Brevet FR2750454A1 — publié le 19980102

Etat de la technique. L'invention concerne un procédé pour déterminer le signal de charge d'un moteur à combustion interne à réin- jection externe des gaz d'échappement à l'aide d'un capteur de pression équipant la tubulure d'aspiration, un circuit calculant, à partir de la pression mesurée dans la tubulure d'aspiration et de la vitesse de rotation mesurée, un signal de charge proportionnel à la masse aspirée, par rotation, Il faut un signal de charge corrigé pour la réin- jection des gaz d'échappement, qui est proportionnel à la masse d'air frais aspiré par rotation, notamment pour calcu- ler la quantité de carburant à injecter car des défauts dans le signal de charge, corrigé, entraînent d'autres défauts ou erreurs dans la composition du mélange ce qui se traduit par une augmentation de l'émission des matières polluantes. Pour tenir compte de l'influence de la réinjec- tion des gaz d'échappement dans la détection de la charge utilisant la pression dans la tubulure d'aspiration, pour commander des moteurs à essence, on connaît des procédés se- lon lesquels la correction de la durée d'injection pour une réinjection externe des gaz d'échappement, utilise un coeffi- cient de correction obtenu à partir du champ des caractéris- tiques dépendant de la vitesse de rotation et de la charge. Mais ces procédés ne fournissent de bons résultats que dans des conditions stationnaires et ils présentent plusieurs in- convénients. C'est ainsi que le coefficient de correction dé- pend toujours du point de fonctionnement du moteur à combus- tion interne, c'est-à-dire de la vitesse de rotation et de la charge du moteur à combustion interne détectées par exemple en fonction de l'angle du papillon d'étranglement. Cela né- cessite une nouvelle adaptation du champ de caractéristiques de correction, par exemple pendant une application à chaque variation du taux de réinjection des gaz d'échappement, avec des moyens importants. De plus, la correction du temps d'injection n'est vraie que dans les conditions stationnaires. En particulier, lorsque le point de fonctionnement varie, c'est-à-dire lors- que la vitesse de rotation et la charge varient du fait de la variation de l'angle du papillon d'étranglement, des erreurs résiduelles dynamiques dans la composition du mélange sont inévitables, ce qui se traduit par une détérioration gênante de la qualité des gaz d'échappement du moteur à combustion interne. De plus, de tels procédés connus sont très imprécis pour des variations de la pression ambiante, par exemple lorsque les moteurs à combustion interne fonctionnent à des altitudes différentes. Un autre inconvénient est que de tels procédés ne donnent pas de signaux de sortie qui forment une base pour d'autres fonctions comme par exemple la correction de l'angle d'allumage ou une coupure pour le couple. Le document DE 195 25 815.0 non publié antérieu- rement, décrit un procédé pour détecter le signal de charge d'un moteur à combustion interne selon lequel, en fonction de la pression dans la tubulure d'aspiration, de la pression des gaz d'échappement, de la vitesse de rotation et de la posi- tion de la soupape de réinjection des gaz, on corrige le si- gnal de charge du moteur à combustion interne. Toutefois, l'inconvénient de ce procédé est de ne fonctionner correcte- ment que dans des conditions stationnaires; de plus, il pré- sente des erreurs résiduelles lorsque la pression environnante varie. La présente invention a pour but de perfectionner un procédé pour déterminer le signal de charge d'un moteur à combustion interne avec réinjection externe des gaz d'échappement, correspondant au type défini ci-dessus, de ma- nière à permettre d'une part une application simple et notam- ment de modifier à tout moment le coefficient de réinjection des gaz d'échappement sans nécessiter de nouvelle adaptation de la correction du signal de charge, et d'autre part, en mode de fonctionnement non stationnaire, de former un signal de charge correct, et de réduire ainsi l'émission des gaz d'échappement polluants du moteur à combustion interne. Avantages de l'invention. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que on définit le débit massique des gaz d'échappement traversant la soupape de réinjection, et par conversion en un signal dépendant de la vitesse de rotation et filtrage dans un filtre copiant les opérations de remplissage dans la tubulure d'aspiration, on forme un signal de correction proportionnel à la masse des gaz d'échappement aspirée à chaque rotation du moteur à com- bustion interne, et on retranche ce signal de correction du signal de charge pour générer un signal de charge corrigé par soustraction, puis on fournit le signal obtenu. La détermination du débit massique de gaz d'échappement traversant la soupape de réinjection des gaz d'échappement, la détermination d'une masse de gaz d'échappement aspirée à chaque rotation du moteur et qui est proportionnelle au signal de correction, par conversion du débit massique de gaz d'échappement, défini comme un signal dépendant de la vitesse de rotation, et le filtrage dans un filtre copiant les opérations de remplissage de la tubulure d'aspiration, ainsi que la soustraction consécutive de ce si- gnal de correction du signal de charge pour donner un signal de charge corrigé, offrent les avantages particulièrement im- portant suivants: - on peut corriger systématiquement le signal de charge dé- terminé à partir de la pression mesurée de la tubulure d'aspiration en tenant compte de toutes les grandeurs in- fluentes principales, - même en mode de fonctionnement non stationnaire du moteur à combustion interne, on réduit les émissions de gaz d'échappement, car même pendant les variations de point de fonctionnement, notamment par filtrage dans le filtre qui copie les opérations de remplissage de la tubulure d'aspiration, on forme un signal de charge précis, - le coefficient de réinjection des gaz d'échappement peut être modifié à tout instant sans nécessiter une nouvelle adaptation de la correction du signal de charge, car la dé- termination du débit massique des gaz d'échappement et sa conversion en un signal de correction proportionnel à la masse des gaz d'échappement aspirée par rotation du moteur, assurent en continu une correction du signal de charge en tenant compte du débit massique des gaz d'échappement. Pour le filtre copiant les opérations de remplis- sage de la tubulure d'aspiration on peut envisager, de ma- nière très schématique, les modes de réalisation les plus différents. Toutefois, il est particulièrement avantageux que5 le filtre soit un filtre passe-bas à constante de temps dé- pendant de la vitesse de rotation, qui copie particulièrement bien les opérations de remplissage de la tubulure d'aspiration. La détermination du flux massique de gaz d'échappement dans la soupape de réinjection des gaz d'échappement se fait d'une manière particulièrement avanta- geuse en fonction de la position de la soupape de réinjec- tion, de la température des gaz d'échappement, au niveau de la soupape de réinjection, de la pression dans la tubulure15 d'aspiration et de la pression des gaz d'échappement à partir d'une courbe caractéristique enregistrée, représentant la fonction d'échappement connue, qui est l'approximation la plus avantageuse du point de vue physique pour déterminer le débit des gaz d'échappement. Pour déterminer la pression des gaz d'échappement, on forme avantageusement la somme de la pres- sion ambiante et de la contre-pression des gaz d'échappement. La contre-pression des gaz d'échappement elle- même peut se détecter de différentes manières. Avantageuse- ment, on obtient la contre-pression des gaz d'échappement par un champ de caractéristiques dépendant de la vitesse de rota- tion et de la charge. On détermine la température des gaz d'échappement au niveau de la soupape de réinjection, ce qui peut se faire de différentes manières. Une solution avantageuse prévoit de prendre la température des gaz d'échappement sur la soupape de réinjection en utilisant également un champ de caractéris- tiques dépendant de la charge et de la vitesse de rotation. Il est en outre prévu de préférence que le débit à travers la soupape de réinjection, dans les conditions nor- males (0 C ou 20 C, 1013 mbars de pression d'entrée, condi- tions de pression surcritiques), corresponde à une courbe caractéristique enregistrée. La grandeur d'entrée pour cette courbe caractéristique est la position de la soupape de réin- jection dans la mesure o l'on utilise une soupape de réin- jection avec réaction de position. De plus, on peut également utiliser le signal de commande de la soupape de réinjection comme grandeur d'entrée. Il est particulièrement avantageux que le procédé ne permette pas seulement l'émission du signal de charge cor- rigé mais également l'émission du taux de réinjection corres- pondant au quotient du signal de correction et du signal de10 charge. Dessins. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de quelques exemples de réa- lisation représentés schématiquement dans les dessins annexés15 dans lesquels: - la figure 1 montre schématiquement un exemple de réalisation d'un circuit électronique pour la mise en oeu- vre du procédé de l'invention, - la figure 2 montre schématiquement un mode de réalisation de la partie de circuit de la figure 1 pour dé- terminer la masse de gaz réinjectée. Description des exemples de réalisation. Le procédé de détermination du signal de charge d'un moteur à combustion interne à réinjection externe des gaz d'échappement à l'aide d'un capteur de pression équipant la tubulure d'aspiration, se décrira le mieux en combinaison avec la figure 1. Selon la figure 1, partant de la pression mesurée dans la tubulure d'aspiration ps, après soustraction d'une dérive 10 dépendant de l'altitude dans un soustracteur 20, par multiplication par un coefficient de correction fourni par un champ de caractéristiques de correction 30, dans un multiplicateur 40, et par multiplication par un coefficient 60 dépendant de la température dans un autre multiplicateur 45, on convertit de manière connue en un signal de charge tl. Pour tenir compte de l'influence de la réinjection des gaz d'échappement, on définit tout d'abord, dans une unité de circuit 100, à partir de la pression ps de la tubulure d'aspiration, de la pression des gaz d'échappement pa, de la position de la soupape de réinjection des gaz et d'un coeffi- cient de correction dépendant du point de fonctionnement, le débit massique de gaz d'échappement traversant la soupape de réinjection. Après avoir formé le quotient du débit massique des gaz d'échappement et de la vitesse de rotation n dans un diviseur 70 et après multiplication par une constante K dans un multiplicateur 75, on applique ce signal de correction correspondant aux conditions stationnaires, à un filtre 80; celui-ci est réalisé de façon à tenir compte des opérations de remplissage de la tubulure d'aspiration, c'est-à-dire pour tenir compte des effets dynamiques; c'est pourquoi il fonc- tionne comme un filtre passe-bas avec une constante de temps dépendant de la vitesse de rotation. Le signal de correction émis par le filtre 80 est alors retranché du signal de charge tl dans un soustracteur 90; on obtient un signal de charge corrigé tlCorr qui est émis. A partir de ce signal, en formant le quotient du signal de correction Scorr et du signal de charge tl dans un diviseur 95, on définit le taux de réinjection des gaz et on fournit ce signal. Ce taux de réinjection des gaz d'échappement peut servir de grandeur d'entrée à d'autres fonctions de la commande du moteur à combustion interne, en- tre autres pour définir le couple, l'angle d'allumage optimum ou la température dans la tubulure d'aspiration. Pour définir le débit massique des gaz d'échappement traversant la soupape de réinjection des gaz, on utilisera ci-après la figure 2 qui est une vue de détail de la partie de circuit portant la référence 100. Le débit massique de gaz réinjecté se définit à partir de la position de la soupape de réinjection, de la pression ps dans la tubulure d'aspiration, de la pression am- biante pu, de la vitesse de rotation n et d'une grandeur dé- pendant de la charge, par exemple l'angle du papillon d'étranglement. A partir de la pression ambiante pu et de la contre- pression des gaz d'échappement fournie par un champ de caractéristiques 110 dépendant de la vitesse de rotation et de la charge, on obtient la pression pa des gaz d'échappement dans l'additionneur 115; ce signal est fourni à un diviseur qui forme le quotient de la pression ps de la tubulure d'aspiration et de la pression pa des gaz d'échappement. Ce quotient est appliqué à un circuit 130 qui contient la fonc- tion de sortie Y, connue en soi, correspondant le mieux aux conditions d'écoulement dans la soupape de réinjection en fonction de la pression ps de la tubulure d'aspiration et de la pression des gaz d'échappement pa. Le signal émis par le circuit 130 est multiplié par un signal fourni par un circuit 140 qui réalise principa- lement les courbes caractéristiques de la soupape de réinjec- tion en fonction de la position de cette soupape de réinjection. Cette multiplication se fait dans un multiplica- teur 145. Le signal émis par le multiplicateur 145 est de nouveau multiplié dans un multiplicateur 190, par un signal normé du quotient de la pression des gaz d'échappement pa et d'une pression normalisée pn fournie par un diviseur 17. Enfin, ce signal est multiplié par un signal dans un autre multiplicateur 155 et tenant compte de la tempéra- ture des gaz d'échappement au niveau de la soupape de réin- jection; ce multiplicateur utilise un champ de caractéristiques 150 dépendant de la vitesse de rotation et de la charge pour tenir compte de toutes les influences à ef- fet multiplicatif, et dépendant du point de fonctionnement. Le procédé décrit permet une correction systéma- tique du signal de charge obtenu à partir de la pression me- surée de la tubulure d'aspiration, avec une réinjection externe des gaz d'échappement, en tenant compte de tous les paramètres essentiels. A partir du filtre 80 qui copie les opérations de remplissage dans la tubulure d'aspiration, on obtient une réduction de l'émission des gaz d'échappement même pour un moteur à combustion interne fonctionnant en mode non stationnaire car, même pendant les variations de point de fonctionnement, on obtient toujours un signal de charge cor- rect tl. De plus, on peut à tout instant modifier le taux de réinjection des gaz d'échappement sans nécessiter une nou- velle adaptation de la correction du signal de charge pour une application.5 Enfin, et dans une certaine mesure, comme acces- soire, on fournit également le taux de réinjection calculé, qui peut servir de grandeur d'entrée à d'autres fonctions de commande du moteur à combustion interne, par exemple pour dé- terminer le couple, l'angle d'allumage optimum ou encore la10 température dans la tubulure d'aspiration. R E V E ND I C A T I O NS 1 ) Procédé pour déterminer le signal de charge (tl) d'un mo- teur à combustion interne à réinjection externe des gaz d'échappement à l'aide d'un capteur de pression équipant la tubulure d'aspiration, un circuit (1) calculant, à partir de la pression mesurée (ps) dans la tubulure d'aspiration et de la vitesse de rotation mesurée (n), un signal de charge (tl) proportionnel à la masse aspirée, par rotation, caractérisé en ce qu' on définit le débit massique des gaz d'échappement traversant la soupape de réinjection, et par conversion en un signal dépendant de la vitesse de rotation et filtrage dans un fil- tre (80) copiant les opérations de remplissage dans la tubu- lure d'aspiration, on forme un signal de correction (Scorr) proportionnel à la masse des gaz d'échappement aspirée à cha- que rotation du moteur à combustion interne, et on retranche ce signal de correction (Scorr) du signal de charge (tl) pour générer un signal de charge corrigé (tlcorr) par soustraction, puis on fournit le signal obtenu. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre (80) est un filtre passe-bas à constante de temps dépendant de la vitesse de rotation. 30) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu' on détermine le débit massique des gaz d'échappement à tra- vers la soupape de réinjection des gaz d'échappement en fonc- tion de la position de cette soupape, de la température des gaz d'échappement au niveau de la soupape de réinjection, de la pression de la tubulure d'aspiration (ps) et de la pres- sion des gaz d'échappement (pa),à l'aide de la fonction de débit connue, enregistrée comme courbe caractéristique (y). 4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que pour déterminer la pression des gaz d'échappement (pa) on forme la somme de la pression ambiante (pu) et de la contre- pression des gaz d'échappement. 5 ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' on prend la contre-pression des gaz d'échappement dans un champ de caractéristiques (110) en fonction de la vitesse de rotation et de la charge. 6 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' on prend la température des gaz d'échappement sur la soupape de réinjection dans un champ de courbes caractéristiques (150) dépendant de la vitesse de rotation et de la charge. 7 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le comportement de passage dans les conditions normales de la soupape de réinjection des gaz d'échappement, est enregistré sous la forme d'une courbe caractéristique (140). ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que pour déterminer le taux de réinjection des gaz d'échappement, on forme le quotient du signal de correction (Scorr) et du si- gnal de charge (tl) et on émet le signal obtenu.