Brevet FR2839342A1 — publié le 20031107

l'exterieur, notamment lors de ['immersion du vehicule. La presente invention est relative a un procede de regulation du temps dtinjection dans les cylindres d'un moteur a combustion interne alimente par un melange air-carburant, notamment air-essence, en vue de reduire les emissions polluantes produites par ce moteur et de determiner la richesse du melange a une valeur telle que le rendement de conversion du catalyseur traitant les gaz d'echappement soit en permanence aussi eieve que possible. Pour atteindre cet objectif, il est deja connu d'utiliser ce qu'il est convenu d'appeler une double boucle de regulation de richesse utilisant deux sondes lambda situees respectivement en amont et en aval du catalyseur. Cette boucle permet, par un reglage adequat du temps d'injection, de fixer la richesse non plus a une valeur stricte de stcechiometrie, mais a une valeur permettant de rendre le processus de conversion du catalyseur aussi efficace que possible des que la ou les sondes lambda mesurant la richesse dans les gaz d'echappement du moteur ont atteint leur temperature de fonctionnement adequate. A cet effet, cette boucle de regulation de richesse asservit la tension de la sonde lambda situee en aval du catalyseur a une tension de consigne de sonde aval extraite d'une cartographic dans laquelle est deposee une gamme de valeurs de cette tension en fonction d'une information representant le point de fonctionnement du moteur, a savoir notamment la pression regnant dans le coliecteur d'admission du moteur a combustion interne et le regime de celui-ci. Cependant, ii se trouve que la caracteristique statique d'une sonde lambda est fortement influencee par la temperature de son element sensible, cette temperature etant a son tour influencee par la vitesse d'ecoulement et la temperature des gaz d'echappement qui balayent cet element sensible dans la conduite d'echappement en aval du catalyseur. De ce fait, la tension de consigne de sonde avai utilisee dans la double boucle de reglage n'est pas forcement en adequation avec la valeur de richesse de fonctionnement qui conduit au meilleur rendement de conversion du catalyseur. La figure 1 des dessins annexes illustre le comportement diune sonde lambda. La figure montre un graphe de ['allure de la tension de sortie Vs de la sonde en fonction de ia richesse R des gaz sortant du catalyseur pour differentes temperatures de ['element sensible de la sonde lambda. Le graphe fait egalement appara^'tre une valeur de tension de consigne correspondent a une valeur de richesse cible qui, pour la sonde lambda consideree, correspond a la meilleure efficacite du catalyseur. On a egalement;nc',ique une plage de richesse PR qui est delimitee approximativement par Ies valeurs de richesse 17D00, et 1,0082 et dans laqueile on so,Jhaite maintenir ia richesse en aval d:u catalyseur. Diapres le graphe de.ia figure 1, on volt que la courbe caracteristique pour le comportement thermique de la sonde varie de fagon signif,cative en fonction de la temperature de son element sensible. 13 en resulte que si on rnaintient la tension cle consi,gne a ',a valeur issue de la ca,tographie et d,eterminee par la pression d'admission et le regime, on p, eut avoir des dispersions importantes de ia richesse souhaitee en so'itie du catalyseur et doFic un niveau d'emissions polluantes trop elev&. Ce probleme est d'autant,clus genant que les normes de pollution deviendront de plus en piUS severes a ',tavenir. L'invntion a pour but de resoudre ce probleme. L'invention a done pour objet un proced& de regulati,on du temps d'i, ection dans les cylindres d'un moteur a comlustion inteme alimente par un melange air carhurant, notamment air-essence, procecle par loquei les gaz d'echappement du moteur vent traites dans au moins un catalyseur et ie temps d7injection audit melange dans te moteur est regle au moyen d'une double koucle de reglage en fonction de tensions representatives de la richesse des gaz d'echappement et engendr&es par des sondes placees respectivement en amont et en aval du catalyseur, la tension representative de la richesse en aval du catalyseur etant asservie a une tension de consigne aval qui est determinee en tenant compte d'une valeur de richesse reput&e rendre maximaJe lefficacite de conversion audit catalyseur en fonction du point de fonctionnerrient audit moteur7 caracterise en ce qu'il consiste: a engendrer un signal representatif de ia temperature de i'etement sensible de ladite sonde aval' et a appliquer la valeur audit signal de temp&rature a une cartographic dans laquelle vent deposees des valeurs de tension de sonde aval en fonction de la richesse pour differentes vaieurs de ladite temp&rature et a en deduiFe la faleur de ia tension de consigne de sonde aval pour 1tappliquer sur le point de fonctionnement considere du moteur. Grace a ces caracteristiques' il devient possible d'adapter a cheque instant ia valur de la tension de consig:ne de la double boucle a cheque point de fonctionnement du moteur, en fonction d'une valeur de richesse cible permettant de rendre optimale la conversion des polluants. Selon d'autres caracteristiques avantageuses de ['invention: - ledit signal representatif de la temperature est engendre au moyen d'un modele dynamique prenant en compte le regime audit moteur, la pression dans le collecteur d'admission audit moteur et la temperature de l'eau de refroidissement de ce dernier; - dans iedit modele dynamique, il est tenu compte des valeurs de regime et des valeurs de pression de collecteur d'admission correspondent respectivement a un echantillonnage a un instant considere et a un echantillonnage a ['instant precedent (pris sur le cycle moteur ou temporellement); - ladite cartographic est relevee en laboratoire sur une sonde lambda nominale. D'autres caracteristiques et avantages de la presente invention appara'^tront au cours de la description qui va suivre, donnee uniquement a titre d'exemple et faite en se referent aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 deja decrite est un graphe illustrant le comportement thermique d'une sonde lambda; la figure 2 est un schema d'un dispositif de regulation du temps d' injection d'un moteur a combustion i nteme selon ['i nvention; et la figure 3 est un schema simplifie illustrant les fonctions qui vent mises en ceuvre pour ['execution du procede de ['invention, dans un calculateur destine a engendrer un signal de regulation de temps d'injection. Sur la figure 2, on a represente schematiquement un cylindre 1 d'un moteur a combustion interne (qui bien entendu peut en comporter plusieurs sans sortir du cadre de ['invention) dont le piston 2 entrane, par l'intermediaire d'un embiellage 3 un vilebrequin 4. Une roue dentee de mesure de vitesse 5 est calee sur ce vilebrequin 4. Wile coopere avec un capteur de regime 6 qui fournit un signal de regime N du moteur a combustion interne a un calculateur 7. Le cylindre 1 est connecte a un collecteur d'aspiration 8 qui l'alimente en air par l'intermediaire d'une soupape d'admission 9 et dans lequel est dispose un papillon des gaz 10. Un capteur de pression 11 mesure la pression Pa regnant dans ce collecteur d'aspiration 8, tandis qu'un capteur de position 12 mesure la position du papillon 10. Les capteurs 11 et 12 vent relies au calculateur 7. Le cylindre 1 est egalement connecte a un trajet d'echappement 13 avec lequei il communique par l'intermediaire d'une soupape d'echappement 14. Un precatalyseur 15 est dispose dans le trajet d'echappement 13, une sonde lambda 16 amont etant prevue entre le cylindre 1 et le precatalyseur 15. Le trajet d'echappement comprend egalement un catalyseur principal 17 en aval duquel est montee une sonde lambda aval 18. Les sondes 16 et 18 vent egalement reliees au calculateur 7. Ce dernier re,coit egalement un signal de temperature de moteur d'un capteur 19 dessine symboliquement a cote du cylindre 1. Le calculateur 7 engendre des signaux d'injection qui commandant un injecteur 20. La figure 2 illustre egalement la forme en fonction du temps tent des tensions SAM (courbe a) et SAV (courbe b) des sondes 16 et 18, que du signal dtinjection Inj (courbe c) engendre par le calculateur 7. La figure 3 illustre schematiquement le procede selon ['invention. Celuici peut etre mis en oeuvre a ['aide d'un logiciel execute dans le calculateur 7. Ce dernier peut etre specialement con,cu pour cette mise en ceuvre. Cependant, il est egalement possible dtintegrer ce logiciel dans un ensemble de logiciels de gestion du fonctionnement du moteur, le calculateur 7 etant alors adapte a cet usage general. Par ailleurs, le procede de ['invention peut etre mis en cauvre moyennant I'execution iterative dans le calculateur 7 d'un programme ou d'un sous-programme ajustant le temps dtinjection pour chaque cycle de fonctionnement du moteur. Selon ['invention, pour calculer une tension corrigee de consigne de sonde aval, on fait intervenir une valeur de temperature Tjp qui est determinee a partir d'un modele dynamique de temperature indique schematiquement par le bloc 21. Ce modele de temperature est construit par experimentation, par exemple a ['aide d'un reseau de neurones, et rend compte du comportement thermique de ['element sensible de la sonde aval 18. Les grandeurs d'entree de ce modele de temperature vent la valeur actuelle Nj du regime du moteur a ['iteration i du deroulement du programme, la valeur N.' releve au cours de ['iteration precedente du regime du moteur, la pression actuelle P' regnant dans le collecteur 8 pendant ['iteration i, la pression Pj, regnant pendant ['iteration i-1 dans ce collecteur et la temperature Te de l'eau de refroidissement du moteur a combustion interne relevee par le capteur 19. Dans une cartographic 22 prevue dans le calculateur 7, on a depose pour cheque couple de valeurs du regime N et de la pression P du collecteur 8 une richesse de consigne dont la valeur est reputee optimale pour ltefficacite du catalyseur 17. Cette richesse de consigne et la valeur estimee de temperature T'p de ['element sensible de la sonde 18 preparee par le modele 21 vent appliquees a une cartographic 23. Cette cartographic est relevee en laboratoire sur une sonde lambda nominale et etablit des valeurs de tension de sonde aval fonction de la richesse, pour differentes valeurs de Tjp. Ainsi, connaissant la valeur de la temperature tjp estimee par le modele et la valeur de la richesse de consigne qui optimise l'efficacite catalytique sur le point de fonctionnement considere, on en deduit la valeur de la tension de consigne de sonde aval a appliquer sur ce point de fonctionnement du moteur. Ainsi, le temps d'injection Taj de chaque cycle de fonctionnement du moteur est regle de telle fa,con que le catalyseur 17 fonctionne toujours au meiJleur de son rendement ce dont il resulte une elimination optimale des effluents pollurfts fS les ga d'echappement envoyes dans ['atmosphere. REVENDICATIONS 1. Procede de regulation du temps d'iniection dans!es cylindres d'un moteur a combustion inteme (1 a 57 81 97 137 14) alimente par un melange air- carburant, notamment air-esserice' procede par leouei les gaz d'echappernent du moteur vent traites dans au moins un catalyseur (15, 17) et le temps d'injection (Taj3 ciudit melange dans le moteur est regle au moyen d'une doubte lboucte cie reglage en fonction de tensions (SAM1 AVt representatives de la richesse des gaz d'echappement et engendrees par des: sondes (16, 18) ptacees respectivement en amont at an avai du catalyseur (15, 17), la tension (SAY) representative de ia richesse en aval du catalyseur (15, 17) etant asservie a une tension de consigne aval qui est determinee en tenant compte dune valeur de richesse (Rj) reputee rendre maximale l'efficacite de conversion cludit catatyseuF (15, 17) en mnction du point de fonctionnement audit moteur (1 a 5, B. 9, 13, 143' caracterise en ce 'il: consiste a engendrer un signal (Tjp) representatif de ia temperature de lielement sensible de ladite sonde aval (1, et a appliquer ia valeur audit signal de temperature a une cartographic c ens laquelle vent deposees des valeurs de tension de sonde aval en fonction de la richesse pour differ-antes valeurs de ladite temperature et a en deduire la valeur de 2Q la tension de consigne de sonde avai pour l'appliquer sur le point de fonctionnement considere du moteur. 2. Procecte: selon ta revendication 11 carerise en ce que!edit signet representatif de la temperature (fjp3 est engend re au moyen d' un mod ele dynamique (21) prenant en compte le regime (N, Ni) audit moteur (1 a 57 8, 91 13, 14)1 la pression (P'l Pi') dans le collecteur d7admission (8) audit mour et la temperature (Te) de leau de retroidissement de ce demier. 3 Procede selon la revendication 2l caractense en ce que dans iedit modete dynamique (21) iE est tenu compte des valeurs de regime (N.'' Ni) et des valeurs de prassion (Pil Pi,) de c.ollecteur d'admission correspsndant respectivemenl a un echantillonnage a un instart considere et a un echantillonnage a E'instant precedent (pris sur le cycle moteur ou temporeElement). 4. Procede selon l'une quetconque des revencEications 1 a 3, caracterise en ce que ladite cartographic (233 est relevee en laboratoire sur une sonde lambda