Brevet FR2846051A1 — publié le 20040423

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de commande d'un moteur à combustion interne notamment d'un moteur à combustion interne à injection directe selon lequel à partir de grandeurs caractéristi5 ques d'état on prédéfinit une quantité maximale autorisée de carburant qui limite la quantité de carburant à injecter. L'invention concerne également un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne, notamment à injection directe dans lequel, à partir de grandeurs de fonctionnement on prédéfinit une quantité 10 maximale autorisée de carburant à laquelle est limitée la quantité de carburant à injecter. Etat de la technique On connaît des procédés et des dispositifs de commande d'un moteur à combustion interne notamment d'un moteur à injection dii5 recte qui à partir de grandeurs de fonctionnement prédéfinissent une quantité maximale autorisée de carburant qui limite la quantité de carburant à injecter. Cette quantité maximale autorisée est fixée par exemple en fonction de la masse d'air frais d'alimentation qui se mesure en général de façon à ne pas produire des émissions de fumée nocives. La quantité de 20 carburant à injecter est alors choisie pour que suivant l'état de fonctionnement, on ne dépasse pas la quantité maximale autorisée de carburant. Cela permet d'éviter en particulier pour les accélérations en pleine charge, des nuages de fumée très visibles. La difficulté de tels véhicules est que notamment les états de fonctionnement dynamiques, c'est- à-dire au dé25 marrage et/ ou au cours des accélérations, le comportement n'est pas celui souhaité. Cela signifie que le démarrage et/ou les accélérations ne se font pas avec la dynamique souhaitée. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces incon30 vénients et concernent à cet effet un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'on prédéfinit la quantité maximale autorisée de carburant à partir d'une grandeur qui caractérise l'état d'un système de traitement des gaz d'échappement. Ainsi on améliore considérablement le comportement dynamique en particulier lors des accélérations et du dé35 marrage du véhicule. Suivant une caractéristique avantageuse, la grandeur caractérise l'état de charge du filtre à particules. En outre, si par exemple la quantité maximale autorisée de carburant est augmentée d'une différence prédéfinie en fonction de la grandeur caractérisant l'état du système de traitement des gaz d'échappement, avantageusement la quantité maximale autorisée de car5 burant est augmentée de la valeur de la différence dans un certain état de fonctionnement. De préférence, après une augmentation de la quantité maximale autorisée de carburant, cette quantité maximale autorisée de carburant ne peut plus être augmentée pendant une durée de blocage. De plus si la quantité maximale de carburant autorisée est augmentée au maximum de la différence pendant une durée maximale, de préférence la durée maximale est prédéfinie en fonction de la distance par rapport à la dernière augmentation. Enfin par exemple, l'augmentation se termine en cas 15 d'augmentation de la vitesse de rotation. L'invention concerne également un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé par des moyens qui prédéfinissent la quantité maximale autorisée de carburant à partir d'une grandeur caractérisant l'état d'un système de traitement des gaz d'échappement. 20 Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par blocs du dispositif de l'invention; - la figure 2 montre un ordinogramme explicitant le procédé de l'invention; - la figure 3 montre la quantité maximale de carburant autorisée en fonction du temps t. La figure 1 montre les éléments principaux d'un dispositif 30 de commande d'un moteur à combustion interne. L'appareil de commande porte la référence 100. Il comprend entre autres une commande de débit 110 et une commande de traitement des gaz d'échappement 120. La commande de débit 110 agit sur au moins un premier élément de réglage 150 en lui fournissant des signaux de commande. Cet élément de réglage 35 150 influence de préférence l'injection de carburant. Il s'agit ici en particulier de la quantité de carburant injectée. La commande de traitement des gaz d'échappement 120 agit sur au moins un second élément de réglage 150 qui permet d'influencer le système de traitement des gaz d'échappement. La commande de débit 110 reçoit les signaux de sortie du premier capteur 130. La commande de traitement de gaz d'échappement reçoit les signaux de sortie de seconds capteurs 140. La commande de débit 110 et la commande de traitement des gaz d'échappement 120 échan5 gent différentes grandeurs. Les premiers capteurs 130 saisissent entre autres un signal PWG caractérisant la demande du conducteur. Ce signal est notamment détecté au niveau de la pédale d'accélérateur. Les premiers capteurs détectent également un signal BR indiquant un actionnement du frein. A 10 côté de ces signaux on peut également saisir d'autres signaux comme par exemple le signal de vitesse de rotation N. Les signaux de sortie des seconds capteurs 140 sont utilisés de préférence pour commander le système de traitement des gaz d'échappement. Il s'agit notamment de la température et/ou de la pression. Partant des signaux saisis, la commande de débit 110 calcule une quantité de carburant à injecter. Pour éviter des émissions de fumées polluantes, il est prévu de limiter cette quantité de carburant calculée à partir des différents signaux au maximum à la quantité de carburant autorisée QKMAX. Cela signifie que la commande de débit garantit 20 que la quantité de carburant injectée ne dépasse pas la quantité de carburant maximale autorisée QKMAX. A partir des seconds capteurs, la commande de traitement des gaz d'échappement 120 calcule des signaux pour commander le second élément de réglage 152. Il est par exemple prévu que dans le cas 25 d'un filtre à particules, différents capteurs permettent de détecter l'état de charge du filtre à particules et en cas de dépassement d'un certain seuil on lance une régénération du filtre en commandant le second élément de réglage et/ ou on effectue cette commande. Comme signal caractérisant l'état d'encombrement du filtre à particules ou du système de traitement 30 des gaz d'échappement on utilise en particulier la différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules. La commande de débit 110 et la commande de traitement des gaz d'échappement 120 échangent entre elles différents signaux comme par exemple la quantité de carburant injectée QK et/ou un signal 35 concernant l'état de charge BE. L'invention prévoit de prédéfinir la quantité maximale de carburant autorisée à partir d'une grandeur caractérisant l'état du système de traitement des gaz d'échappement. On utilise en particulier une grandeur caractérisant l'état de charge du filtre à particules. Ces grandeurs existent normalement dans la commande de traitement des gaz d'échappement et sont transmis par cette commande à la commande 1 10. Comme grandeur BE on peut utiliser tous les signaux liés à l'état de 5 charge. C'est ainsi que l'on peut utiliser des grandeurs de mesure comme par exemple la différence de pression au niveau du filtre à particules, les grandeurs qui en sont déduites comme par exemple l'état de charge ou encore des grandeurs de réglage commandant le système de traitement des gaz d'échappement. On procède alors pour augmenter la quantité de carburant maximale autorisée habituellement QKMO avec une quantité de différence QKMD. Cette quantité de différence QKMD dépend notamment de l'état de charge du filtre à particules ou de d'état du système de traitement des gaz d'échappement. Selon un mode de réalisation particulièrement avanta15 geux, il faut en outre remplir différentes conditions de temps supplémentaires. C'est ainsi qu'il faut prévoir par exemple un temps de blocage TSP initialisé avec le début ou la fin de l'augmentation de la quantité de carburant maximale autorisée. Pendant ce temps de blocage, il ne peut y avoir de nouvelle augmentation de la quantité maximale de carburant autorisée. 20 Il est en outre prévu d'augmenter la quantité maximale de carburant autorisée avec la valeur supplémentaire uniquement pendant une durée maximale TMAX. Selon un développement préférentiel, la durée maximale TMAX pendant laquelle on augmente la quantité maximale autorisée de 25 carburant dépend de la distance entre l'augmentation actuelle et l'augmentation précédente. Il est en outre avantageux que la durée maximale TMAX et/ou la valeur QKMD soient augmentées de la quantité de carburant maximale autorisée directement en fonction de l'état de charge c'est-à-dire que pour un filtre à particules faiblement chargé, la quantité 30 de carburant maximale autorisée sera augmentée d'une valeur plus grande et pendant une durée plus longue que si le filtre à particules est fortement chargé. Il est prévu de préférence que l'augmentation de la quantité maximale de carburant autorisée ne se fasse que dans certains états de fonctionnement. L'augmentation se fait de préférence dans des 35 états de fonctionnement dynamiques dans lesquels la quantité de carburant à injecter, change. Ces états de fonctionnement sont notamment ceux qui existent dans le cas d'accélération et/ou au démarrage. La figure 2 montre le procédé selon l'invention sous la forme d'un diagramme d'état. Les différents états sont représentés sous les numéros 1 - 4. Un premier passage d'un premier état 1, d'un second état 2 portent la référence 12. Un second passage du second état vers le trois sième état porte la référence 23. Le passage du troisième état vers le second état porte la référence 32. Un quatrième passage du troisième état vers le quatrième état porte la référence 341. Un autre passage du troisième vers le quatrième état porte la référence 342. Le passage du quatrième vers le premier état porte la référence 41. Un septième passage du i0 second état vers le quatrième état porte la référence 24. Le diagramme d'état, représenté ne correspond qu'à un mode de réalisation. On peut prévoir d'autres passages définis ou supprimer certains passages. L'invention prévoit qu'indépendamment de l'état de fonctionnement du véhicule et/ou du moteur à combustion interne on puisse 1 5 reconnaître le démarrage ou les accélérations. Dans la suite on désignera le démarrage et/ou les accélérations par état de démarrage. Pendant l'état de démarrage ainsi reconnu, on ajoute à la quantité de base QMO de la quantité maximale autorisée de carburant, une quantité de différence, additive QKMD. Cette quantité de différence est prédéfinie de préférence 20 comme fonction de la charge en particules du filtre, de la vitesse de rotation (régime) et/ou de l'état de charge. Selon des variantes de réalisation, à la place ou en complément de la vitesse de rotation et de la pression de charge, on peut également utiliser d'autres grandeurs caractéristiques de fonctionnement. Il est important que la quantité de différence QKMD soit 25 prédéfinie au moins en fonction de la charge BE du filtre de particules. La quantité de différence est ajoutée jusqu'à ce que l'augmentation soit atténuée c'est-à-dire que l'on ait atteint une durée d'intervention maximale autorisée tmax. Ensuite il faut respecter un temps de blocage TSP avant de pouvoir activer de nouveau la fonction. Il n'est pas possible d'activer 30 cette fonction lorsque le frein est actionné. Cela signifie que dans certains états de fonctionnement c'est-à-dire en particulier au démarrage et/ou pour des accélérations, on augmente de la quantité de différence QKMD la quantité de carburant maximale autorisée. La figure 3 montre le chronogramme de la quantité maximale autorisée de carburant QKMAX à titre d'exemple. La quantité de base QKMO est représentée par un trait interrompu et la quantité de différence QKMD est représentée par un trait plein. En fonctionnement normal on se trouve dans le premier état. Dans cet état on utilise la quantité de base QKMO comme quantité maximale autorisée de carburant QKMAX pour limiter la quantité de carburant à injecter. La différence QKMD prend la valeur O c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'augmentation de la quantité maximale autorisée de carburant. Si dans cette situation on détecte un état de démarrage, on se trouve dans l'état transitoire 12 qui correspond à la détection du démarrage ou d'accélérations. Cela est par exemple le cas à la figure 3 à l'instant Tl. La détection de cet état produit dans l'état 1, l'initialisation 10 d'un compteur de temps qui compte la durée d'intervention maximale autorisée TMAX. Le passage d'état 12 se termine par le second état. Dans cet état on augmente la quantité maximale de carburant QKMAX de la différence QKMD. Cela se fait de préférence suivant une fonction de rampe 1 5 comme le montre la figure 3 entre les instants T1 et T2. Cela signifie que partant de l'instant Tl pour lequel on a reconnu l'état de démarrage, on augmente la différence QKMD et ainsi la quantité maximale de carburant autorisée QKMAX. Cela se fait jusqu'à l'instant T2 car alors on atteint la différence maximale autorisée QKMDM. A partir de cet instant, la diffé20 rence QKMD reste constante. Le système se trouve dans l'état 2 dans l'intervalle comprise entre Tl et T3. On se trouve à l'état " démarrage " lorsque le frein n'est pas actionné ce qui est indiqué par le signal BR et si au moins l'une des deux conditions suivantes est remplie. La première condition est remplie si 25 pendant une durée de temporisation TS, le signal PWG du capteur de valeur associé à la pédale dépasse un seuil applicable SW1 et si en même temps la vitesse de déplacement V du véhicule ne dépasse pas une valeur limite. La temporisation TS est prédéfinie de préférence à partir de la variation du régime N et d'une grandeur d'application. La seconde condition est remplie si un gradient de quantité d'injection c'est-à-dire une variation de la quantité de carburant à injecter QK est supérieure à seuil applicable SW2. Ce seuil est de préférence prédéfini également suivant l'état dans lequel se trouve le système. Du fait que dans des états différents on peut prédéfinir des 35 seuils SW1, SW2 et/ou TS, différents, cela permet de distinguer si le démarrage a été reconnu en partant du premier état ou à partir du second ou du troisième état ou par le maintien du démarrage. En principe il est possible de reconnaître le démarrage à partir de tous les états. Mais l'invention prévoit de bloquer le passage à l'état démarrage dans certains états des automates d'état. Suivant le mode réalisation on peut prévoir le passage dans des états différents. Lorsque l'une des conditions ci-dessus disparaît, le démar5 rage est considéré comme terminé c'est-à-dire que l'on est dans le passage d'état 23 vers le troisième état. Dans le troisième état on réduit la différence QKMD et ainsi la quantité maximale de carburant autorisée QKMAX jusqu'à la valeur de base QKMO. Cela se fait à la figure 3 entre les instants T3 et T4. Lorsque les conditions correspondant à l'état de démarrage se io reproduisent, on revient à la transition d'état 32 par laquelle on passe de nouveau de l'état 3 à l'état 2. Cela signifie que l'on augmente de nouveau la quantité maximale autorisée de carburant ainsi que la différence QKMD. Dans le mode de réalisation représenté, lors de la recon15 naissance de l'état de démarrage, on augmente la différence QKMD suivant une première pente et lorsque disparaît l'état de démarrage on revient en diminuant à l'état de base suivant une deuxième pente. En variante de l'augmentation et/ou diminution linaire on peut également avoir d'autres courbes de temps pour l'augmentation et/ ou la diminution. 20 L'augmentation ou montée se fait jusqu'à la différence maximale autorisée QKMDM. Cette différence maximale autorisée QKMDM est prédéfinie de préférence à partir de différentes grandeurs à l'aide d'un champ de caractéristiques. Comme grandeur d'état on utilise au moins l'état de charge du filtre à particules. Cet état est caractérisé par la grandeur BE. A côté de 25 cette grandeur, on peut également utiliser des grandeurs qui caractérisent la pression de la quantité d'air fournie au moteur à combustion interne et/ou le régime du moteur. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, on termine l'augmentation de la différence QKMD et ainsi la quantité de 30 carburant maximale autorisée QKMAX lorsque se produisent des états de fonctionnement déterminés. Cela signifie qu'en présence de certains états de fonctionnement on fixe la différence QKMD à une valeur constante. Cette valeur constante correspond à la différence QKMD existant lorsque se produisent certains états de fonctionnement. La fin de la montée se fait 35 de préférence en fonction d'une augmentation de la vitesse de rotation. Cela signifie que si la variation de la vitesse de rotation dépasse une certaine valeur et/ou si la vitesse de rotation change dans un certain intervalle de temps et d'une valeur donnée, alors on arrête l'augmentation de la différence. En variante ou en complément on peut également prévoir que l'on passe sur la rampe descendante c'est-à-dire que l'on passe à l'état 3 et/ou que l'on passe à l'état 4. Il est avantageux qu'en fonction de l'augmentation de la vitesse de rotation, on sélectionne les différents 5 moyens. De préférence pour une augmentation importante de la vitesse de rotation on passe à l'état 4. Pour une augmentation moyenne de la vitesse de rotation on passe à l'état 3. Pour une faible augmentation de la vitesse de rotation on maintient l'augmentation constante. De façon avantageuse dans ce mode de réalisation, le filtre à particules n'est pas sollicité inutii0 lement car l'augmentation se termine immédiatement lorsque se produit la réaction souhaitée c'est-à-dire par exemple l'augmentation de la vitesse de rotation. L'augmentation de la quantité de carburant maximale autorisée est limitée selon l'invention, dans le temps à une durée d'intervention 15 autorisée TMAX. A la fin de cette durée, on passe à l'état 4. On peut passer à l'état 4 soit à partir du second état 2 et de la transition 24 ou à partir de l'état 3 suivant la transition 34. Cela signifie que le compteur TMAX initialisé à la fin de l'état 1 a terminé son comptage et on passe à l'état 4 à partir du second état suivant le passage 24 ou à partir du troisième état 20 suivant le passage 34. Les deux passages d'état 24, 34 se distinguent uniquement par leur point de départ. L'intervention se termine dans l'état 4 c'est-à-dire que la différence QKMD prend de nouveau la valeur 0 et la quantité de base QKMO correspond à la quantité maximale de carburant autorisée QKMAX. L'automate d'état passe à l'état 4 si dans l'état 3 la dif25 férence QKMD a chuté à 0. Dans ce cas, on passe également de l'état 3 à l'état 4 suivant la transition ou le passage 34. On atteint ce changement d'état du fait que la différence arrive à 0. Une durée de blocage TSP commence dans l'état 4. A à la fin de cette durée de blocage, on passe à l'état 1 par le passage d'état 41. 30 Cette durée de blocage interdit toute augmentation de la quantité de carburant, maximale autorisée pendant cette durée. A la fin de la durée de blocage, on revient à l'état 1 pour lequel une nouvelle augmentation redevient possible. L'état 4 est caractérisé par la durée de blocage. L'état 1 est caractérisé en ce qu'une augmentation de la quantité maximale de carbu35 rant autorisée est possible en fonction du temps. L'état 2 est caractérisé en ce que la quantité maximale de carburant autorisée augmente en fonction du temps et/ou reste à une valeur constante. L'état 3 est caractérisé en ce que la quantité maximale de carburant diminue en fonction du temps. La figure 3 montre le chronogramme des différents signaux en fonction du temps t. La quantité maximale de carburant autorisée 5 QKMAX est représentée par un trait plein et la quantité de base QKMO par un trait interrompu à la figure 3a. La figure 3b montre la courbe de la différence QKMD. La quantité de base est représentée comme une grandeur constante. Cette quantité de base QKMO indique les quantités de carburant autorisées pour les états de fonctionnement instantanés comme par io exemple pour la quantité d'air d'alimentation. La quantité de carburant autorisée QKMAX correspond à la somme de la quantité de base QKMO et de la différence QKMD possible en plus en fonction de l'état de charge du filtre à particules. L'état l est actif jusqu'à l'instant Tl c'est-à-dire que la 15 quantité de base QKMO définit seule la quantité maximale autorisée de carburant QKMAX. A l'instant Tl on suppose qu'un état de démarrage est reconnu et il s'ensuit le passage 12 à l'état 2. Dans l'état 2 on augmente la quantité de différence QKMD suivant une fonction de rampe de la valeur 0 à la valeur maximale autorisée QKMDM. Lorsque cette valeur est atteinte, 20 l'augmentation en forme de rampe se termine. Cela est le cas à l'instant T2. A l'instant T3 on passe de l'état 2 à l'état 3. Cela se fait d'une part lorsque disparaît l'état de démarrage c'est-à-dire lorsqu'il n'y a plus d'état de démarrage ou d'état d'accélération. Dans ce cas, dans l'état 3 la différence QKMD est diminuée suivant une fonction de rampe pour atteindre 25 0. La valeur 0 est atteinte à l'instant T4. Il est prévu de préférence que la rampe de montée et la rampe de descente sont différentes. A la place d'une augmentation linéaire comme dans l'exemple de réalisation de la figure 3, on peut également prévoir d'autres fonctions. Jusqu'à l'instant Tl, on se trouve dans l'état 1. Entre les 30 instants Tl et T2 on se trouve à l'état 2 et entre les instants T3 et T4 on se trouve à l'instant 3. A l'instant T4 on arrive à l'état 4 par le passage d'état 34. Cet état existe à partir de l'instant T4. Dans l'exemple de réalisation décrit, on a un temps de blocage TSP qui commence à l'instant T4 interdisant une nouvelle augmentation. A l'instant T5 on a bien les conditions correspondant à l'état de démarrage et cet état est reconnu mais il n'y a pas d'augmentation de quantité car à l'instant T5 le temps de blocage TSP n'est pas encore écoulé. Le temps de blocage TSP au cours duquel aucune nouvelle augmenta- tion est possible est caractérisé par une flèche horizontale. Ce n'est qu'à la fin du temps de blocage TSP que les conditions d'un démarrage existent de nouveau et que l'on peut avoir une augmentation de la quantité maximale autorisée de carburant. Cela est par exemple le cas à l'instant T6. L'augmentation de la quantité maximale autorisée de carburant se fait au plus pendant la durée maxime TMAX. Cette durée commence par le passage d'état 12. Lorsqu'on atteint la durée maximale, on passe à l'état 4. A ce moment, la différence est directement remise à 0. Selon un développement particulièrement avantageux, la io durée maximale TMAX dépend de la distance entre l'augmentation actuelle et la fin de la dernière augmentation de la quantité maximale autorisée de carburant c'est-à-dire que la durée maximale dans cet exemple de réalisation de la figure 3 dépend de l'intervalle entre l'instant T4 et l'instant T7. Le déroulement de la fonction dépend principalement de l'application des passages d'état auxquels sont associés des objectifs fixes ou du moins des conditions de passage fixes. Les états de départ peuvent être influencés de manière applicative. Le diagramme d'état représenté à la figure 2 ne représente qu'une variante possible. Pour influencer les auto20 mates d'état par les applications il faut définir plusieurs masques de bits permettant d'associer une action à un état. Une telle action peut être par exemple le démarrage d'une horloge ou la commutation sur une autre valeur limite. Par exemple à l'aide d'un masque de bits on peut définir que la durée de blocage commence déjà par le début de l'état 2, par le début de 25 l'état 3 ou par le début de l'état 4. R E V E N D I C A T IO N S 1 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne notamment d'un moteur à combustion interne à injection directe selon lequel à partir de grandeurs caractéristiques d'état on prédéfinit une quantité maximale s autorisée de carburant qui limite la quantité de carburant à injecter, caractérisé en ce qu' on prédéfinit la quantité maximale autorisée de carburant à partir d'une grandeur qui caractérise l'état d'un système de traitement des gaz d'échappement. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur caractérise l'état de charge du filtre à particules. 30) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité maximale autorisée de carburant est augmentée d'une différence prédéfinie en fonction de la grandeur caractérisant l'état du système de traitement des gaz d'échappement. 20 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' après une augmentation de la quantité maximale autorisée de carburant, cette quantité maximale autorisée de carburant ne peut plus être aug25 mentée pendant une durée de blocage. ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la quantité maximale de carburant autorisée est augmentée au maximum 30 de la différence pendant une durée maximale. ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la durée maximale est prédéfinie en fonction de la distance par rapport à 35 la dernière augmentation. ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la quantité maximale autorisée de carburant est augmentée de la valeur de la différence dans un certain état de fonctionnement. 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'augmentation se termine en cas d'augmentation de la vitesse de rotation. ) Dispositif de commande d'un moteur à combustion interne, notamment à injection directe dans lequel, à partir de grandeurs de fonctionne10 ment on prédéfinit une quantité maximale autorisée de carburant à laquelle est limitée la quantité de carburant à injecter, caractérisé par des moyens qui prédéfinissent la quantité maximale autorisée de carburant à partir d'une grandeur caractérisant l'état d'un système de traite15 ment des gaz d'échappement.