Brevet FR2768460A1 — publié le 19990319

! Description La présente invention concerne un procédé de mise en oeuvre d'un moteur à combustion interne, notamment d'un véhicule automobile selon lequel on fournit de l'air à une chambre de combustion en passant sur un volet d'étranglement placé dans une tubulure d'aspiration et on règle la position angulaire (vdks) du volet d'étranglement. L'invention concerne également un moteur à com- bustion interne notamment pour un véhicule automobile compre- nant un volet d'étranglement dans une tubulure d'aspiration pour alimenter en air une chambre de combustion et un appa- reil de commande avec se règle la position angulaire (wdks) du volet d'étranglement. Les exigences concernant les moteurs à combustion interne actuels pour la commande de l'alimentation en air de la chambre de combustion sont de plus en plus strictes. Pour cette raison, il est nécessaire d'améliorer encore plus cette commande. Pour cela, dans les moteurs à combustion interne connus, on détermine entre autres un couple de consigne à partir de l'état de fonctionnement souhaité par le conducteur du véhicule, couple de consigne que doit fournir le moteur. Des exigences supplémentaires instantanées concernant le mo- teur à combustion interne peuvent s'appliquer à la commande de la boîte de vitesses, à la régulation de l'installation de climatisation ou des moyens analogues. L'ensemble du couple de consigne est alors utilisé pour calculer la masse d'air correspondante dans la chambre de combustion et la régler pour avoir l'état de fonctionnement souhaité, c'est-à-dire par exemple une accélération du véhicule. La présente invention a pour but de développer un procédé de mise en oeuvre d'un moteur à combustion interne permettant d'améliorer la précision du réglage de la masse alimentant la chambre de combustion. A cet effet l'invention concerne un procédé du type ci-dessus ou un moteur à combustion interne du type évo- qué caractérisé en ce qu'on règle la position angulaire (vdks) du volet d'étranglement en fonction d'un débit massi- que de consigne (mscons) passant sur le volet d'étranglement. Ainsi, à partir du couple de consigne souhaité on calcule un débit massique de consigne indiquant la quantité d'air qui doit alimenter le moteur à combustion interne afin de générer le couple de consigne. A partir de ce débit massi- que de consigne, on détermine la position angulaire du volet d'étranglement, nécessaire pour que l'air passe par le volet et alimente la chambre de combustion du moteur. On a constaté que cela permettait un calcul très précis de la position an- gulaire du volet d'étranglement ce qui présente l'avantage qu'à partir de ce calcul, on peut également calculer de ma- nière très précise la masse de carburant à injecter. Il est particulièrement avantageux que le débit massique de consigne soit déterminé notamment en fonction du régime du moteur à combustion interne à partir de l'alimen-15 tation en air de consigne dans la chambre de combustion du moteur. Selon un développement avantageux, on retranche un débit massique du débit massique de consigne correspondant à la ventilation du réservoir. Cela permet de tenir compte également de l'air arrivant le cas échéant de la ventilation du réservoir. Il est particulièrement avantageux que l'on re- tranche le courant massique de fuite du courant massique de consigne. Le courant massique de fuite permet de tenir compte de l'air qui passe sur le volet d'étranglement même lorsque celui-ci est fermé. Selon un développement avantageux de l'invention, on forme un débit massique normal à partir du débit massique de consigne. En effectuant cette normalisation on obtient que les paramètres spécifiques au volet d'étranglement comme par exemple le coefficient de frottement du volet d'étranglement ou analogue que l'on ne peut déterminer de manière précise soit compensé dans le calcul. Cela donne globalement un cal- cul beaucoup plus précis. Selon un développement avantageux de l'invention, pour calculer le débit massique normalisé, on tient compte de la vitesse d'écoulement sur le volet d'étranglement. Il est particulièrement avantageux que la vitesse d'écoulement sur le volet d'étranglement est déterminée en fonction d'une pression en amont du volet d'étranglement et d'une pression de consigne en aval du volet. Il est en outre particulière- ment avantageux que pour le calcul de la pression de consigne en aval du volet d'étranglement, on tient compte de la pres- sion du gaz résiduel dans la chambre de combustion et on me- sure la pression (pvdkds) en amont du volet d'étranglement et on corrige par un coefficient (fkmsdk). Selon un autre développement avantageux de l'invention, pour calculer le débit massique normalisé on utilise un coefficient tenant compte de la température en amont du volet d'étranglement et/ou un coefficient tenant compte de la pression en amont du volet d'étranglement. Cela permet d'adapter effectivement le débit massique au débit massique normalisé. Il est particulièrement avantageux de réaliser le procédé de l'invention par un élément de commande prévu pour un appareil de commande d'un moteur à combustion interne, no- tamment d'un véhicule automobile. De cette manière, on enre- gistre un programme sur l'élément de commande constitué notamment par un support d'enregistrement; ce programme est alors exécuté par un calculateur, notamment un microproces- seur qui exécute ainsi le procédé de l'invention. Dans ce cas, l'invention est également réalisée par un programme en- registré dans l'élément de commande de sorte que ce support d'enregistrement avec le programme représente l'invention de la même manière que le procédé pour lequel est prévu le pro- gramme et l'appareil de commande règle la position angulaire (wdks) du volet d'étranglement en fonction d'un débit massi- que de consigne (mscons) par le volet d'étranglement. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 est un schéma par blocs d'un exemple de réali- sation d'un moteur à combustion interne d'un véhicule auto- mobile, - la figure 2 montre un schéma par blocs d'un exemple de réa- lisation d'un procédé selon l'invention pour la mise en oeuvre du moteur à combustion interne de la figure 1. La figure 1 montre un moteur à combustion interne 1 d'un véhicule automobile comportant un piston 2 effectuant un mouvement alternatif dans un cylindre 3. Le cylindre 3 comprend une chambre de combustion 4 à laquelle est reliée une tubulure d'admission 6 et une tubulure d'échappement 7 par l'intermédiaire de soupapes 5. La chambre de combustion 410 est également équipée d'un injecteur non représenté et d'une bougie d'allumage. La tubulure d'aspiration 6 est équipée d'un volet d'étranglement 8, pivotant. Entre le volet d'étranglement 8 et la chambre de combustion 4, débouche la ventilation du réservoir dans la tubulure d'aspiration 6. La ventilation du réservoir est équipée d'un filtre à charbon actif 11 relié par une conduite 12 à la tubulure d'aspiration 6; une soupape ou vanne 13 équipe la conduite 12. La conduite 12 permet d'alimenter la chambre de combustion 4 avec du gaz de régénération extrait du filtre à charbon actif 11; la soupape 13 permet également d'influencer le gaz de régénération dans la tubulure d'aspiration 6. Le volet d'étranglement 8 est équipé d'un action- neur 14 qui règle la position angulaire souhaitée wdks du vo- let d'étranglement. De plus, en amont du volet d'étranglement 8 est prévu un capteur de pression 15 qui mesure la pression pvdkds en amont du volet d'étranglement 8. Un catalyseur 16 est logé de préférence dans la tubulure d'échappement 7. Le moteur à combustion interne 1 est également équipé d'un appareil de commande 17 couplé par des lignes électriques 18 appropriées aux capteurs du moteur à combus- tion interne 1 par exemple au capteur de pression 15 ainsi qu'aux actionneurs du moteur 1 par exemple l'actionneur 14 ou les vannes 10, 13. La figure 1 montre un procédé de mise en oeuvre du moteur à combustion interne 1 de la figure 1. Ce procédé est éventuellement une ventilation de réservoir. De plus, on peut également avoir d'autres capteurs comme par exemple un capteur de masse d'air en amont du volet d'étranglement 8 ou un autre capteur de pression en aval du volet d'étranglement 8. En fonction du souhait du conducteur par exemple en fonction d'une accélération souhaitée pour le véhicule, l'appareil de commande 17 calcule une charge d'air de consi- gne rlcons. Cette charge d'air de consigne rlcons est déduite de la position de la pédale d'accélérateur actionnée par le conducteur et le cas échéant de l'état de fonctionnement d'autres installations du véhicule comme par exemple une ins- tallation de climatisation en fonctionnement ou une installa- tion analogue. En particulier, la charge d'air de consigne rlcons est déterminée par un couple de consigne lui-même cal- culé en fonction la demande appliquée au moteur à combustion interne 1. En fonction du régime nmot du moteur à combustion interne 1 et d'un coefficient Kmot dépendant du moteur 1, on calcule la charge d'air de consigne rlcons en un point de combinaison 19 en procédant par multiplication dans un débit massique de consigne mscons. Le coefficient Kmot tient compte du volume du cylindre 3 du moteur à combustion interne 1. Le débit massique de consigne mscons représente le débit massi- que qui doit alimenter la chambre de combustion 4 du moteur à combustion interne 1 pour avoir dans la chambre de combustion 4 la charge d'air de consigne rlcons et permet de satisfaire ainsi au souhait du conducteur. Le débit massique de consigne mscons qui doit alimenter la chambre de combustion 4 du moteur 1 se compose d'un débit massique msdk passant par le volet d'étranglement 8 et d'un débit massique mste provenant de l'éventuelle ven- tilation de réservoir. Si une ventilation de réservoir est prévue, en un point de combinaison 20 on retranche le débit massique mste provenant de la ventilation du réservoir du dé- bit massique de consigne mscons. Après le point de combinai- son 20 il ne subsiste que le débit massique msdk passant par le volet d'étranglement 8. Le débit massique msdk passant sur le volet d'étranglement 8 est converti en un point de combinaison 21 en un débit massique normal msndk passant sur le volet d'étranglement 8. Pour cela, on divise le débit massique msdk passant sur le volet d'étranglement 8 au point de combinaison 21 par un signal (x). Pour calculer le signal (x) on combine par addi- tion la charge d'air de consigne rscons en un point de combi- naison 22 à une charge d'air AGR ce qui permet de tenir compte d'une éventuelle réinjection des gaz d'échappement en- tre la tubulure d'échappement 6 et la tubulure d'admission 8. Puis on divise le signal de sortie du point de combinaison 22 en un point de combinaison 23 par un coefficient fupsrl ce qui convertit également le remplissage d'air de consigne rlcons complété par le remplissage d'air AGR en une pression. Le coefficient fupsrl dépend notamment de la température dans la chambre de combustion 4 du moteur à combustion interne 1, celle-ci pouvant s'obtenir avec la température de l'eau de refroidissement. Au signal de sortie du point de combinaison 23 on ajoute à un point de combinaison 24 une pression pirg qui ré- suite du gaz résiduel non expulsé de la chambre de combustion 4 après une combustion. Comme signal de sortie du point de combinaison 24 on obtient globalement la pression de consigne pscons en aval du volet d'étranglement 8. La charge d'air de consigne rlcons est ainsi convertie en une pression de consi- gne pscons en aval du volet d'étranglement 8. Au point de combinaison 25, on divise alors la pression de consigne pscons en aval du volet d'étranglement 8 par la pression pvdk en amont du volet d'étranglement 8. La pression pvdk en amont du volet d'étranglement 8 résulte de la pression pvdkds mesurée par le capteur de pression 15 et démultipliée en un point de combinaison 26 par un coefficient fkmsdk. Le coefficient fkmsdk compense les erreurs ou calculs du débit massique msdk sur le volet d'étranglement 8 par exemple des défauts d'étanchéité ou des défauts analogues. Le signal de sortie du point de combinaison 25 représente le rapport de la pression de consigne pscons en aval du volet d'étranglement 8 à la pression pvdk en amont de ce volet d'étranglement 8. Le rapport est appliqué à une courbe caractéristique 27 qui tient compte de la vitesse d'écoulement de l'air passant sur le volet d'étranglement 8. Il s'agit en particulier d'une caractéristique de sortie pour le volet d'étranglement 8. Le signal de sortie donné par la courbe caracté- ristique 27 est tout d'abord appliqué à un point de combinai- son 28 par lequel on introduit dans le calcul par multiplication un coefficient ftvdk tenant compte de la tem- pérature avant le volet d'étranglement 8. Puis, on applique le signal de sortie à un autre point de combinaison 29 qui tient compte du coefficient fpvdk concernant la pression en amont du volet d'étranglement 8. Le signal de sortie du point de combinaison 29 est le signal (x) divisé par le débit mas- sique msdk sur le volet d'étranglement 8 au point de combi- naison 21. Le coefficient fpvdk concernant la pression en amont du volet d'étranglement 8 est obtenu au point de combi- naison 30 par division de la pression pvdk en amont du volet d'étranglement 8 par la pression égale à 1013 hPa (Hecto- Pascal). Comme déjà indiqué, la division du débit massique msdk sur le volet d'étranglement 8 par le signal (x) donne le débit massique normalisé msndk disponible comme signal de sortie au point de combinaison 21. De ce débit massique nor-25 malisé msndk, on retranche en un point de combinaison 31, un débit massique de fuite, normalisé msndko. Le débit massique de fuite msndko représente l'air qui passe sur le volet d'étranglement 8 fermé. Le signal de sortie du point de combinaison 31 est appliqué à une courbe caractéristique 32 associée au vo- let d'étranglement 8 par laquelle on tient compte de la rela- tion entre un débit massique souhaité, pour alimenter la chambre de combustion 4 et la position angulaire correspon- dante vdks à régler pour le volet d'étranglement 8. Comme le signal d'entrée de la courbe caractéristique 32 est un signal normalisé, par des mesures appropriées dans les conditions normalisées, on peut déterminer sans difficulté toute la courbe caractéristique. En particulier, cette normalisation élimine des paramètres difficiles à déterminer dans la courbe caractéristique 32 du volet d'étranglement 8. Comme signal de sortie de la courbe caractéristi- que 32, on a ainsi la position angulaire vdks du volet d'étranglement 8 selon lequel le volet d'étranglement 8 est commandé par l'actionneur 15. Dans un autre exemple de réalisation, pour le calcul de la pression de consigne pscons, on échange l'action du coefficient fupsrl et la correction de gaz résiduel pirg,10 c'est-à-dire que l'on intervertit les points de combinaison 23, 24. On arrive ainsi essentiellement aux mêmes résultats techniques. En outre, dans un autre exemple de réalisation, on calcule la pression de consigne pscons non pas à partir de la valeur de consigne de la charge rlcons, mais à partir du débit massique d'air de consigne ainsi calculé mscons. Cela donne pratiquement les mêmes résultats techniques. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Procédé de mise en oeuvre d'un moteur à combustion in- terne (1), notamment d'un véhicule automobile selon lequel on fournit de l'air à une chambre de combustion (4) en passant5 sur un volet d'étranglement (8) placé dans une tubulure d'aspiration (6) et on règle la position angulaire (vdks) du volet d'étranglement (8), caractérisé en ce qu' on règle la position angulaire (vdks) du volet d'étranglement10 (8) en fonction d'un débit massique de consigne (mscons) pas- sant sur le volet d'étranglement (8). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine le débit massique de consigne (mscons) notamment en fonction du régime (nmot) du moteur à combustion interne, à partir d'une charge d'air de consigne (rlcons) dans la chambre de combustion (4) du moteur à combustion interne (1). 3 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu' on retranche un débit massique (mste) provenant de la venti- lation du réservoir du débit massique de consigne (mscons). 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu' on retranche un débit massique de fuite (msndko) du débit massique de consigne (mscons). 5 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu' à parti du débit massique de consigne (mscons), on forme un débit massique normalisé (msndk). 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on tient compte de la vitesse d'écoulement sur le volet d'étranglement (8) pour calculer le débit massique normalisé (msndk). 70) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on détermine la vitesse d'écoulement sur le volet d'étranglement (8) en fonction d'une pression (pvdk) en amont du volet (8) et d'une pression de consigne (pscons) en aval10 du volet d'étranglement (8). 8 ) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu' on calcule la pression de consigne (pscons) en aval du volet d'étranglement (8) à partir de la charge d'air de consigne (ricons). 9 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que pour le calcul de la pression de consigne (pscons) en aval du volet d'étranglement (8) on tient compte de la pression (pirg) du gaz résiduel dans la chambre de combustion (4). ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu' on mesure la pression (pvdkds) en amont du volet d'étranglement (8) et on corrige par un coefficient (fkmsdk). 11 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que pour le calcul du débit massique normalisé (msndk) on utilise un coefficient (ftvdk) tenant compte de la température en amont du volet d'étranglement (8) et/ou d'un coefficient (fpvdk) tenant compte de la pression en amont du volet d'étranglement (8). il ) Elément de commande notamment mémoire morte pour un ap- pareil de commande (17) d'un moteur à combustion interne (1), notamment d'un véhicule automobile dans laquelle est enregis- tré un programme qui s'exécute dans un calculateur, notamment5 un microprocesseur et sert à mettre en oeuvre le procédé se- lon l'une quelconque des revendications 1 à 11. 13 ) Moteur à combustion interne (1), notamment pour un véhi- cule automobile comprenant un volet d'étranglement (8) dans une tubulure d'aspiration (6) pour alimenter en air une cham- bre de combustion (4) et un appareil de commande (17) avec se règle la position angulaire (wdks) du volet d'étranglement (8), caractérisé en ce que l'appareil de commande (17) règle la position angulaire (wdks) du volet d'étranglement (8) en fonction d'un débit massique de consigne (mscons) par le volet d'étranglement (8).