Brevet FR2736680A1 — publié le 19970117

Etat de la technique. L'invention concerne un procédé de saisie du signal de charge d'un moteur à combustion interne à l'aide d'un cap- teur placé dans la tubulure d'aspiration. Pour déterminer le signal de charge d'un moteur à combustion interne, on saisit tout d'abord en principe la masse d'air frais aspirée par le moteur à combustion interne, par exemple à l'aide d'un débitmètre massique d'air. En fonction de cette masse d'air frais mesurée, on détermine un signal de charge, c'est-à-dire la durée d'injection. Ce mode de saisie du signal de charge d'un moteur à combustion interne nécessite un débitmètre massique d'air monté dans la tubulure d'aspiration en amont du papillon d'étranglement ce qui constitue une solu- tion techniquement compliquée et de ce fait coûteuse. La saisie du signal de charge à l'aide d'un tel dé- bitmètre massique d'air est un inconvénient ou n'est pas néces- saire en particulier dans le cas des petits véhicules, peu coûteux. La présente invention a pour but de créer un procé- dé de saisie du signal de charge d'un moteur à combustion in- terne permettant de manière simple, à l'aide d'un capteur placé dans la tubulure d'aspiration, qui soit techniquement peu com- pliqué et, de ce fait avantageux, de déterminer la masse d'air frais aspirée et de saisir ainsi le signal de charge du moteur à combustion interne. Avantages de l'invention. L'invention a pour but de remédier aux inconvé- nients et solutions connus et concerne un procédé correspondant au type défini ci-dessus, caractérisé en ce que la pression dans la tubulure d'aspiration détectée à l'aide d'un capteur de pression placé en aval du papillon d'étranglement du moteur à combustion interne est transformée en un signal de charge après correction tenant compte de l'altitude ainsi que de la réinjec- tion interne et le cas échéant externe des gaz d'échappement. Il est particulièrement avantageux que la pression de la tubulure d'aspiration soit saisie à l'aide d'un capteur de pression techniquement simple et de ce fait peu coûteux, placé en aval du papillon d'étranglement du moteur à combustion interne; la pression de la tubulure d'aspiration, ainsi saisie est convertie directement en un signal de charge en tenant compte le cas échéant de l'altitude ainsi que le retour interne des gaz d'échappement et le cas échéant également externe. En principe, la pression de la tubulure d'aspiration mesurée par un capteur de pression en aval du vo- let d'étranglement se compose d'une composante de pression as- sociée à la masse d'air frais aspirée, d'une composante de pression créée par le retour interne des gaz d'échappement, in- évitable du fait du chevauchement des soupapes et d'une partie de pression créée par le retour des gaz d'échappement, externe, existant le cas échéant. Pour définir la masse d'air frais, il est néces- saire de séparer l'augmentation de pression engendrée par le retour interne et le retour externe des gaz d'échappement par rapport à la pression proprement dite associée à la masse d'air frais aspirée. En d'autres termes, la masse totale aspirée com- prend une composante d'air frais et une composante de gaz rési- duels; il faut séparer la composante de gaz résiduels par rapport à la composante d'air frais, la composante de gaz rési- duels est provoquée par exemple par un retour interne de gaz d'échappement, du fait du chevauchement des soupapes. Le procédé selon l'invention permet cet objectif de manière avantageuse. Ainsi d'une manière particulièrement avantageuse, la pression de la tubulure d'aspiration est tout d'abord ré- duite d'une somme pondérée par un coefficient d'altitude résul- tant de la pression ambiante et de la pression des gaz d'échappement. Cela permet d'une manière simple de corriger l'influence de l'altitude et l'augmentation de pression engen- drée par le retour interne des gaz d'échappement. Il est en outre avantageux, en cas de retour ex- terne de gaz, de diminuer la pression dans la tubulure d'aspiration, d'une composante de pression dépendant de la pression des gaz d'échappement, de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne et du rapport de travail d'une sou- pape de réinjection de gaz d'échappement. De cette manière, on élimine l'augmentation de pression créée par le retour externe des gaz d'échappement. De façon avantageuse, cette composante de pression est prise dans un champ de caractéristiques de même que la pression antagoniste des gaz d'échappement. De plus, de façon avantageuse on a prévu d'autres champs de caractéristiques de correction par exemple pour la prise en compte de l'influence du coefficient de remplissage du fait de l'influence sur le signal de charge de la vitesse de rotation et de la pression dans la tubulure d'aspiration ou en- core pour compenser l'influence de la température du signal de10 charge par rapport à la température du moteur à combustion in- terne et de la température d'aspiration. Le procédé est réalisé avantageusement dans un cir- cuit électronique par exemple dans un calculateur numérique, un circuit à mémoire programmable ou moyen analogue. Dessins. Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits ci-après en liaison avec les dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 montre schématiquement une première variante de circuit électronique pour la mise en oeuvre du procédé, - la figure 2 montre une seconde variante d'un circuit électro- nique pour la mise en oeuvre du procédé, - la figure 3 montre schématiquement la disposition du capteur de pression dans la tubulure d'aspiration d'un moteur. Description des exemples de réalisation. L'idée de base de la présente invention est de créer un procédé de saisie du signal de charge d'un moteur à combustion interne à l'aide d'un capteur placé dans la tubulure d'aspiration, permettant de saisir la composante d'air frais aspiré à l'aide d'un simple capteur de pression en aval du pa- pillon d'étranglement, pour que la pression ainsi saisie de la tubulure d'aspiration soit convertie en un signal de charge en tenant compte d'une correction concernant l'altitude ainsi que la réinjection interne et le cas échéant externe des gaz d'échappement. Ce procédé sera décrit en liaison avec les dessins. La figure 3 montre schématiquement un moteur à com- bustion interne 1 avec un flux massique de gaz la arrivant dans le moteur et un flux massique de gaz lb sortant du moteur, une conduite de retour de gaz 2a, externe, représentée par une sou- pape de réinjection des gaz d'échappement 2. Dans la tubulure d'aspiration, en aval du volet d'étranglement non représenté,5 se trouve un capteur de pression 3. Ce capteur de pression 3 saisit non seulement l'air frais aspiré mais également une com- posante de gaz résiduels existant par exemple à cause de la ré- injection interne ou externe des gaz d'échappement. Ainsi, la composante de gaz résiduels, existant de la réinjection interne10 des gaz d'échappement, est toujours provoquée par le chevauche- ment inévitable des soupapes, si bien qu'une partie des gaz d'échappement expulsés est de nouveau aspirée. Comme cela apparaît à la figure 1, on détecte tout d'abord la valeur de la tension du capteur de pression 3 de la tubulure d'aspiration selon une trame de 1-ms. Les valeurs dé- tectées sont transmises à une unité de calcul 4 faisant partie d'un circuit électrique 5, pour être transformées en une pres- sion moyenne ps dans la tubulure d'aspiration. La pression ps ainsi obtenue dans la tubulure d'aspiration, est en même temps appliquée à un premier champ de caractéristiques 6, à un troi- sième champ de caractéristiques 8 et à un circuit 11 pour être multipliée par un coefficient Fps. De plus, la pression dans la tubulure d'aspiration est appliquée à un circuit de commutation 12 qui sera décrit ultérieurement. Dans le premier champ de caractéristiques 6, en fonction d'une vitesse de rotation n, obtenue de manière ex- terne on détermine la pression pabg des gaz d'échappement. Dans un additionneur 14, celle-ci est ajoutée à la pression ambiante pu pour être fournie à un multiplicateur 16; ce multiplicateur multiplie la somme par un coefficient d'altitude fho qui repré- sente principalement la différence entre la pression ambiante réellement saisie et une pression ambiante normalisée. Le si- gnal ainsi traité est transmis par le multiplicateur 16 à un autre multiplicateur 18 qui multiplie par une autre constante de temps, c'està-dire la composante de gaz résiduels Fprgs. Le signal de la pression de gaz résiduels prgs, ainsi traité, fourni par le multiplicateur est appliqué à un soustracteur ; celui-ci forme la différence entre la pression corrigée de la tubulure d'aspiration pskor fournie par le multiplicateur 11 et la pression de gaz résiduels prgs; le résultat est appliqué à un autre soustracteur 22. Une autre partie de la pression de gaz d'échappement pa fournie par le multiplicateur 16 arrive dans le soustracteur 12 dans lequel on forme la différence pa - ps de la pression de gaz d'échappement pa et la pression de la tu- bulure d'aspiration ps. Le signal de différence pa - ps arrive dans un second champ de caractéristiques 7a qui fournit égale- ment le rapport de travail Tagr de la soupape de réinjection de gaz d'échappement 2 qui est en principe une mesure de la sur- face d'ouverture de la soupape de réinjection de gaz d'échappement 2. Du second champ de caractéristiques 7a, un signal de sortie p*agr arrive dans un autre multiplicateur 24 qui mul- tiplie ce signal avec un coefficient correspondant au quotient d'une vitesse de rotation normalisée, prédéterminée no et de la vitesse de rotation n du moteur à combustion interne. Le multiplicateur 24 transmet un signal pkagr qui représente une composante de pression créée par la réinjection externe des gaz d'échappement, au soustracteur 22 en ce qu'il est retranché du signal émis par le soustracteur 20. De cette manière, dans le premier soustracteur 20, le signal pskor est diminué d'une valeur prgs correspondant à l'amplitude et à la réinjection interne de gaz d'échappement. Dans le soustracteur suivant 22, la valeur formée par le sous- tracteur 20 est diminuée de la composante de pression pkagr qui dépend de la pression de gaz d'échappement pa, de la vitesse de rotation n du moteur à combustion interne et du rapport de tra- vail xagr de la soupape de réinjection de gaz d'échappement 2; ce signal représente une correction du signal de charge concer- nant la réinjection externe des gaz d'échappement. Le signal ainsi obtenu est multiplié dans un autre multiplicateur 28 à une constante 1/KDS qui tient compte principalement du nombre d'air stoechiométrique, du nombre de cylindres, de la masse de carburant par unité de temps, du volume de la course et de la température. On obtient de cette manière directement le signal de charge tl. Comme cela apparaît en outre à la figure 1, on peut prévoir un troisième champ de correction 8 prenant en compte l'influence du coefficient de remplissage à partir de l'influence de la suralimentation dans le signal de charge tl5 en fonction de la vitesse de rotation n et de la pression ps dans la tubulure d'aspiration. Le signal pris dans ce troisième champ de correction 8 est multiplié au signal de charge tl dans un multiplicateur 30. Enfin, on peut prévoir un quatrième champ de cor- rection 9 servant à compenser l'influence de la température dans le signal de charge en fonction de la température Tmot du moteur à combustion interne et de la température d'aspiration Tans. Le signal pris dans le quatrième champ 9 est multiplié dans un multiplicateur 32 au signal fourni par le multiplica- teur 30. Le signal de sortie de l'ensemble du circuit électro- nique 5 qui peut être par exemple un calculateur numérique est alors le signal de charge tl proprement dit, corrigé comme cela a été indiqué. Le signal de charge tl obtenu selon le procédé décrit, s'obtient à partir de la pression ps mesurée dans la tubulure d'aspiration selon la formule suivante: tl = 1/Kas * [ fps * ps - fprgs * (pu + pabg) * fho p*agr * no/n] dans cette formule, fps est une constante qui dépend de l'exposant isentropique X et du rapport de compression s: fps = (X * (S- 1) + 1) /X (S * ( - 1)) la constante fprgs est une constante qui dépend selon l'équation suivante de l'exposant isentropique X et du rapport de compression 6. Fprgs = 1/(x * (s - 1)). L'augmentation de pression p*agr est une fonction de la différence pa - ps entre la pression pa des gaz d'échappement et la pression ps dans la tubulure d'aspiration ainsi que du rapport de travail Tagr de la soupape de réinjec- tion des gaz d'échappement; cette valeur est prise de la ma- nière décrite dans le second champ de caractéristique 7. Une seconde variante du procédé sera décrite à l'aide de la figure 2. Cette variante se distingue du procédé décrit à l'aide de la figure 1 uniquement en ce que la pression de gaz d'échappement pa fournie par le multiplicateur 16 est appliquée d'une part à un circuit 13 qui forme le rapport ps/pas entre la pression de la tubulure d'aspiration ps et la pression des gaz d'échappement pa, ce rapport étant fourni au10 champ de caractéristiques 7b; la pression des gaz d'échappement pa est d'autre part appliquée à un multiplicateur qui le multiplie avec le signal correspondant au produit du signal du champ de caractéristiques 7b et du quotient no/n. Dans ce cas, contrairement au procédé décrit ci- dessus, le champ de caractéristiques et ainsi le signal p*agr dépendent de la différence du quotient ps/pa ainsi que du rap- port de travail Tagr de la soupape de réinjection de gaz d'échappement. R E V E N D I CA T IONS 1 ) Procédé de saisie du signal de charge d'un moteur à combus- tion interne à l'aide d'un capteur placé dans la tubulure d'aspiration, caractérisé en ce que, la pression (ps) dans la tubulure d'aspiration détectée à l'aide d'un capteur de pression (3) placé en aval du papillon d'étranglement du moteur à combustion interne (1) est transfor- mée en un signal de charge (ti) après correction tenant compte de l'altitude ainsi que de la réinjection interne et le cas échéant externe des gaz d'échappement. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour la correction tenant compte de l'altitude et de la réin- jection interne des gaz d'échappement, pour le signal de charge ti, la pression de la tubulure d'aspiration (ps) est diminuée de la somme pondérée d'un coefficient d'altitude (fho), corres- pondant à la pression ambiante et à la pression antagoniste des gaz d'échappement (pu + pabg). 3 ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que pour la correction du signal de charge (ti) tenant compte de la réinjection externe des gaz d'échappement, la pression de la tubulure d'aspiration (ps) est diminuée d'une composante de pression (pkagr) dépendant de la pression des gaz d'échappement (pa), de la vitesse de rotation (n) du moteur à combustion in- terne (1) et du rapport de travail (xagr) d'une soupape de ré- injection de gaz d'échappement (2). 4 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pression antagoniste des gaz d'échappement (pabg) est prise dans un premier champ de caractéristiques (6). ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la relation entre la composante de pression (pkagr) et la pres- sion des gaz d'échappement (pa) et le rapport de travail (tagr) est prise dans un second champ de caractéristiques (7a, 7b). 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que pour tenir compte des influences du coefficient de remplissage sur la base des influences de suralimentation dans le signal de charge (tl), on prévoit un troisième champ de caractéristiques de correction (8) dépendant de la vitesse de rotation (n) et de la pression dans la tubulure d'aspiration (ps). 7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que pour compenser l'influence de la température sur le signal de charge (tl), on prévoit un quatrième champ de caractéristiques de correction (9) dépendant de la température du moteur à com- bustion interne (Tmot) et de la température d'aspiration (Tans).