Brevet FR2746853A1 — publié le 19971003

L'invention a trait à un procédé pour la détermination de la masse de carburant à introduire dans la tubulure d'admission ou dans le cylindre d'un moteur à combustion interne d'après la donnée établie au préalable de la proportion d'air de combustion dans le cylindre. Les systèmes de commande de moteur pour les moteurs à combustion interne pilotés par les masses d'air ont besoin, outre le nombre de tours, de la masse d'air frais s'écoulant dans le cylindre pour le calcul de la durée d'injection. Une durée d'injection de base qui dépend de ces deux grandeurs est mémorisée dans un champ de caractéristiques. Pour tenir compte des états de fonctionnement les plus divers du moteur à combustion interne, comme par exemple le démarrage, le régime de mise en température, de pleine charge, le régime de roulement sur la lancée etc. dans le calcul de la durée d'injection, divers coefficients de correction additifs et/ou multiplicatifs influencent cette durée d'injection de base, de sorte qu'à la fin de la chaîne de correction, on ne sait plus quelle est la proportion d'air de combustion dans le cylindre réalisée par la commande des soupapes d'injection. Dans les moteurs à combustion interne, on doit régler une proportion d'air de combustion définie en fonction du point de fonctionnement. L'invention se fixe comme but de fournir un procédé, au moyen duquel en partant de la donnée établie au préalable de la proportion d'air de combustion, on peut déterminer la durée d'injection ainsi que la masse de carburant à introduire dans la tubulure d'admission ou dans le cylindre. On réalise le but de l'invention par un procédé pour la détermination de la masse de carburant à apporter dans la tubulure d'admission ou dans le cylindre d'un moteur à combustion interne à partir de la donnée préalable de la proportion d'air de combustion, en se basant sur une masse d'air frais donnée nécessaire à la combustion du mélange air/carburant dans le cylindre pour produire un couple de consigne souhaité du moteur à combustion interne, dans lequel - une durée d'injection de base est déterminée en fonction de la masse d'air dans le cylindre et du régime du moteur à combustion interne, - la durée d'injection de base est commandée par la donnée pré-établie d'une valeur de consigne de lambda, - la valeur de consigne de lambda est déterminée au moyen d'un calcul coordonné à partir d'une pluralité de spécifications différentes de lambda dérivées de divers états de fonctionnement du moteur à combustion interne, - le calcul coordonné de la valeur de consigne s'effectue à l'aide de choix minimaux et maximaux parmi les diverses spécifications de lambda, - des priorités différentes sont attribuées aux spécifications de lambda et dans chaque cas c'est uniquement la spécification de lambda qui a la plus haute priorité qui est transmise pour un traitement supplémentaire, et - la durée d'injection commandée au préalable avec la valeur de consigne de lambda est majorée avec des coefficients de correction supplémentaires additifs et/ou multiplicatifs, de façon à pouvoir effectuer diverses corrections de la proportion d'air de combustion par rapport à une valeur de référence. La solution a l'avantage, que l'on peut régler d'une manière simple une valeur de consigne lambda souhaitée par une coordination de lambda au moyen d'un procédé de choix minimal et maximal. En tenant compte de cette valeur de consigne lambda, on obtient une structure fondamentale facile à surveiller pour calculer la durée d'injection et coordonner les divers effets physiques. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - la valeur utilisée comme valeur de référence, est celle pour laquelle le moteur à combustion interne livre son couple maximal; - la valeur de base de lambda, est déterminée en fonction de la masse d'air dans le cylindre et du régime du moteur à combustion interne, la correction de la valeur de base de lambda à la valeur de consigne de lambda s'effectue au moyen d'une multiplication par la valeur de base de lambda et au moyen d'une division par la valeur de consigne de lambda et le résultat de la division est inclus de manière multiplicative dans le calcul de la durée d'injection; - une valeur de lambda maximale est définie qui représente la limite du fonctionnement en régime d'appauvrissement du moteur à combustion interne et qui est déterminée au moyen de tests sur banc d'essai et qui est acquise par une adaptation à l'aide d'un coefficient de correction; - une valeur minimale de lambda est définie, laquelle est mémorisée en fonction de la charge dans un champ de caractéristiques; et - une valeur minimale de lambda est définie, laquelle est réalisée par une constante commune pour tous les états de charge du moteur à combustion interne; - un coefficient de correction de couple est déterminé d'après l'écart entre une valeur de consigne de lambda et une valeur de référence de lambda, qui donne l'écart par rapport à un couple de référence par un décalage de lambda efficace et qui est utilisé pour corriger le réglage du remplissage On décrit en de plus amples détails un exemple de réalisation de l'invention dans la suite en se référant aux dessins schématiques. La figure 1 présente un synoptique simplifié pour la détermination d'une valeur de consigne de lambda, et la figure 2 présente une structure fondamentale pour la détermination de la durée d'injection sur la base de cette valeur de consigne de lambda. On introduit diverses spécifications de lambda dans un bloc de choix minimal 10 comme grandeurs d'entrée, par exemple, une valeur LAMFL pour le fonctionnement à pleine charge du moteur à combustion interne, une valeur LAMCATP pour la protection du catalyseur, une valeur LAMWUP pour la mise en température et une valeur LAMBAS de base de lambda, qui est défini d'après un champ de caractéristiques KF1 en fonction de la masse d'air MAF et le régime N du moteur à combustion interne. Par ailleurs, on peut mesurer la masse d'air MAF au moyen d'un dispositif de mesure de la masse d'air dans la conduite d'admission du moteur à combustion interne. Dans le bloc de choix 10, on fait un choix minimal parmi les grandeurs d'entrée. Par exemple, lors d'un enrichissement par régime de pleine charge (spécification lambda LAMFL) coïncidant avec un enrichissement par fonction de protection de catalyseur (spécification lambda LAMCATP), on ne choisit que l'enrichissement le plus important, à savoir la plus petite valeur de lambda des deux spécifications. La grandeur de sortie déterminée de cette façon provenant du bloc de choix 10 est appliquée sur l'une des deux entrées d'un premier dispositif de commutation S1. A l'autre entrée de ce dispositif de commutation est appliquée une spécification de lambda LAM_CH pour le chauffage du catalyseur. Selon qu'une variable logique pour le chauffage du catalyseur est activée ou non, soit la spécification de lambda LAM _CH, soit la valeur de sortie de l'étage de choix minimal 10 est transmise. La spécification de lambda résultant de la fonction de chauffage de catalyseur possède ainsi une priorité plus élevée que le résultat du choix minimal dans l'étage 10. La spécification de lambda transmise à travers le dispositif de commutation S1 est appliquée à une des deux entrées d'un deuxième dispositif de commutation S2. A l'autre entrée du deuxième dispositif de commutation est appliquée une spécification de lambda LAMSCC pour la mise hors service d'un cylindre individuel. Laquelle des deux grandeurs d'entrées est transmise, dépend de l'état d'une variable logique pour la mise hors service d'un cylindre individuel. Si cette variable est activée, la fonction de mise hors circuit d'un cylindre individuel est également active, alors c'est la spécification de lambda LAMSCC qui est transmise, sinon c'est la valeur de sortie du dispositif de commutation Si. Ceci signifie, que l'on attribue à la spécification de lambda basée sur la mise hors service d'un cylindre individuel une priorité plus élevée qu'aux spécifications de lambda déjà mentionnées. La spécification de lambda présente à la sortie du dispositif de commutation S2 est une grandeur d'entrée d'un deuxième bloc de choix minimal 11. L'autre grandeur d'entrée est formée à partir d'une valeur LAMMAX, qui représente la valeur de lambda maximale du moteur à combustion interne, et à partir d'un coefficient de correction additif LAMMAXAD. La valeur maximale de lambda LAMMAX est extraite d'un champ de caractéristiques KF2, qui est établi en fonction de la masse d'air MAF et du régime N du moteur à combustion interne et dont les points sont déterminés au moyen de tests au banc d'essai. Cette valeur maximale de lambda LAMMAX peut être apprise à l'aide d'une adaptation au moyen du coefficient de correction LAM MAX AD. De plus, on peut déterminer la capacité de fonctionnement en régime d'appauvrissement de chaque moteur à combustion interne particulier, par exemple à l'aide d'une mesure de l'irrégularité de rotation du vilebrequin ou à l'aide d'une évaluation de la pression dans la chambre de combustion. Il s'ensuit alors une correction de la valeur du champ de caractéristiques pour la capacité de fonctionnement en régime d'appauvrissement. La valeur minimale à la sortie du bloc de choix 11 est une grandeur d'entrée pour un bloc de choix maximal conjointement avec une valeur LAM _MIN, qui est soit déduite en fonction de la charge à partir d'un champ de caractéristiques, soit dans le cas le plus simple réalisée par une constante, par exemple, LAM MIN = 0,7. La valeur maximale choisie dans l'étage de choix 20 est appliquée aux deux entrées d'un troisième dispositif de commutation S3. A l'autre entrée de ce dispositif de commutation est appliquée une spécification de lambda LAMTQ, qui est extraite, par exemple, d'un système quelconque choisi incluant une coordination de couple, qui transforment la demande du conducteur en un couple demandé. Pour la coordination de couple, on peut utiliser toute modélisation de couple qui comporte comme grandeur de sortie une valeur de lambda souhaitée et qui assure la transformation de la demande du conducteur en un couple moteur efficace réalisé d'une façon quelconque par les actions de réglage au niveau du remplissage d'air, de la proportion d'air de combustion et de l'angle d'allumage. Si une variable logique est activée pour la spécification de lambda LAMTQ, à savoir s'il faut réaliser un couple de consigne correspondant à la demande du conducteur et donc s'il faut prendre en compte une valeur de lambda correspondante LAM _TQ, le contact mobile du dispositif de commutation S3 se trouve dans la position représentée en traits pointillés et la valeur LAM TQ est transmise à une première entrée d'un troisième bloc de choix minimal 12. Sinon, la valeur de sortie de l'étage de choix maximal 20 est transmise. La spécification de lambda LAM_TQ, qui tient compte d'un couple de consigne demandé, a ainsi la priorité la plus élevée parmi les spécifications lambda établies auparavant. A la deuxième entrée du bloc de choix minimal 12 est -7 appliquée la valeur lambda LAMMAX maximale extraite du champ de caractéristiques KF2 corrigé de manière additive au moyen du coefficient d'adaptation LAMMAXAD. La valeur minimale choisie dans l'étage 12 est une grandeur d'entrée dans un étage de choix maximal supplémentaire 21 conjointement avec la valeur minimale LAMMIN extraite d'un champ de caractéristiques ou donnée comme constante. La grandeur de sortie de l'étage de choix maximal 21 représente la valeur LAM SOLL de consigne de lambda, qui est utilisée pour déterminer la durée d'injection TI selon la figure 2. De plus, comme il est montré à la figure 1 dans une représentation en pointillés, la valeur choisie provenant de l'étage de choix 20 est appliquée à un noeud de comparaison non référencé à laquelle est appliquée une valeur de référence LAM REF. A partir de la différence LAM _DIF de ces deux valeurs on détermine au moyen d'une courbe caractéristique un coefficient de correction de couple TQRLAMCOR. Ce coefficient, qui se trouve dans la plage de 0 à 1, donne l'écart par rapport au couple de référence par un décalage effectif de lambda et il peut être utilisé pour corriger le réglage du remplissage. Comme valeur de référence LAMREF, on utilise par exemple la valeur pour laquelle le moteur à combustion interne développe son couple maximal. Des valeurs typiques pour celle-ci se trouvent dans la plage de 0,88 à 0,92. La figure 2 présente la structure de base, permettant de traiter ensuite la valeur de consigne de lambda LAM _SOLL obtenue selon le procédé de la figure 1 pour le calcul de la durée d'injection. On calcule la masse de carburant de base à injecter - représentée par la durée d'injection de base TIB - en partant de la masse d'air MAF dans le cylindre et d'un coefficient TIB FAC, qui dépend de la proportion minimale d'air et de la courbe caractéristique de la soupape d'injection. Par ailleurs, on peut obtenir la valeur MAF de la masse d'air à l'aide d'un modèle quelconque choisi de tubulure d'admission, qui donne la masse d'air entrant dans le cylindre comme grandeur de sortie ou à l'aide de l'évaluation du signal obtenu à partir du dispositif de mesure de masse d'air disposé dans la tubulure d'admission du moteur à combustion interne. A l'aide du champ de caractéristiques KF3, on règle une valeur de base de lambda en fonction de la masse d'air et du régime N du moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'un coefficient. Des corrections fines dépendant du point de fonctionnement sont contenus également dans ce champ de caractéristiques. Par contre, dans le champ de caractéristiques KF1 est uniquement mémorisée la valeur de base de lambda sans corrections, à savoir une valeur de lambda appliquée en fonction du point de fonctionnement. La correction de la valeur de base de lambda tendant vers la valeur de consigne de lambda s'effectue à l'aide d'une multiplication par la valeur de lambda de base et d'une division par la valeur de consigne de lambda. Ainsi, on peut calculer des fonctions de correction comme par exemple un appauvrissement pour réaliser une économie de carburant, un enrichissement pour augmenter le couple ou un enrichissement/appauvrissement dans la phase de mise en température indépendamment du lambda de base (ou d'un lambda de référence, par exemple la valeur de lambda pour un couple indiqué maximal) sur le plan de lambda dans la détermination de la durée d'injection. Le résultat de cette division est inclus de manière multiplicative dans le calcul de la durée d'injection. On désigne par TI LAM un coefficient, qui tient compte de la correction multiplicative de lambda de la régulation de lambda superposée à la commande préliminaire. De surcroît, on tient compte dans la détermination de la durée d'injection des différentes sources de carburant ou de récepteurs de carburant à l'aide de grandeurs de correction soustractives et/ou additives. Dans le cas o le carburant est injecté au moyen d'une soupape d'injection (injection en un seul point ou Single-Point-Injection) ou plusieurs soupapes d'injection (injection en plusieurs points ou Multipoint Injection) dans la tubulure d'admission du moteur à combustion interne, on considère le film de carburant sur les parois comme source de carburant (lors d'une décomposition du film de paroi) ou comme récepteur de carburant (lors de la formation de ce film de paroi). Dans la détermination de la durée d'injection TI, on tient compte de ceci au moyen de la grandeur de correction TIMWF. La grandeur de correction TI CWF tient compte du film de carburant adhérant aux parois des cylindres. Dans un moteur à combustion interne à injection directe, dans laquelle le carburant est injecté directement dans la chambre de combustion sous haute pression, on ne doit inclure que la grandeur TI CWF comme correction de film de paroi. Le carburant qui s'écoule non brûlé à travers le cylindre, par exemple dans le domaine de fonctionnement de la mise en température, représente un récepteur de carburant et on en tient compte dans le calcul de la durée d'injection avec le terme TIUF. Le phénomène appelé dilution d'huile constitue un autre récepteur de carburant. C'est pourquoi on tient compte avec le terme TI OI du fait qu'une portion du carburant même petite parvient à s'introduire dans le circuit d'huile du moteur à combustion interne lorsque le moteur est froid. On indique avec TIADADD l'influence d'une adaptation de lambda additive et on tient compte avec TIREAC d'une correction de ré-initialisation. Une source de carburant est constituée par le mélange de balayage, plus ou moins enrichi en carburant, s'écoulant à partir du récipient contenant du charbon actif dans la tubulure d'admission dans certains états de fonctionnement lorsqu'une soupape d'aération de réservoir est ouverte. On tient compte de cet enrichissement en carburant supplémentaire du mélange de combustion de manière additive avec la grandeur TICP. On inclut une adaptation de lambda multiplicative, qui doit compenser les variations à long terme de la correspondance de la masse de carburant en fonction de la durée d'injection, à l'aide du coefficient TI AD FAC. Les effets qui mènent à une modification de l'état de pression au niveau de la soupape d'injection, comme par exemple les pulsations dans le banc de soupapes d'injection ou le réglage de la pression dans le banc de soupapes d'injection sur une pression différentielle constante par rapport à la pression ambiante, sont corrigés au moyen d'une correction multiplicative (coefficient de correction TI FR). Un autre terme de correction multiplicatif est prévu pour le réglage de la durée d'injection au cours de la mise au point. Donc avec TI_AS, on obtient une correction de la durée d'injection pour chaque cylindre par le système d'application. La correction de la durée d'injection qui résulte du temps mort des soupapes d'injection et qui est fonction de l'alimentation en tension du moteur à combustion interne s'effectue à la fin de la chaîne de correction. Pour compenser ces durées d'actionnement fonction de la tension de la batterie, on prolonge la durée d'injection avec la grandeur additive TI_TOTZ. A la fin de cette chaîne de correction, une valeur TI est à disposition pour la durée d'injection, qui représente la masse de carburant à apporter dans la tubulure d'admission ou dans le cylindre du moteur à combustion interne, évaluée à partir de la donnée fixée au préalable de la proportion d'air de combustion. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la détermination de la masse de carburant à apporter dans la tubulure d'admission ou dans le cylindre d'un moteur à combustion interne à partir de la donnée préalable de la proportion d'air de combustion, en se basant sur une masse d'air frais donnée nécessaire à la combustion du mélange air/carburant dans le cylindre pour produire un couple de consigne souhaité du moteur à combustion interne, dans lequel une durée d'injection de base (TIB) est déterminée en fonction de la masse d'air dans le cylindre (MAF) et du régime (N) du moteur à combustion interne, - la durée d'injection de base (TIB) est commandée par la donnée pré-établie d'une valeur de consigne de lambda (LAMSOLL), - la valeur de consigne de lambda (LAM SOLL) est déterminée au moyen d'un calcul coordonné à partir d'une pluralité de spécifications différentes de lambda dérivées de divers états de fonctionnement du moteur à combustion interne, - le calcul coordonné de la valeur de consigne (LAM SOLL) s'effectue à l'aide de choix minimaux (10,11,12) et maximaux (20,21) parmi les diverses spécifications de lambda, - des priorités différentes (S1,S2,S3) sont attribuées aux spécifications de lambda et dans chaque cas c'est uniquement la spécification de lambda qui a la plus haute priorité qui est transmise pour un traitement supplémentaire, et - la durée d'injection (TIB) commandée au préalable avec la valeur de consigne de lambda (LAM _SOLL) est majorée avec des coefficients de correction supplémentaires additifs et/ou multiplicatifs, de façon à pouvoir effectuer diverses corrections de la proportion d'air de combustion par rapport à une valeur de référence (LAM_REF). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur utilisée comme valeur de référence, (LAMREF), est celle pour laquelle le moteur à combustion interne livre son couple maximal. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de base de lambda, (LAMREF) est déterminée en fonction de la masse d'air dans le cylindre (MAF) et du régime (N) du moteur à combustion interne, en ce que la correction de la valeur de base de lambda à la valeur de consigne de lambda (LAMSOLL) s'effectue au moyen d'une multiplication par la valeur de base de lambda et au moyen d'une division par la valeur de consigne de lambda et le résultat de la division est inclus de manière multiplicative dans le calcul de la durée d'injection (TI). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, une valeur de lambda maximale (LAMMAX) est définie qui représente la limite du fonctionnement en régime d'appauvrissement du moteur à combustion interne et qui est déterminée au moyen de tests sur banc d'essai et qui est acquise par une adaptation à l'aide d'un coefficient de correction (LAM MAX-AD). 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une valeur minimale de lambda (LAM _MIN) est définie, laquelle est mémorisée en fonction de la charge dans un champ de caractéristiques. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une valeur minimale de lambda (LAM_MIN) est définie, laquelle est réalisée par une constante commune pour tous les états de charge du moteur à combustion interne. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un coefficient de correction de couple (TQRLAMCOR) est déterminé d'après l'écart entre une valeur de consigne de lambda (LAM SOLL) et une valeur de référence de lambda (LAM REF), qui donne l'écart par rapport à un couple de référence par un décalage de lambda efficace et qui est utilisé pour corriger le réglage du remplissage.