Brevet FR2795819A1 — publié le 20010105

i PROCEDE DE CONTROLE DU COUPLE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un procédé de contrôle du couple produit par les cylindres d'un moteur à combustion interne et présentant des dispersions néfastes au bon fonctionnement d'un tel moteur. Dans un moteur à quatre cylindres, à combustion interne, on enflamme un mélange air-carburant injecté entre la paroi de chaque cylindre et le piston destiné à coulisser dans le cylindre. La combustion du carburant mélangé à l'air dégage une forte chaleur et crée une augmentation considérable des gaz. Il en résulte une pression importante dans le cylindre, qui se traduit par une force s'exerçant sur le cylindre qu'elle déplace en produisant un travail. Le rôle du système bielle-manivelle consiste à récupérer ce travail pour le communiquer aux roues motrices du véhicule. Pour un fonctionnement selon un cycle Beau de Rochas à quatre temps, le premier temps réalise l'admission, dans un cylindre, du mélange gazeux air-carburant. La soupape d'admission s'ouvre quand le piston est au Point Mort Haut (PMH) et se ferme quand il est au Point Mort Bas (PMB), créant une dépression aspirant le mélange. Au deuxième temps est réalisée la compression du mélange gazeux, par remontée du piston du Point Mort Bas au Point Mort Haut, les soupapes étant fermées. Au cours du troisième temps de la combustion du mélange gazeux par inflammation provoquée par l'étincelle d'une bougie d'allumage, la pression augmente sur le piston qui redescend du Point Mort Haut vers le Point Mort Bas. Cette détente crée un travail. Enfin, au cours du quatrième temps de l'échappement, les gaz brûlés sont chassés par le piston vers l'extérieur, par la soupape d'échappement ouverte. Chacun de ces temps correspond à un demi-tour du vilebrequin, soit 180 . Comme le montre la figure 1 qui est un schéma simplifié d'un vilebrequin associé à quatre cylindres c1 à c4, c'est la forme du vilebrequin qui détermine entre autres l'ordre d'allumage. Le tableau de la figure 2 explicite les quatre temps dans lesquels se trouvent successivement les quatre cylindres au cours de deux tours du vilebrequin soit 720 . Le travail créé par unité de temps, dans chaque cylindre, est égal au produit du couple produit par chaque cylindre par la vitesse angulaire. Or, ce travail produit par les différents cylindres d'un moteur n'est pas identique, en raison des dispersions de fabrication des composants du moteur, de son vieillissement et des écarts entre les combustions réalisées dans les cylindres. Ces variations engendrent des vibrations, du bruit, une surconsommation de carburant ou une augmentation des émissions de polluants. Le but de l'invention est précisément de contrôler les dispersions de couple produit par chacun des quatre cylindres d'un moteur, en les mesurant tout d'abord, afin de piloter ensuite un des composants du mélange gazeux pour compenser ces dispersions. Pour cela, l'objet de l'invention est un procédé de contrôle du couple produit par chacun des quatre cylindres d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile dont le fonctionnement est piloté par un calculateur électronique de contrôle moteur, comportant une étape d'estimation du couple pendant chaque demi- tour de vilebrequin, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes, réalisées par le calculateur de contrôle moteur: - une mesure et une mémorisation de la durée Tk des demi-tours successifs du vilebrequin d'ordre k, k variant de 1 à N; - une estimation de l'écart de couple ACik dû au cylindre i, i entier variant de 1 à 4, en détente pendant le demi-tour k par rapport au trois autres cylindres du moteur, selon la formule: ACik = (Ck_1 + Ck+l)/3 + (Ck-2 + Ck+2)/6 - Ck avec Ck: le couple estimé pendant le demi-tour k, et la somme des écarts de couple des cylindres étant nulle. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé de contrôle du couple comporte une étape de régulation de la masse de carburant injectée dans chaque cylindre par multiplication de la masse de carburant M0, déterminée par le calculateur de contrôle moteur en fonction de la demande de couple du conducteur, par un coefficient AQik de filtrage de l'écart de couple relatif défini selon la formule: AQik = AQik-4 + a [ (ACik/Ck) - Anik_4] avec: un facteur compris entre 0 et 1. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description du procédé de contrôle du couple d'un moteur, les figures 1 et 2 déjà décrites correspondant à l'état de l'art. Le procédé de contrôle selon l'invention utilise un dispositif classique de repérage angulaire du vilebrequin, par exemple celui qui est utilisé par le système d'allumage. Ce dispositif permet de déterminer la durée nécessaire au vilebrequin pour tourner d'un angle donné, en particulier pour effectuer un demi- tour. Dans le cas d'un moteur à quatre cylindres fonctionnant selon les quatre temps du cycle de Beau de Rochas, l'origine de la mesure d'un demitour est le Point Mort Haut de chaque piston. La détente du cylindre référencé i, i variant de 1 à 4, s'effectue pendant un demi-tour de vilebrequin. Selon une première étape, le procédé de contrôle mesure la durée de chaque demi-tour, entre deux PMH successifs, puis la stocke dans la mémoire du calculateur. Selon une deuxième étape, le procédé estime le couple transmis aux roues par le cylindre i qui est en détente, donc responsable du travail produit, pendant le demi-tour k dont la durée a été mesurée à l'étape précédente. Un mode d'estimation de ce couple Ck transmis aux roues pendant le demi-tour k prend en compte la différence de durée (Tk Tki) entre le demi-tour d'ordre k et celui d'ordre k-l, selon la formule: (1) Ck = K * (Tk - Tk-1) / (TK) K étant une constante. La troisième étape du procédé consiste à calculer une estimation de l'écart de couple ACik dû au cylindre i qui est précisément en détente pendant le demi-tour k par rapport aux trois autres cylindres du moteur, selon la formule: (2) ACik = (Ck-1 + Ck+l)/3 + (Ck_2 + Ck+2)/6 - Ck. Entre les PMH d'ordre k-2 et k+2, le procédé a mesuré successivement par exemple les couples: Ck_2 produit par le cylindre 1; Ck_1 produit par le cylindre 3; Ck produit par le cylindre 4; Ck+1 produit par le cylindre 2; Ck+2 produit par le cylindre 1, et calcule au PMH k, l'écart de couple produit par le cylindre 4 par rapport aux cylindres 1, 2 et 3. La somme des écarts de couple entre les cylindres est nulle. Dans le cas particulier d'une estimation du couple Ck selon la formule (1) précédente, l'écart de couple ACik mesuré par le calculateur électronique devient: (3) ACik = K*[8(TK-TK-_)+Tk-2+Tk-3-Tk+2-Tk+l]/(Tk) Les écarts de couple obtenus représentent donc les écarts de couple par rapport à la valeur moyenne du couple des quatre cylindres. D'après une autre caractéristique essentielle de l'invention, le procédé de contrôle de couple comporte une étape de régulation d'un des composants du mélange gazeux pour compenser cet écart mesuré. En particulier, la régulationporte sur l'équilibrage des masses d'essence injectées par les injecteurs dans les quatre cylindres du moteur. Le calculateur électronique détermine la masse d'essence M0 de base que chaque injecteur doit envoyer dans le cylindre auquel il est associé. Cette masse M0 est déterminée en fonction de la demande de couple formulée par le conducteur. Le procédé de contrôle corrige la masse de carburant M0 par un coefficient de filtrage de l'écart de couple relatif AQik, pour délivrer la masse de carburant Mi à injecter par l'injecteur alimentant le cylindre i au PMH d'ordre k: Mi = M0. AQik. Le coefficient de filtrage AQik est calculé après chaque nouveau calcul de l'écart de couple ACik par la formule: (4) AQik = AOik_4 + ct[(ACik/Ck) Aik_ 4 avec x: facteur de filtrage compris entre 0 et 1 pour donner la rapidité de correction. Cette formule (4) tient compte du couple fourni par le cylindre i en détente successivement aux demi-tours k-4 et k. Dans la mesure du temps nécessaire pour que le moteur fasse un demi-tour de vilebrequin, l'origine des demi- tours peut être légèrement décalée par rapport au Point Mort Haut des cylindres, afin que l'origine soit mieux centrée sur la combustion des cylindres. Selon une variante du procédé de contrôle, le calculateur contrôle la masse d'air admise dans chaque cylindre au lieu de la masse d'essence. Dans ce cas, Mi représente la masse d'air dans le cylindre i. Ainsi, le procédé de contrôle selon l'invention corrige la masse d'essence injectée dans chaque cylindre pour qu'ils fournissent tous le même couple au vilebrequin. La moyenne des masses de carburant Mi injectée dans chaque cylindre est égale à M0, ce qui montre que le procédé, tout en équilibrant les masses injectées par les quatre injecteurs, n'augmente pas la moyenne de la masse d'essence, donc n'augmente pas le couple produit par le moteur. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé de contrôle du couple produit par chacun des quatre cylindres entraînant en rotation le vilebrequin dans un moteur à combustion interne de véhicule automobile, dont le fonctionnement est piloté par un calculateur électronique de contrôle, comportant une étape d'estimation du couple pendant chaque demi-tour de vilebrequin, caractérisé en ce qu'il comporte de plus les étapes suivantes, réalisées par le calculateur de contrôle moteur: - la mesure et la mémorisation de la durée (Tk) des demi-tours successifs du vilebrequin, d'ordre k variant de 1 à N; l'estimation de l'écart de couple (ACik) dû au cylindre i, i étant un entier variant de 1 à 4, en détente pendant le demi-tour k par rapport aux trois autres cylindres du moteur, selon la formule: ACik = (CK_1 + Ck+ l)/3 + (CK-2) + (Ck+2)/6 - CK avec Ck: le couple estimé pendant le demitour k, et la somme des écarts de couple dus aux quatre cylindres étant nulle. 2. Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'estimation du couple pendant le demi-tour k prend en compte la différence de durée (Tk - T_1) entre le demi-tour d'ordre k et le demitour d'ordre k-l, selon la formule dans laquelle K est une constante: Ck = K*(Tk - Tk-1)/(Tk)3 et en ce que l'écart de couple (ACik) mesuré par le calculateur électronique devient: ACik = K*[8(Tk-Tk-l)+Tk-2±Tk-3-Tk+2-Tk+ l]/(Tk) 3. Procédé de contrôle selon Ia revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte de plus une étape de régulation de la masse d'essence (Mi) qui doit être injectée dans le cylindre i, i variant de 1 à 4, au Point Mort Haut d'ordre k, à partir de la masse M0 déterminée initialement par le calculateur de contrôle moteur en fonction de la demande de couple formulée par le conducteur du véhicule, et d'un coefficient de filtrage (A ik), qui est calculé après chaque nouveau calcul de l'écart de couple (ACik) par la formule: AQik = AQik-4 + a * [ (ACik/Ck) - AQ'ik_4] avec a: facteur compris entre 0 et 1. 4. Procédé de contrôle selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte de plus une étape de régulation de la masse d'air (Mi) qui doit être injectée dans le cylindre i, i variant de 1 à 4, au Point Mort Haut d'ordre k, à partir de la masse M0 déterminée initialement par le calculateur de contrôle moteur en fonction de la demande de couple formulée par le conducteur du véhicule, et d'un coefficient de filtrage (AQik), qui est calculé après chaque nouveau calcul de l'écart de couple (ACik) par la formule: AQik = Akik-4 + a * [ (ACik/Ck) - A ik-4] avec: facteur compris entre 0 et 1.