctions supplémentai- res. A côté du mode antipatinage pour corriger l'angle d'allumage et couper l'injection, on peut limiter la vi- tesse de rotation et/ou la vitesse de circulation et/ou utiliser ces mesures en combinaison avec la coupure du car- burant en mode de fonctionnement par inertie forcée, lors- que s'appliquent les mesures concernant les fonctions supplémentaires. Lorsque dans un système de commande prévoit uni- quement le retour des gaz d'échappement ou la ventilation du réservoir, les différents moyens s'appliquent séparé- ment. Les figures 2 à 4 montrent des ordinogrammes es- quissant la réalisation des moyens de l'invention sous la forme d'un programme de calculateur. Après le démarrage de la partie de programme selon la figure 2, à des instants prédéterminés ou pour des angles de vilebrequin prédétermi- nés, au cours d'une première étape 200, on introduit le couple de consigne Mcons déterminé par l'unité de commande 58 ainsi que les repères indiquant que le système ASR est actif. Dans l'étape 202 en aval de l'étape 200, on déter- mine de façon connue pour le mode ASR, le nombre de cylin- dres à couper et la correction de l'angle d'allumage. Les stratégies à exécuter ont été décrites dans l'état de la technique évoqué dans le préambule. Dans l'étape d'interro- gation 204 suivante, on vérifie si cette détermination a donné une correction d'angle d'allumage exclusive pour fournir le couple moteur de consigne. Si le nombre de cy- lindres à couper est égal à 0 et si seule une correction de l'angle d'allumage est exécutée, dans l'étape 206, on met un repère à la valeur 0 alors que, dans le cas contraire, si au moins un cylindre est coupé, dans l'étape 208, on met le repère à la valeur 1. Puis, selon l'étape 210, on effec- tue la correction de l'angle d'allumage et le cas échéant on émet l'information relative aux cylindres à couper, et la partie de programme se termine pour être répétée à un instant prédétermine. La figure 3 montre la partie de programme servant à la commande de la réinjection des gaz d'échappement. Après l'appel de la partie de programme à des instants pré- déterminés, à l'aide des repères introduits, au cours de la première étape de programme 300, on vérifie si la régula- tion antipatinage est active. Dans la négative, au cours de l'étape 302, on passe en mode de réinjection des gaz d'échappement, de manière connue, en fonction de la vitesse de rotation du moteur, de sa charge et de sa température; puis la partie de programme se termine et se répète à un instant prédéterminé. Lorsque la régulation antipatinage est active, au cours de l'étape suivante 304, on vérifie que le repère est au niveau 1. S'il y a une intervention au niveau du moteur par coupure d'injection (repère = 1) dans l'étape 306, on coupe la réinjection des gaz d'échappement, c'est-à-dire que l'on arrête l'émission ou la formation du signal de commande correspondant et/ou on fixe à la valeur 0 le débit de réinjection de gaz d'échappement et on ferme la vanne. Puis la partie de programme se termine pour être répétée à un instant prédéterminé. Si, dans l'étape 304, on a constaté que malgré une régulation antipatinage active, le repère n'est pas à la valeur 1 et que l'on effectue uni- quement une intervention de correction de l'angle d'allu- mage pour réduire le couple, dans l'étape 302 et en mode normal, on poursuit la réinjection des gaz d'échappement. Selon un exemple de réalisation avantageux, il est prévu que la réinjection des gaz d'échappement reste active seulement dans des plages de fonctionnement détermi- nées lorsqu'il y a une intervention sur l'angle d'allumage. Si, aux vitesses de rotation élevées (par exemple > 4000 t/min) ou aux charges élevées (par exemple pour des posi- tions du volet d'étranglement > 75 %), il s'établit un dé- bit important de réinjection des gaz d'échappement, on risque des ratées d'allumage en cas de correction de l'an- gle d'allumage dans le sens du retard. C'est pourquoi, il est avantageux dans le cas d'une intervention exclusive sur l'angle d'allumage pour réduire le couple, de couper la ré- injection des gaz d'échappement dans cette plage de fonc- tionnement selon l'étape 306. Pour cela, selon un exemple de réalisation avantageux, on peut prévoir l'étape 308 au cours de laquelle on vérifie la vitesse de rotation et/ou la charge du moteur, pour détecter la présence d'une plage de fonctionnement dans laquelle la réinjection des gaz d'échappement doit être coupée même pour une intervention exclusive sur l'angle d'allumage. Si cela est le cas, on Il poursuit par l'étape 306; dans le cas contraire, on pour- suit par l'étape 302. Des moyens correspondants ont été mis en oeuvre selon la figure 4 dans le cas de la fonction de ventilation de réservoir. Après appel de la partie de programme à des instants prédéterminés, on vérifie également ici dans l'étape 400 s'il y a eu une situation de régulation antipa- tinage. Dans la négative, selon l'étape 402, on passe comme cela est connu en mode de ventilation de réservoir en fonc- tion de la vitesse de rotation et de la charge du moteur, et on termine la partie de programme. Si la régulation an- tipatinage est active, on vérifie au cours de l'étape 404 que le repère a été mis à l'état 1, c'est-à-dire qu'il y a une réduction de couple par coupure de cylindres. Dans l'affirmative, selon l'étape 406, on coupe la fonction de ventilation du réservoir, c'est-à-dire l'émission ou la formation du signal de commande correspondant et/ou on abaisse à 0 le débit et on ferme la vanne. Puis on termine la partie de programme et on repète cette partie de pro- gramme à un instant donné. Si, dans l'étape 404, on a cons- taté que le repère n'était pas au niveau 1 et qu'il y avait une réduction de couple exclusivement par action sur l'an- gle d'allumage, on poursuit par l'étape 402 et l'exécution normale de la fonction de ventilation du réservoir. R E V E N D I C A T I O NS )Procédé de commande d'un moteur à combustion interne par coupure de certaines injections et correction de l'angle d'allumage pour réduire le couple du moteur, ca- ractérisé au moins une fonction supplémentaire qui in- fluence le mélange air/carburant par l'envoi, en plus de l'air d'alimentation et l'injection du carburant, de moyens de fonctionnement supplémentaires, et par des moyens qui, en cas de réduction du couple par coupure de certaines in- jections, coupent de force au moins une fonction supplémen- taire, et en cas de réduction du couple assuré exclusivement par une action sur l'angle d'allumage, con- servent au moins une fonction supplémentaire. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'une des fonctions supplémentaires est la réinjection des gaz d'échappement et/ou la ventilation du réservoir. ) Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la réduction du couple fourni par le moteur à combustion interne sert à la régulation an- tipatinage. 4 ) Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'à partir du couple de consi- gne, prédéterminé, on définit le nombre d'injections à couper et la correction de l'angle d'allumage, et pour un nombre d'injections à couper supérieur à O, on coupe au moins une fonction supplémentaire. ) Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la coupure d'au moins une fonction supplémentaire se fait par coupure de l'émission ou formation des signaux de commande correspondants, ou par réglage à zéro du débit, ou par prédétermination d'une va- leur de réglage correspondante. 6 ) Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'en cas de correction exclusive de l'angle d'allumage pour la régulation antipatinage on maintient le fonctionnement normal d'au moins une fonction supplémentaire. 7 ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce qu'on coupe la réinjection des gaz d'échappe- ment.pour réduire le couple par correction de l'angle d'allumage aux vitesses de rotation élevées et/ou charges élevées, 8 ) Dispositif de commande d'un moteur à combus- tion interne à l'aide d'une unité de commande qui coupe certaines injections et corrige l'angle d'allumage pour ré- duire le couple, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (36, 40, 20, 44) pour réaliser au moins une fonction supplémentaire influençant le mélange air/carburant par l'envoi, en plus de l'air comburant et de l'injection de carburant, de quantités d'agents de fonctionnement supplé- mentaires, et des moyens qui, en cas de réduction du couple par coupure de certaines injections, coupent au moins une fonction supplémentaire et, en cas de réduction du couple exclusivement par correction de l'angle d'allumage, main- tienne au moins une fonction supplémentaire en commandant l'allumage de tous les cylindres.