Brevet FR2812692A1 — publié le 20020208

Etat de la technique: La présente invention concerne un procédé pour déterminer la masse d'air alimentant un moteur à combustion interne par une tubu- lure d'aspiration, et qui met en dépression un réservoir à dépression d'un servofrein, selon lequel on détermine le débit d'air massique dans la zone d'admission de la tubulure d'aspiration. On connaît un procédé de ce type appliqué aux véhicules existant actuellement. Selon ce procédé, dans la zone de la tubulure d'aspiration du moteur à combustion interne, un capteur, généralement l0 un capteur à film chaud mesure le débit massique d'air arrivant par l'entrée dans la tubulure d'aspiration d'air. Le signal du capteur est transmis à une électronique de commande centrale qui utilise ce signal pour déterminer la quantité de carburant à injecter, le cas échéant l'instant de l'injection du carburant ainsi que l'instant de l'allumage, sui- vant le couple souhaité et pour consommer le moins possible de carburant et générer le moins possible de produits polluants. Les véhicules automobiles utilisent de plus en plus des unités d'assistance (servo-unités) qui doivent assister l'utilisateur. Il s'agit par exemple des amplificateurs de force de freinage (servofreins), des di- rections assistées et des commandes des volets d'air de l'installation de climatisation. Or, on a constaté qu'en actionnant une unité d'assistance, on modifie les émissions de produits polluants par rapport aux valeurs optimales. La présente invention a pour but de développer un procédé permettant d'éviter de telles déviations. A cet effet, l'invention propose de détecter l'actionnement de l'unité d'assistance et au moment de l'actionnement directement après celui-ci, de corriger le débit massique d'air obtenu. L'invention repose sur les considérations suivantes: l'énergie pour le fonctionnement d'unités d'assistance pneumatiques est fournie par un réservoir à dépression communiquant avec la tubulure d'aspiration. La dépression dans le réservoir nécessaire au fonctionnement des unités d'assistance, par rapport à la pression ambiante s'obtient par l'évacuation du réservoir à dépression à l'aide de la dépression régnant dans la tubulure d'aspiration. Comme la détection du débit massique d'air doit se faire dans la zone d'entrée de la tubulure d'aspiration pour des raisons fluidi- ques et des raisons géométriques, mais que la dépression maximale dans la tubulure d'aspiration ne se produit qu'en aval de ce point, lorsqu'on évacue le réservoir à dépression, de l'air passe du réservoir à dépression dans la tubulure d'aspiration. Mais cette quantité d'air n'est pas détectée par le capteur qui mesure le débit massique d'air. Cela entraîne qu'une quantité plus grande d'air arrive dans la chambre de combustion du mo- teur à combustion interne que la quantité d'air détectée par le capteur. Cela aboutit finalement à un mélange plus pauvre que celui supposé par l'électronique de commande et influence de manière négative l'émission des matières polluantes. Selon l'invention, on a constaté que les masses d'air du ré- servoir à dépression ne passent dans la tubulure d'aspiration que si un dispositif d'assistance lié au réservoir à dépression est mis en oeuvre. Ainsi selon l'invention lors de l'actionnement du dispositif d'assistance, on ajoute un terme correctif au débit massique d'air obtenu, si bien que le calcul des conditions utilisées par l'électronique de commande se rappro- che des conditions réelles. Cela permet d'éviter une dégradation des émis- sions de produits polluants par l'actionnement d'un dispositif d'assistance ou de rendre cet effet négligeable. En principe, il serait possible lors de l'actionnement du dis- positif d'asservissement, d'ajouter un terme correctif constant au débit massique d'air mesuré. Effectivement, le débit massique d'air qui passe du réservoir à dépression dans la tubulure d'aspiration dépend toutefois de la différence de pression entre la pression régnant dans le réservoir à dé- pression et la pression régnant dans la zone d'entrée de la tubulure d'aspiration. Or pour cela, le procédé de l'invention est caractérisé en ce que a) on détermine la pression régnant dans la tubulure d'aspiration, b) on détermine la pression régnant dans le réservoir à dépression, c) on calcule la masse d'air supplémentaire qui passe dans la tubulure d'aspiration du fait de l'actionnement du servofrein en partant du ré- servoir à dépression, d) on corrige le débit massique d'air lorsqu'on détecte l'actionnement du servofrein ou directement après celui-ci et le cas échéant en addition- nant la masse d'air supplémentaire au débit massique obtenu dans la tubulure d'aspiration. Pour des raisons de coût et des raisons géométriques, il est avantageux de ne pas prévoir de capteur de pression dans la tubulure d'aspiration. Cela est rendu possible par un développement du procédé de l'invention selon lequel on calcule la pression régnant dans la tubulure d'aspiration en appliquant un modèle de tubulure d'aspiration et le débit massique corrigé. On peut encore faire des économies en supprimant le cap- teur de pression dans le réservoir à dépression. Pour cela, il est avanta- geux d'utiliser un procédé selon lequel on détermine la pression régnant dans le réservoir à dépression en faisant un bilan quantitatif des débits massiques fournis au réservoir à dépression ou évacués de celui-ci. Selon un autre développement du procédé de l'invention, on détecte l'intensité de l'actionnement du dispositif d'assistance et on corrige de manière correspondante le débit massique d'air. Cela permet une cor- rection particulièrement exacte du débit massique d'air et une réduction supplémentaire de l'émission de produits polluants. En variante ou en plus, selon un développement, on effec- tue la correction pour que lorsqu'on détecte l'actionnement du dispositif d'assistance, cela n'entraine pratiquement pas de déviation du rapport carburant/air (coefficient Lambda) par rapport à une valeur de consigne. Cette correction du débit massique d'air à la base du calcul de la quantité de carburant à injecter, ou de l'instant de l'allumage, se fait en fonction de la valeur Lambda obtenue dans la tubulure des gaz d'échappement ce qui donne une valeur particulièrement précise. Il est très utile dans le procédé indiqué, d'utiliser l'intensité de l'actionnement constatée du dispositif d'asservissement pour la correc- tion du débit massique d'air, pour surveiller le fonctionnement du réser- voir à dépression. Si le terme correctif nécessaire pour régler la valeur Lambda souhaitée, pour le débit massique d'air dépasse une valeur limite prédéterminée (c'est-à-dire une masse d'air située au-dessus de la valeur limite et qui passe du réservoir à dépression dans la tubulure d'aspiration), on peut conclure à une fuite dans le réservoir à dépression ou dans l'amplificateur de force de freinage. Dans ce cas par exemple dans l'électronique de commande, on peut mettre à l'état un bit qui déclenche une alarme sur le tableau de bord du véhicule. Dans le même sens, un autre développement du procédé de l'invention prévoit d'utiliser l'importance de la déviation du rapport air/carburant (coefficient Lambda) par rapport à une valeur de consigne lorsqu'on constate l'actionnement du dispositif d'asservissement pour réa- liser une surveillance fonctionnelle du réservoir à dépression. La présente invention concerne également un programme d'ordinateur convenant pour la mise en oeuvre du procédé développé ci- dessus appliqué à un ordinateur. Il est particulièrement avantageux que ce programme soit enregistré dans une mémoire notamment une mémoire flash. La présente invention concerne également une installation de commande d'un moteur à combustion interne notamment d'un véhi- cule, le moteur recevant l'air par une tubulure d'aspiration et la tubulure d'aspiration fournit la dépression à un réservoir à dépression d'un dispo- l0 sitif d'asservissement et dans ce dispositif, on détermine le débit massique d'air dans la zone d'entrée de la tubulure d'aspiration. Selon l'invention, l'installation de commande détecte l'actionnement du dispositif d'asservissement et une fois l'actionnement reconnu, elle corrige le débit massique d'air obtenu. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par blocs d'un moteur à combustion interne selon l'invention équipant un véhicule ainsi que certains composants nécessaires à sa commande, - la figure 2 montre un ordinogramme d'un premier mode de réalisation du procédé de l'invention, - la figure 3 montre un ordinogramme d'un second exemple de réalisa- tion du procédé de l'invention, - la figure 4 montre un ordinogramme d'un troisième exemple de réali- sation du procédé de l'invention, - la figure 5 est un diagramme montrant l'évolution du coefficient Lamb- da en fonction du temps lors de l'actionnement des freins. La figure 1 montre un moteur à combustion interne 10 re- présenté très schématiquement dont l'entrée est reliée à une tubulure d'aspiration 12 et la sortie à une tubulure d'échappement 14. Une con- duite de prélèvement 16 relie un réservoir à dépression 18 à la tubulure d'aspiration 12. La conduite de prélèvement 16 peut comporter un clapet anti-retour (non représenté) évitant qu'une veine d'air de la tubulure d'aspiration 12 pénètre dans le réservoir à dépression 18. Le réservoir à dépression 18 est relié à un amplificateur de force de freinage 20 dont un côté est commandé par la pédale de frein 22 et dont l'autre côté coopère avec l'installation de freinage 24. La pression hydraulique de l'installation de freinage 24 de même que l'actionnement de la pédale de frein 22 sont transmis à une électronique de commande 26 comprenant une mémoire flash 28 ou une mémoire morte ROM. La zone d'entrée 30 de la tubulure d'aspiration 12 est équi- pée d'un capteur à film chaud 32 qui détermine de manière connue le dé- s bit massique d'air dans la zone d'entrée 30 de la tubulure d'aspiration 12. Le capteur 32 est appelé également capteur HFM. Le signal du capteur HFM 32 est également transmis à l'électronique de commande 26. De fa- çon analogue, dans la tubulure d'échappement 14, il est prévu une sonde Lambda 34 dont le signal est également transmis à l'électronique de com- mande 26. Enfin, un capteur de pression 36 détermine la pression am- biante et fournit un signal correspondant à l'électronique de commande 26. Un premier exemple de réalisation d'un procédé selon lequel peut fonctionner le système de la figure 1 sera décrit ci-après en relation avec la figure 2. Après le démarrage dans le bloc 37, on détermine d'abord dans le bloc 38 de l'électronique de commande 26 s'il y a un signal venant de la pédale de frein 22 qui indique l'actionnement du frein (l'expression actionnement du frein signifie une décélération croissante de même qu'une décélération allant en diminuant, c'est-à-dire la libération du frein). Un tel signal pourrait également être couplé au déclenchement (coupure) des feux de frein. En l'absence d'un tel signal, la réponse à la question dans le bloc 38 est négative et la masse d'air (m) fournie effecti- vement au moteur à combustion interne 10 dans le bloc 40 est égale à la masse d'air mHFM mesurée par le capteur HFM 32 (bloc 50); elle est utili- sée pour calculer le remplissage (charge) des chambres de combustion du moteur à combustion interne 10 (pour cela entre autres, à partir de la masse d'air et à l'aide d'un modèle de tubulure d'aspiration, on calcule la pression corrélée dans la tubulure d'aspiration 12, mais cela n'est pas re- présenté à la figure 2). Le procédé se termine dans le bloc 51. Si le frein est actionné ou libéré, il y a un signal correspon- dant provenant de la pédale de frein 22 et la réponse dans le bloc 36 est affirmative. Dans ce cas, on ajoute un terme correctif mcomRR à la valeur mHFM fournie par le capteur HFM 32 (bloc 42). Le terme correctif mcoRR est calculé dans le bloc 44 et cela à l'aide de la dépression pBKV (bloc 46) ré- gnant dans le réservoir à dépression 18 ou de la pression PSR (bloc 48) ré- gnant dans la tubulure d'aspiration 12. La pression pBKV dans le réservoir à dépression 18 est calculée d'une manière non représentée à la figure 2 par un bilan quantitatif des flux massiques alimentant le réservoir à dé- pression 18 ou évacués de celui-ci. La pression PSR régnant dans la tubu- lure d'aspiration 12 ne sera pas mesurée comme indiqué ci-dessus mais calculée à l'aide d'un modèle de tubulure d'aspiration. La valeur mcoRR (bloc 44) est une valeur qui correspond à la masse théorique passant du réservoir à dépression 18 dans la tubulure d'aspiration 12 lorsqu'on actionne l'amplificateur de frein 20. L'expression " théorique " est attribuée à cette masse d'air, car elle dépend exclusive- ment de la différence de pression entre la pression pBKV régnant dans le réservoir à dépression 18 et de la pression PSR régnant dans la tubulure d'aspiration 12. En réalité la masse d'air correspondante dépendant de l'intensité de l'actionnement du frein ou de la pédale de frein 22. Cela n'est pas pris en compte dans le procédé présenté. Néanmoins dans le procédé simplifié à la figure 2, on obtient de bons résultats, c'est-àdire que l'on améliore considérablement le comportement à l'émission d'un moteur à combustion interne 10 fonctionnant selon ce procédé par rapport à un moteur à combustion interne habituel. Une prise en compte de l'intensité du freinage ou de la force appliquée par l'utilisateur sur la pédale de frein 22 est possible dans l'exemple de réalisation de la figure 3. Dans celui-ci, les blocs fonctionnel- lement équivalents de ceux de la figure 2 portent les mêmes références. Leur description détaillée ne sera pas renouvelée. Il apparaît tout d'abord que partant de la pression pBKV ré- gnant dans le réservoir à dépression 18 et fournie au bloc 46, et de la pression PSR régnant dans la tubulure d'aspiration 12 (bloc 48), on calcule deux termes correctifs mcoRR1 (bloc 44 a) et mcoRR2 (bloc 44 b). Le terme correctif mcORR2 calculé dans le bloc 44 b est plus grand que le terme cor- rectif mcORRl calculé dans le bloc 44a. Dans le bloc 38, on constate l'actionnement de la pédale de frein 22, et dans le bloc 52, on vérifie si la pression de frein FB, hydraulique transmise à l'électronique de commande 26 par l'installation de frein 24 est inférieure à une valeur limite Fl. Si le résultat de ce contrôle est positif (réponse " oui "), cela signifie que seule- ment une force de freinage relativement faible est demandée, c'est-à-dire qu'il n'y aura qu'une masse d'air relativement faible qui passera du réser- voir à dépression 18 vers la tubulure d'aspiration 12. Cette masse d'air a été constatée initialement dans le bloc 44 a et sera additionnée dans le bloc 42 a à la masse d'air mHFM (bloc 50) fournie par le capteur HFM 32. Si le résultat du contrôle dans le bloc 52 est négatif, on peut supposer qu'il y a un freinage avec une force de freinage relativement élevée qui est demandée par l'amplificateur de la force de freinage 20, c'est-à-dire une force d'assistance relativement élevée. Dans ces condi- tions, la quantité d'air qui passe du réservoir à dépression 18 dans la tu- bulure d'aspiration 12 est relativement importante selon le terme correctif mcomRR2 calculé dans le bloc 44 b. Cette valeur est alors additionnée dans le bloc 42 b à la masse d'air mHFM (bloc 50) fournie par le capteur HFM 32. Les quantités d'air ml (freinage relativement faible) ou m2 (freinage relativement intense) calculées dans les blocs 42 a et 42 b pour l'actionnement de la pédale de frein 22 détecté de manière correspon- dante, servent de base au calcul du remplissage des chambres de com- bustion du moteur à combustion interne 10. Grâce à la prise en compte des intensités de force de freinage différentes prévues dans le procédé de la figure 3, on améliore encore plus le comportement à l'émission du mo- teur à combustion interne 10 fonctionnant ainsi. On améliore encore le comportement à l'émission du moteur à combustion interne 10 et en plus on surveille le fonctionnement du ré- servoir à dépression 18 grâce au procédé de la figure 4. Dans ce cas, les blocs qui correspondent à ceux des figures 2 et 3 du point de vue fonc- tionnel portent les mêmes références. Leur description détaillée ne sera pas reprise. Si dans le bloc 38, on constate que la pédale de frein 22 n'a pas été actionnée, dans le bloc 40, on prend pour le calcul du remplissage, la masse d'air (m) égale à la masse d'air mHFM fournie par le capteur HFM 32. Ensuite, on fixe à zéro un coefficient d'addition mA dans le bloc 54 d'une manière qui sera détaillée ci-après. Si dans le bloc 38, on constate un actionnement des freins (ou en variante et de manière non représentée une libération des freins), on ajoute à la masse d'air mHFM déterminée par le capteur HFM 32 un terme correctif mcORR dans le bloc 42. A cette somme, dans le bloc 42, on ajoute en outre un coefficient d'addition mA qui lors du premier parcours de la boucle est égal à zéro. Ensuite, dans un bloc 56, on vérifie si la va- leur Lambda mesurée par la sonde Lambda 34 est supérieure à une valeur de consigne XCONS. Pour la valeur ICONS, il s'agit de la valeur du coefficient Lambda pour lequel le comportement à l'émission du moteur à combus- tion interne 10 est optimum. Si le coefficient Lambda effectif est inférieur à la limite prédéterminée, cela signifie qu'en réalité les chambres de com- bustion du moteur à combustion interne ont reçu moins d'air que cela n'a été calculé. Dans ce cas, on corrige la masse d'air calculée d'une manière non représentée à la figure. Si le coefficient Lambda effectif est supérieur à la valeur optimale XCONS du coefficient Lambda, cela signifie que les cham- bres de combustion du moteur à combustion interne 10 ont en réalité re- çu plus d'air que cela a été calculé dans le bloc 42. Cela signifie que la correction du débit d'air fourni par le capteur HFM 32 dans le bloc 42 n'est pas suffisante. Avant d'adapter la correction, on vérifie toutefois si la dé- viation entre la valeur effective X par rapport à la valeur optimale XCONS du coefficient Lambda est supérieure à une valeur limite AG prédéterminée. Cela se fait dans les blocs 58 et 60. Dans le bloc 58, on détermine d'abord la différence As entre la valeur X effective et la valeur Lambda optimale XCONS. Dans le bloc 60, on vérifie ensuite si la différence A est supérieure à la valeur limite AG. Si cela est le cas, cela signifie que le mélange est très maigre, c'est-à-dire qu'une quantité d'air excessive passe du réservoir à dépression 18 dans la tubulure d'aspiration 12. Cela est le signe d'une fuite du réservoir à dé- pression 18. Dans ce cas, le bloc 62 déclenche une alarme indiquant à l'utilisateur qu'il y a un incident de fonctionnement dans le réservoir à dé- pression 18. Après le contrôle dans le bloc 60, on effectue une incré- mentation du coefficient d'addition mA dans le bloc 64 en lui ajoutant un incrément constant mi. Dans le bloc 70 suivant, on fait un nouveau con- trôle du fonctionnement du réservoir à dépression 18 en comparant la somme du terme correctif mcoRR et du coefficient d'addition mA à une va- leur limite mG. Si la vérification dans le bloc 66 est positive, il y a égale- ment déclenchement d'une alarme dans le bloc 68, car en cas de dépassement de la limite mG, on peut également considérer qu'il y a une fuite dans le réservoir à dépression 18. Ensuite, le programme se termine par le bloc 51. Dans les exemples de réalisation des figures 2 à 4, on re- vient le cas échéant du bloc final 51 vers le bloc de départ 37. Ce retour peut se faire en étant commandé par un événement, par exemple par un actionnement des freins ou selon une cadence déterminée dans le temps. Les déroulements des procédés représentés aux figures 2 à 4 conviennent tout particulièrement pour une mise en oeuvre sous la forme d'un programme d'ordinateur et pour leur enregistrement dans une mémoire flash 26. Comme cela apparaît à la figure 5, en particulier pour une correction du débit massique d'air obtenue MHFM, selon le procédé de la figure 4, on améliore considérablement le comportement à l'émission du moteur à combustion interne 10. Le diagramme B/t montre l'actionnement du frein en fonction du temps; le diagramme X/t montre l'évolution du coefficient Lambda mesuré par la sonde Lambda 34 dans la tubulure d'échappement 14 en fonction du temps. En traits interrompus, on a représenté les valeurs correspondantes du diagramme X/t que l'on obtient sans corriger le débit massique d'air mHFM. o10 REVENDICATIONS 1 ) Procédé pour déterminer la masse d'air alimentant un moteur à com- bustion interne (10) par une tubulure d'aspiration (12), et qui met en dé- pression un réservoir à dépression (18) d'un servofrein (20), selon lequel on détermine le débit d'air massique dans la zone d'admission (30) de la tubulure d'aspiration (12), caractérisé en ce qu' on détecte l'actionnement du servofrein (20) et, lors de l'actionnement ou directement après l'actionnement détecté du o0 servofrein (20), on corrige le débit massique d'air obtenu. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' e) on détermine la pression régnant dans la tubulure d'aspiration (12), f) on détermine la pression régnant dans le réservoir à dépression (18), g) on calcule la masse d'air supplémentaire qui passe dans la tubulure d'aspiration (12) du fait de l'actionnement du servofrein (20) en partant du réservoir à dépression (18), h) on corrige le débit massique d'air lorsqu'on détecte l'actionnement du servofrein ou directement après celui-ci et le cas échéant en addition- nant la masse d'air supplémentaire au débit massique obtenu dans la tubulure d'aspiration (12). 3 ) Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu' on calcule la pression dans la tubulure d'aspiration (12) à l'aide d'un mo- dèle de tubulure d'aspiration en partant du débit massique corrigé. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la pression régnant dans le réservoir à dépression (18) en faisant un bilan quantitatif des débits massiques fournis au réservoir à dépression (18) et évacués de celui-ci. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détecte l'intensité de l'actionnement du servofrein (20) et on adapte de façon correspondante la correction du débit massique d'air. 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on effectue la correction de façon pour qu'un actionnement détecté du servofrein (20), n'entraîne essentiellement aucune déviation du rapport s carburant/air (coefficient Lambda) par rapport à une valeur de consigne. 7 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on utilise l'intensité de la correction du débit massique d'air lorsqu'on l1 constate l'actionnement du servofrein (20) pour surveiller le fonctionne- ment du réservoir à dépression (18). 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on utilise l'intensité de la déviation du rapport air/carburant (coefficient Lambda) par rapport à une valeur de consigne lorsqu'on constate l'actionnement du servofrein (20) ou directement après celui-ci pour sur- veiller le fonctionnement du réservoir à dépression (18). 9 ) Installation de commande (26) d'un moteur à combustion interne (10) notamment d'un véhicule selon lequel le moteur (10) reçoit une masse d'air par une tubulure d'aspiration (12) et cette tubulure d'aspiration (12) fournit la dépression à un réservoir à dépression (18) d'un servofrein (20) et le débit massique d'air se détermine dans la zone d'entrée (30) de la tu- bulure d'aspiration (12), caracterisee en ce que l'installation de commande (26) détecte l'actionnement du servofrein (20) et en cas d'actionnement détecté du servofrein (20) ou immédiatement après il corrige le débit massique d'air obtenu. ) Installation de commande selon la revendication 9 comprenant: des moyens (32) pour détecter le débit massique d'air dans la zone d'entrée (30) de la tubulure d'aspiration (12), caractérisée en ce qu'il comprend en outre: a) des moyens pour détecter l'actionnement du servofrein (20) et, b) des moyens (42) pour corriger le débit massique d'air lors de la détec- tion de l'actionnement du servofrein (20) ou immédiatement après cette détection. 11 ) Installation de commande selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre: a) des moyens pour déterminer la pression dans la tubulure d'aspiration, b) des moyens pour déterminer la dépression régnant dans le réservoir à dépression, c) un circuit de calcul (44) pour calculer la masse d'air supplémentaire qui passe dans la tubulure d'aspiration (12) du fait de l'actionnement du servofrein (20) en provenance du réservoir à dépression (18) et, d) un circuit additionnel (42) qui ajoute la masse d'air supplémentaire au débit massique détecté dans la zone d'entrée (30) de la tubulure d'aspiration (12). 12 ) Installation de commande selon la revendication 11, caractérisée en ce qu' elle comprend en outre un circuit de calcul qui, à l'aide d'un modèle de tubulure d'aspiration détermine la pression dans la tubulure d'aspiration (12) à partir du débit massique corrigé.