Brevet FR2840959A1 — publié le 20031219

du couple du moteur thermique. Procede et systeme de controle du fonctionnement d'un moteur a combustion interne de vehicule automobile. L' invention concerne les moteurs a combustion interne de vehicules automobiles et, en particulier, les procedures de protection thermomecanique de tels moteurs. Plus particulierement, ['invention concerne un procede et un systeme de contr81e du fonctionnement du moteur, permettant de limiter la charge du moteur en fonction de son point de fonctionnement. Les procedures de protection thermomecanique, appelees egalement consistent, de maniere conventionnelle, a limiter les performances du moteur en fonction du regime en cours du moteur. Cette limitation des performances peut, par exemple, consister en une limitation de la quantite de carburant injectee ou en une limitation de couple. De telles strategies de protection vent essentiellement basees sur le principe selon lequel les principales grandeurs thermomecaniques du moteur, telles que la pression maximale dans les cylindres, la temperature du collecteur d'echappement,..., qui definissent les limites de fonctionnement acceptables pour le moteur, vent reproductibles pour des points de fonctionnement identiques, c t eat-a-dire des points definis par un couple regime de fonctionnement/charge. Ainsi, en imposant un niveau de charge maximale en fonction du regime, on garantit le maintien des grandeurs thermomecaniques en dessous de leur valeur critique, ce qui permet de limiter la charge du moteur a une valeur inferieure a une valeur a partir de laquelle la fiabilite du moteur risque d'etre alteree. Or, comme on le salt, les gaz d'echappement des moteurs a combustion interne contiennent des especes chimiques nocives que l'on traite couramment en dotant les lignes d'echappement de systemes de filtration capables de retenir les particules vehiculees par les gaz d'echappement et de transformer les especes chimiques nocives contenues dans ces gaz en substances non polluantes. L'utilisation dans la ligne d'echappement de certains elements, tels qu'un filtre a particules, est susceptible de provoquer des variations de contre-pression dans la ligne d'echappement, independamment du point de fonctionnement. Une telle variation de contre-pression provoque des variations consecutives des grandeurs thermomecaniques definissant les limites acceptables pour le moteur, en particulier la temperature dans le collecteur d'echappement, qui vent elles aussi independantes du point de fonctionnement. Des lors, de telles variations ne peuvent pas etre prises en compte selon les techniques classiques de protections thermomecaniques. I1 existe des lors un risque que les variations de ces grandeurs thermomecaniques provoquent un fonctionnement du moteur au-dela de la charge maximale admissible. A ce jour, un tel risque ne peut etre evite quten pilotant le moteur avec une merge de securite relativement importante, de maniere a limiter sa charge a une valeur tres en dessous de la charge maximale admissible, pour le point de fonctionnement considere. Le but de ['invention est done de pallier cet inconvenient et de fournir un systeme et un procede de contr81e du fonctionnement d'un moteur permettant de proteger le moteur, meme dans le ca ou certains de ses parametres de fonctionnement, qui ont une influence sur la charge du moteur, varient independamment du point de fonctionnement du moteur. A cet effet, selon ['invention, il est propose un procede de controle du fonctionnement d'un moteur a combustion interne de vehicule automobile, comprenant les etapes de calcul de la charge maximale admissible du moteur en fonction du regime de fonctionnement du moteur et de limitation de la charge du moteur a la charge maximale admissible calculee. Selon une caracteristique generale de ce procede, au cours de l'etape de calcul de la charge maximale admissible du moteur on extrait d'une cartographic stockee en memoire dans un calculateur de commande du fonctionnement du moteur ladite valeur maximale de charge en fonction du regime du moteur et d' au moins un parametre de fonctionnement du moteur susceptible de modifier le niveau de charge du moteur independamment du point de fonctionnement audit moteur. Selon un mode de mise en aeuvre de ce procede, l'etape de calcul de la charge maximale du moteur comporte en outre une etape de filtrage audit au moins un parametre De preference, l'etape de filtrage est mise en ccuvre au moyen d'un filtre du premier ordre. Selon un mode de mise en ccuvre particulier, ledit parametre de fonctionnement du moteur est constitue par le niveau de pression en amont d'une turbine d'un turbocompresseur de suralimentation du moteur en air. En variante, ledit parametre de fonctionnement du moteur est constitue par la richesse du melange air-carburant en amont d'une turbine d'un turbocompresseur de suralimentation du moteur en air. Ce parametre de fonctionnement du moteur peut encore 8tre constitue par le debit d'air dans un collecteur d' admission d' air dans le moteur ou par le niveau de pression dans un collecteur d' admission d' air dans le moteur. Selon ['invention, il est egalement propose un systeme de controle du fonctionnement d'un moteur a combustion interne d'un vehicule automobile, comprenant un calculateur de commande du fonctionnement du moteur comportant des moyens de calcul de la charge maximale admissible du moteur en fonction du regime de fonctionnement du moteur et des moyens pour limiter la charge du moteur a la charge maximale admissible calculee. Ces moyens de calcul de la charge maximale admissible du moteur comportent une cartographic stockee en memoire dans le calculateur, dans laquelle vent stockees un ensemble de valeurs maximales de charge en fonction du regime du moteur et d' au moins un parametre du fonctionnement du moteur susceptible de modifier le niveau de charge du moteur, independamment du point de fonctionnement de ce dernier. D'autres buts, caracteristiques et avantages de ['invention apparatront a la lecture de la description suivante, donnee uniquement a titre d'exemple non limitatif, et faite en reference aux dessins annexes, sur lesquels: -la figure 1 est un schema synoptique illustrant l' architecture generale d'un moteur a combustion interne pourvu d'un systeme de controle conforme a ['invention; et -la figure 2 est un schema synoptique illustrant la limitation de la charge du moteur selon un procede de controle conforme a ['invention. Sur la figure 1, on a represente un schema synoptique illustrant la structure generale d'un moteur a combustion interne, ses moyens d'alimentation en air et d'echappement des gaz de combustion, ainsi que ses moyens de pilotage. Sur cette figure 1, la reference numerique generale 10 designe, de fac,on tres schematique, le carter du moteur, loquel comporte, dans l'exemple considere, quatre cylindres 11. Comme on le volt sur cette figure, le circuit d' admission d' air frais dans le moteur 10 comporte essentiellement un filtre a air 12 alimentant, par l'intermediaire d'un compresseur 14, et de conduites 16 appropriees, le collecteur d'admission 18 du moteur 10. En ce qui concerne le collecteur d'echappement 20, celui-ci recupere les gaz d'echappement issus de la combustion et evacue ces derniers vers l'exterieur, par l'intermediaire du compresseur 14 et d'un filtre a particules 22. Un echangeur thermique 24 fonctionnel, equipant la conduite 16 d'alimentation, est dispose en relation d'echange thermique avec les gaz d'echappement, de maniere a recuperer une partie des calories vehiculees par ces derniers. Le moteur 10 est en outre associe a un circuit 26 de recirculation des gaz d'echappement, servant a reinjecter une partie de ces gaz dans le collecteur d'admission 18. Ce circuit de recirculation 26 est equipe d'une soupape de reglage du flux de gaz d'echappement recircules, pilotee par une unite centrale de contrGle electronique 30 dument programmee, de maniere a reguler la quantite de gaz recircules autour d'une valeur de consigne, calculee par ['unite centrale 30 pour limiter la quantite d'oxyde d'azote produit tout en evitant la formation de fumees dans les gaz d'echappement. L'unite centrale 30 incorpore tous les moyens materiel et logiciel permettant de gerer le fonctionnement du moteur, notamment la quantite de carburant injecte, ['instant d'allumage du moteur, la vanne de recirculation 28, ou encore la loi de levee des soupapes, notamment en fonction du couple demande par le conducteur au moyen de la pedale d' acceleration P. Par ailleurs, le calculateur 30 est pourvu de moyens permettant de limiter la charge du moteur afin d'eviter que la charge du moteur se situe au-dela d'une limite admissible a partir de laquelle la fiabilite de ce dernier risque d'etre alteree. A cet effet, le calculateur 30 comporte, stockee en memoire, une cartographic 32 dans laquelle vent stockees un ensemble de valeurs de charge maximale admissible, sous la forme d'un niveau maximum de carburant injecte ou de couple delivre par le moteur, en fonction du point de fonctionnement du moteur. A partir d'une valeur de charge maximale extraite de la cartographic pour le point de fonctionnement du moteur, le calculateur contrble le fonctionnement du moteur, de maniere connue en soi, de maniere a eviter que la charge depasse cette valeur de seuil. Ces valeurs de charge maximale vent obtenues par apprentissage ou essai prealable et vent disponibles pour chaque couple de parametres constitue par le regime de fonctionnement REG du moteur et la pression avant turbine PAVT du turbocompresseur de suralimentation du moteur en air. Ainsi, en se referent egalement a la figure 2, en fonction du regime en cours REG du moteur et de la pression avant turbine PAVT, qui est delivree par un capteur de mesure approprie ou issue d'un modele, ['unite centrale 30 extrait de la cartographic 32 une valeur de charge maximale CMax. Un module de calcul 33 additionnel qui recoit en entree la valeur extraite de la cartographic 32 et une valeur de consigne CP correspondent a une sollicitation du conducteur et elabore S une valeur de charge C a partir de laquelle le moteur est pilote. Cette valeur de charge C est calculee en calculant la valeur minimale entre la valeur de consigne CP et la valeur extraite de la cartographic. Comme on le con,coit, cette strategic de protection permet, d'une part, de limiter la charge du moteur en fonction de son regime de fonctionnement, et, d'autre part, en fonction de parametres de fonctionnement susceptibles d'influer sur les contraintes thermo mecaniques du moteur, independamment de son point de fonctionnement. Ainsi, par exemple, comme indique precedemment, la presence 1S du filtre a particules 22 dans la ligne d'echappement du moteur engendre une augmentation de la contre-pression a l'echappement, ce qui entrane une augmentation de la pression en amont de la turbine du turbo-compresseur 14 et done une augmentation directe de la temperature en amont de cette turbine, en raison du fait que le rapport entre le niveau de pression et le niveau de temperature reste constant. Une telle augmentation a egalement pour effet d' augmenter le taux de gaz brules recircules, une augmentation consecutive de la richesse du melange gazeux et un accroissement de la temperature en amont de la turbine. Ainsi, on limite la charge, d'une part, en fonction du regime du moteur, et, d'autre part, en fonction de la pression avant la turbine. On notera que, dans ce cas, comme visible sur la figure 2, dans la mesure ou la press ion est une variable relativement dynamique et que la temperature en amont de la turbine est une variable variant relativement lentement, on utilise un filtre du premier ordre 34 pour staffranchir de cette vitesse de variation relative entre la pression et la temperature en amont de cette turbine, et pour loquel une duree de filtrage Tau peut etre reglee. Comme on le conc,oit, grace a ['invention, il est possible de maintenir la charge du moteur a un niveau inferieur a des valeurs maximales admissibles, pour chaque point de fonctionnement considere, et ce, en tenant compte du regime du moteur et de parametres de fonctionnement independents du point de fonctionnement du moteur. On notera neanmoins que ['invention n'est pas limitee au mode de realisation decrit. En effet, dans l'exemple de realisation decrit precedemment, la strategic de protection thermomecanique du moteur est basee sur une limitation en fonction du regime et de la pression avant turbine, laquelle est filtree au moyen d'un filtre du premier ordre. On notera neanmoins qu'une telle strategic s' applique egalement lorsque le calculateur 30 met en aeuvre une strategic de limitation de pression en amont de la turbine. Dans un tel cas, une augmentation de la contrepression 'a l'echappement entrane une ouverture des ailettes de la turbine, ce qui provoque une diminution consecutive de la pression dans le collecteur d'admission, et done une diminution du debit d' ser. Une telle diminution engendre une augmentation de la richesse du melange aircarburant et done une augmentation de la temperature en amont de la turbine. Dans ce cas, le niveau de charge maximale peut etre elabore en fonction du regime de fonctionnement du moteur et de la richesse du melange aircarburant en amont de la turbine, ou du debit d'air, ou encore de la pression dans le collecteur d'admission. Comme on le conc,oit, dans ce cas, on utilise une cartographic 32 dans laquelle les valeurs de charge maximale pour le moteur vent definies, pour chaque point de fonctionnement, en fonction de ces parametres. REVENDICATIONS 1. Procede de contr81e du fonctionnement d'un moteur a combustion interne de vehicule automobile, comprenant les etapes de calcul de la charge maximale admissible du moteur en fonction du regime de fonctionnement du moteur et de limitation de la charge du moteur a la charge maximale admissible calculee, caracterise en ce qu' au cours de l'etape de calcul de la charge maximale admissible du moteur on extrait d'une cartographic (32) stockee en memoire dans un calculateur (30) de commande du fonctionnement du moteur ladite valeur maximale (CMax) de charge en fonction du regime du moteur et d' au moins un parametre de fonctionnement du moteur susceptible de modifier le niveau de charge du moteur independamment du point de fonctionnement audit moteur. 2. Procede de contrGle selon la revendication 1, caracterise en 1S ce que ltetape de calcul de la charge maximale du moteur comporte en outre une etape de filtrage audit au moins un parametre. 3. Procede de contr81e selon la revendication 2, caracterise en ce que l'etape de filtrage est mise en acuvre au moyen d'un filtre du premier ordre (34). 4. Procede de contr81e selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caracterise en ce que ledit parametre de fonctionnement du moteur est constitue par le niveau de pression en amont d'une turbine d'un turbocompresseur (14) de suralimentation du moteur en air. 5. Procede de controle selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caracterise en ce que ledit parametre de fonctionnement du moteur est constitue par la richesse du melange aircarburant en amont d'une turbine d'un turbocompresseur (14) de suralimentation du moteur en air. 6. Procede de contr81e selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caracterise en ce que ledit parametre de fonctionnement du moteur est constitue par le debit d' air dans un collecteur (18) d' admission d' air dans le moteur. 7. Procede de contr81e selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caracterise en ce que ledit parametre de fonctionnement du moteur est constitue par le niveau de pression dans un collecteur (1 8) d' admission d' air dans le moteur. 8. Systeme de contr81e du fonctionnement d'un moteur a combustion interne de vehicule automobile, comprenant un calculateur (30) de commande du fonctionnement du moteur comportant des moyens de calcul (32) de la charge maximale admissible du moteur en fonction du regime de fonctionnement du moteur et des moyens pour limiter la charge du moteur a la charge maximale admissible calculee, caracterise en ce que les moyens de calcul de la charge maximale admissible du moteur comportent une cartographic (32) stockee en memoire dans le calculateur, dans laquelle vent stockees un ensemble de valeurs maximales de charge en fonction du regime du moteur et d' au moins un parametre de fonctionnement du moteur susceptible de modifier le niveau de charge du moteur independamment du point de fonctionnement du