Brevet FR2768772A1 — publié le 19990326

L'invention concerne un procédé de régulation de ralenti d'un moteur à combustion interne multicylindres, selon lequel l'accélération angulaire de chaque cylindre individuel est détectée et les écarts entre les différents cylindres sont compensés par une régulation de moteur au moyen d'une modification du débit de carburant distribué pour chaque cylindre individuel. Lorsqu'un moteur à combustion interne tourne, il se présente des irrégularités de rotation qui sont dues à des erreurs systématiques se présentant sur le système d'apport dosé de carburant et sur le moteur lui-même. Du fait de ces écarts, les différents cylindres fournissent une contribution différente au couple délivré. Entre autres, des tolérances du moteur jouent un rôle, notamment des composantes d'injection différentes qui ne peuvent être réduites qu'à l'aide de moyens particulièrement complexes. Les contributions différentes des cylindres individuels au couple se traduisent en régime permanent (par exemple au ralenti) par des vibrations du véhicule. En régime non permanent, il résulte de l'accroissement différent de couple une accélération qui n'est pas uniforme et des valeurs d'émissions d'échappement qui sont moins bonnes. Par DE 41 22 139 Ai, on connaît un procédé selon lequel l'accélération angulaire de chaque cylindre individuel est détectée et des écarts entre les différents cylindres sont compensés au moyen d'une modification des débits de carburant distribués aux cylindres. L'invention a pour but de fournir un procédé perfectionné de régulation de ralenti d'un moteur à combustion interne multicylindres. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé, du type générique défini en introduction, caractérisé en ce que des grandeurs d'état du moteur déterminées d'une manière continue sont mesurées, à partir de ces grandeurs d'état, un modèle estime une grandeur de processus caractéristique qui constitue une valeur de consigne pour la régulation de moteur, une valeur réelle momentanée est déterminée à partir d'une grandeur d'état mesurée correspondant à la valeur de consigne, la contribution de chaque cylindre individuel à l'accélération angulaire intervient dans la valeur réelle et une différence de régulation est formée à partir de la valeur de consigne et de la valeur réelle pour un régulateur qui corrige la combustion dans les différents cylindres de façon que la différence de régulation soit minimale. Le procédé conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - le modèle est adapté en des points de fonctionnement fixes à des modification des paramètres de système de commande, notamment des phénomènes de vieillissement du moteur à combustion interne, par le fait que la grandeur estimée par le modèle fait l'objet d'une formation de moyenne dans un élément, une valeur effective correspondante est déterminée pour ce point de fonctionnement fixe par une fonction d'adaptation et le modèle est modifié de façon que la différence entre la valeur moyenne et la valeur effective soit nulle, - un état d'erreur, notamment une défaillance de cylindre, est annoncé lorsque le régulateur ne parvient pas à corriger la combustion dans les différents cylindres de façon que la différence de régulation soit minimale, - le couple est utilisé en tant que valeur de consigne/valeur réelle, - la variation de la vitesse de rotation dans le temps est utilisée en tant que valeur de consigne/valeur réelle, - le modèle utilise un modèle de commande inverse qui est rangé en mémoire sous forme de tables caractéristiques. Le procédé conforme à l'invention prévoit donc un modèle de processus qui, à partir des grandeurs d'état, déterminées d'une manière continue, du moteur à combustion interne, estime une grandeur de processus caractéristique qui constitue la valeur de consigne pour la régulation de moteur. Les grandeurs d'état sont des valeurs réelles, notamment la vitesse de rotation, le débit de carburant envoyé au moteur, ainsi que la température de fonctionnement, la pression d'admission et des paramètres de recyclage des gaz d'échappement. La grandeur de processus caractéristique peut notamment être le couple ou la vitesse de rotation. Cette estimation est comparée à une valeur réelle correspondante qui est déterminée à partir de l'une des grandeurs d'état mesurées. La contribution de chaque cylindre individuel à l'accélération angulaire résulte de cette valeur réelle. Un régulateur corrige la combustion dans les différents cylindres de façon que la valeur réelle s'approche de la valeur de consigne. Ainsi, les différentes contributions des cylindres individuels sont équilibrées. Comme autre avantage du procédé conforme à l'invention, cette régulation de ralenti agit aussi bien pour des phases de fonctionnement permanent que pour des phases de fonctionnement non permanent du moteur. Des exemples de mise en oeuvre de l'invention sont exposés ci-après en détail en regard des dessins. Les dessins représentent: à la figure 1, un graphe présentant le couple moyen et le couple propre à chaque cylindre d'un moteur à combustion interne, à la figure 2, un schéma-bloc d'un procédé de régulation conforme à l'invention, à la figure 3, cinq graphes présentant la variation de différents paramètres dans le temps, avec la figure 3a représentant la variation dans le temps du débit de carburant introduit, la figure 3b la variation dans le temps de la vitesse de rotation, la figure 3c la variation dans le temps d'une valeur réelle MR déterminée à partir de la grandeur d'état mesurée, la figure 3d la valeur d'une grandeur de processus caractéristique estimée ML et la figure 3e la variation dans le temps d'une différence de régulation AME. A la figure 1, le couple moyen d'un moteur à combustion interne et le couple propre aux différents cylindres sont portés en fonction de la position de vilebrequin a. Comme on le voit, les cylindres I à IV d'un moteur à quatre cylindres fournissent des contributions différentes au couple moyen qui est représenté par la courbe 1. La courbe 2, à savoir le couple propre aux cylindres individuels suit un motif se reproduisant après chaque cycle de fonctionnement. Les contributions des différents cylindres sont désignées par I, II, III et IV. Le procédé conforme à l'invention a pour but d'équilibrer les contributions différentes au couple, fournies d'une manière systématique, au moyen d'une modification de l'apport dosé de carburant aux différents cylindres, de façon que tous les cylindres délivrent le même couple moyen. Ce procédé, présenté ici pour un 4 cylindres, est bien entendu utilisable aussi pour des moteurs à combustion interne comportant un autre nombre quelconque de cylindres. La figure 2 représente un schéma-bloc d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé de régulation. Un modèle 3 est un modèle de commande inverse qui est rangé en mémoire au moyen de tables caractéristiques ou d'équations différentielles. A partir des grandeurs d'état Z (par exemple vitesse de rotation, débit de carburant injecté, pression d'admission) du moteur à combustion interne 6, le modèle 3 estime une grandeur de processus caractéristique ML, par exemple la variation de vitesse de rotation du vilebrequin à laquelle il faut s'attendre. Un organe de mesure 4 mesure la vitesse de rotation effective et calcule la variation de vitesse de rotation à partir de celle-ci. Cette valeur réelle MR établit la contribution de chaque cylindre individuel à l'accélération angulaire. Un élément différentiateur 7 calcule, à partir de la valeur de consigne ML et de la valeur réelle MR, une différences de régulation AME qui est envoyée à un régulateur 5. Le régulateur 5 envoie à chaque cylindre un débit de carburant tel que la différence de régulation AME devienne minimale. Pour l'adaptation du modèle 3, il est encore prévu à la figure 2 un circuit 8, 9, 10 sur lequel on reviendra encore. La figure 3 illustre la variation dans le temps de grandeurs pertinentes dans le procédé de régulation conforme à l'invention. A la figure 3a, le débit m du carburant envoyé au moteur est porté en fonction du temps t. A l'instant t1, le débit de carburant m est augmenté linéairement jusqu'à l'instant t2, du fait que la position de la pédale d'accélérateur est modifiée. A l'instant t3, le débit de carburant distribué est de nouveau diminué jusqu'à la valeur initiale à l'instant t4. La variation de vitesse de rotation N correspondante est représentée à la figure 3b. A partir de l'instant t1, la vitesse de rotation augmente jusqu'à une valeur maximale et, à partir de t3, lorsque le conducteur relâche de nouveau la pédale d'accélérateur, elle diminue jusqu'à la valeur initiale. La grandeur de processus caractéristique ML estimée par le modèle de processus 3 à partir des grandeurs d'état décrivant le moteur est représentée à la figure 3d. Le modèle estime la grandeur de processus caractéristique à l'aide d'un modèle de commande inverse qui est rangé en mémoire au moyen de tables caractéristiques. Dans cet exemple de réalisation, le modèle 3 estime la variation de la vitesse de rotation, donc la variation de l'accélération angulaire ML dans le temps. Pour l'estimation de la variation ML de l'accélération angulaire dans le temps, le modèle 3 utilise des grandeurs d'état mesurées Z du moteur, telles que la vitesse de rotation et le débit de carburant injecté. Toutefois, il est par ailleurs possible d'imaginer encore d'autres grandeurs d'état mesurées Z, telles que par exemple pression d'admission, recyclage de gaz d'échappement, angle de début d'injection, etc.. Le couple délivré par le moteur peut aussi être considéré comme grandeur de processus caractéristique ML. La grandeur caractéristique ML est corrigée dans le modèle 3, par exemple en tenant compte d'influences climatiques (température d'agent de refroidissement). La figure 3c illustre le tracé de la variation de vitesse de rotation en fonction du temps. L'organe de mesure 4 mesure la vitesse de rotation et calcule la variation de vitesse de rotation. Ainsi, la valeur réelle MR représente la contribution de chaque cylindre individuel à l'accélération angulaire. A la figure 3c, on voit nettement le tracé de courbe en dents de scie, les pointes des dents correspondant chaque fois à la contribution d'un cylindre individuel respectif. Une différence de régulation AME destinée au régulateur 5 est formée dans l'élément différentiateur 7 à partir de la valeur réelle MR et de la valeur de consigne ML, estimée par le modèle, de la variation de vitesse de rotation. A cet effet, le modèle 3 doit estimer la grandeur de processus caractéristique avec une résolution dans le temps qui correspond à la résolution de la valeur réelle dans le temps. La différence de régulation AME est portée en fonction du temps à la figure 3e. Comme on peut le voir, elle est totalement indépendante de la question de savoir si le moteur travaille dans une situation de régime permanent (avant l'instant t1) ou dans une phase de régime non permanent, soit entre t1 et t2. La différence de régulation AME n'exprime plus que les contributions des différents cylindres à l'irrégularité de fonctionnement. Chaque dent de scie est associée à la contribution d'un cylindre. Le régulateur 5 est ainsi en mesure de corriger l'opération de combustion dans les différents cylindres du moteur de façon que la différence de régulation AME devienne minimale. La grandeur de réglage prévue pour le moteur est le débit de carburant injecté. Il est toutefois possible d'imaginer aussi d'utiliser la durée d'injection ou toute autre grandeur qui influe sur le couple délivré par le cylindre consideré. Les algorithmes particuliers de régulation du régulateur 5 doivent ne pas modifier en moyenne le couple -7 délivré moyen du moteur, ce qui signifie que le procédé ne doit entraîner aucune modification du couple délivré dans l'ensemble. Il se produit toutefois de telles variations de couple si l'estimation de valeur de consigne ML du modèle 3 n'est pas correcte. Une telle erreur peut par exemple être provoquée du côté moteur, notamment par des phénomènes de vieillissement, ou du fait d'influences de l'environnement variant lentement, telles que par exemple la pression ambiante, dont il n'est pas tenu compte dans le modèle 3. C'est pourquoi, dans une forme préférée de réalisation, le modèle 3 doit être adapté à un point de fonctionnement fixe, par exemple au ralenti ou à pleine charge. Dans un organe de mesure 8 servant à l'adaptation, la variation de vitesse de rotation MM est mesurée et fait l'objet d'une formation de moyenne donnant MM sur au moins un cycle du moteur 6. En outre, une moyenne de la grandeur de processus estimée du modèle 3 est établie par formation de valeur moyenne et la valeur moyenne ML fournit, en commun avec MM, une erreur de modèle A ML dans un élément différentiateur 10. Le modèle 3 est alors corrigé de façon que l'erreur de modèle A ML fournie en réaction devienne nulle. Si le régulateur 5 n'atteint pas son but de régulation, à savoir rendre la grandeur AME minimale ou, d'une manière idéale, la rendre nulle, une annonce d'erreur peut alors être produite. L'état d'erreur indique alors un fonctionnement défectueux du cylindre correspondant, par exemple une compression insuffisante ou un endommagement dans le système d'injection. REVEND I CATIONS 1. Procédé de régulation de ralenti d'un moteur à combustion interne multicylindres, selon lequel l'accélération angulaire de chaque cylindre individuel est détectée et les écarts entre les différents cylindres sont compensés par une régulation de moteur au moyen d'une modification du débit de carburant distribué pour chaque cylindre individuel, caractérisé en ce que des grandeurs d'état (Z) du moteur (6) déterminées d'une manière continue sont mesurées, à partir de ces grandeurs d'état (Z), un modèle (3) estime une grandeur de processus caractéristique (ML) qui constitue une valeur de consigne pour la régulation de moteur, une valeur réelle (MR) momentanée est déterminée à partir d'une grandeur d'état (Z) mesurée correspondant à la valeur de consigne, la contribution de chaque cylindre individuel à l'accélération angulaire intervient dans la valeur réelle (MR) et une différence de régulation (AME) est formée à partir de la valeur de consigne (ML) et de la valeur réelle (MR) pour un régulateur (5) qui corrige la combustion dans les différents cylindres de façon que la différence de régulation (AME) soit minimale. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le modèle (3) est adapté en des points de fonctionnement fixes à des modification des paramètres de système de commande, notamment des phénomènes de vieillissement du moteur à combustion interne (6), par le fait que la grandeur (ML) estimée par le modèle (3) fait l'objet d'une formation de moyenne dans un élément (9), une valeur effective correspondante (1M) est déterminée pour ce point de fonctionnement fixe par une fonction d'adaptation et le modèle (3) est modifié de façon que la différence entre la valeur moyenne (ML) et la valeur effective (MM) soit nulle. 3. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un état d'erreur, notamment une défaillance de cylindre, est annoncé lorsque le régulateur (5) ne parvient pas à corriger la combustion dans les différents cylindres de façon que la différence de régulation (AME) soit minimale. 4. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le couple est utilisé en tant que valeur de consigne/valeur réelle. 5. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la variation de la vitesse de rotation dans le temps est utilisée en tant que valeur de consigne/valeur réelle. 6. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le modèle (3) utilise un modèle de commande inverse qui est rangé en mémoire sous forme de tables caractéristiques.