Brevet FR2857055A1 — publié le 20050107

i Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de gestion d'un moteur à combustion interne selon lequel dans au moins une plage de fonctionnement du moteur à combustion interne on corrige la déviation du rapport de mélange air/carburant par rapport à une valeur de consigne. Etat de la technique Il est déjà connu de corriger au moins dans une plage de fonctionnement du moteur à combustion interne, une déviation du rapport de mélange air/carburant par rapport à une valeur de consigne. Les erreurs systématiques de la composition du mélange air/carburant sont alors corrigées par une adaptation de mélange. Pour cela, on distingue en principe entre les erreurs additives et les erreurs multiplicatives. Ces déviations de mélange sont adaptées dans la plage charge/vitesse de rotation dans laquelle ces déviations sont les plus importantes. On les intègre alors dans la plage globale charge/vitesse de rotation. Des déviations additives de mélanges qui résultent par exemple de l'air de fuite ou des temps de retard des injecteurs sont adaptées dans la plage inférieure charge/vitesse de rotation. Les déviations multiplicatives du mélange qui résultent par exemple de la dérive de la courbe caractéristique du débit-mètre massique d'air sont adaptées dans la plage moyenne jusqu'à supérieure de la charge/vitesse de rotation. Pour chaque plage d'adaptation, c'est-à-dire pour chaque plage charge/vitesse de rotation dans laquelle on a fait une adaptation, on forme une valeur de correction interprétée comme erreur de carburant. Dans le cas d'une erreur d'air, par exemple occasionnée par une fuite dans la tubulure d'admission, on corrige égale-ment cette erreur par le chemin de correction de carburant au lieu d'appliquer le chemin de correction de l'air. Exposé et avantage de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un procédé de gestion pour cette correction dans au moins une plage de fonctionnement on détermine la déviation respective du rapport de mélange air/carburant pour au moins deux valeurs de consigne et à partir de ces déviations on détermine une erreur d'air et/ou une erreur de carburant. Cela permet de distinguer entre une erreur d'air et une erreur de carburant et de corriger une erreur dans le chemin d'air à l'endroit approprié, à savoir en retour sur le chemin d'air. La même remarque s'applique à la correction des erreurs dans le chemin de carburant qui seront également corrigées à l'endroit approprié, à savoir dans le chemin de carburant et dont la correction n'englobera pas les erreurs d'air. Dans ces conditions, le conducteur n'aura pas à corriger les erreurs d'air en actionnant la pédale d'accélérateur. De plus, la correc- tion de la déviation du rapport de mélange air/carburant par rapport à la valeur de consigne selon l'invention se fera sans nécessiter des capteurs supplémentaires. Il est particulièrement avantageux de déterminer l'erreur d'air et/ou l'erreur de carburant à l'aide d'un système d'équations composé d'au moins deux équations de la déviation du rapport de mélange air/carburant par rapport à la valeur de consigne respective. De cette manière, on peut déterminer de manière précise les erreurs d'air et/ou les erreurs de carburant en mettant en oeuvre des moyens réduits et on peut ainsi les distinguer les unes des autres. Il est également avantageux de corriger l'erreur d'air seule-ment sur le chemin d'air du moteur à combustion interne. Dans ces conditions également le conducteur n'aura pas à compenser des erreurs d'air en actionnant la pédale d'accélérateur. De plus, il devient superflu de corriger l'erreur d'air dans le chemin de carburant. Il est en outre avantageux que l'erreur de carburant ne soit corrigée que dans le chemin de carburant du moteur à combustion in-terne. Dans ces conditions également, le conducteur n'aura pas à compenser l'erreur de carburant en actionnant de manière appropriée la pédale d'accélérateur. Il est également avantageux de déterminer seulement une erreur à partir de la quantité formée par l'erreur d'air et l'erreur de carburant et de la corriger, et s'il subsiste une déviation du rapport air/carburant par rapport à valeur de consigne, on l'interprète comme résultant de l'erreur qui n'a pas été déterminée préalablement. Cela permet d'éviter le calcul de l'erreur formée par les quantités correspondant à l'erreur d'air et à l'erreur de carburant et d'économiser ainsi des moyens de calcul tout en permettant d'identifier l'erreur et de la corriger. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 35 détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par blocs d'un moteur à combustion interne, la figure 2 montre un ordinogramme d'un exemple de procédé selon l'invention. Description du mode de réalisation Selon la figure 1, la référence 1 désigne un moteur à com- bustion interne, par exemple celui d'un véhicule automobile. Le moteur à combustion interne 1 comprend un moteur 30 proprement dit, par exemple un moteur à essence. Le moteur 30 est alimenté en air frais par une alimentation en air 15. Un débitmètre massique 22 est installé dans l'alimentation en air 15. Ce débitmètre est par exemple un débitmètre massique à film chaud et il mesure le débit massique d'air frais *air alimentant le moteur 30; le résultat de mesure est transmis à un appareil de commande 45. La direction de passage de l'air frais dans l'alimentation en air 15 est représenté par des flèches à la figure 1. En aval du débitmètre massique d'air 20, dans le sens de passage de l'air frais dans l'alimentation en air 15, on a un volet d'étranglement 5 permettant de régler et de corriger le débit massique d'air frais *air alimentant le moteur thermique 30. Pour cela, la commande 45 agit sur le volet d'étranglement 5. Le débit massique d'air frais *air est alors fourni à travers au moins une soupape d'admission non représentée à la figure 1 à la chambre de combustion également non représentée du moteur thermique 30. La chambre de combustion est en outre alimentée en carburant par au moins un injecteur 10; la quantité de carburant fournie est également réglée et corrigée par la commande 45. Selon la figure 1 on a une injection directe de carburant dans la chambre de combustion du moteur thermique 30. En variante, le carburant peut également être injecté au niveau de l'alimentation en air 15 dans la zone comprise entre le volet d'étranglement 5 et au moins une soupape d'admission, zone appelée tubulure d'admission. De plus, le mélange air/carburant qui se trouve dans la chambre de combustion du moteur thermique 30 est allumé par au moins une bougie d'allumage 25. Cette bougie est également commandée par la commande 45 pour régler un instant d'allumage approprié. La combustion du mélange air/carburant dans la chambre de combustion du moteur thermique 30 entraîne le moteur à combustion interne 1 d'une manière connue du spécialiste. Les gaz d'échappement engendrés par la combustion sont expulsés à travers au moins une soupape d'échappement non représentée à la figure 1 de la chambre de combustion vers la conduite de gaz d'échappement 40; à la figure 1 on a indiqué la direction de passage des gaz d'échappement dans la conduite de gaz d'échappement également par une flèche. La conduite de gaz d'échappement 40 comporte une sonde lambda 35 mesurant la teneur en oxygène contenue dans les gaz d'échappement. La valeur de mesure est transmise à la commande 45 qui calcule à partir de la teneur en oxygène mesurée, d'une manière connue du spécialiste, la valeur réelle du rapport de mélange air/carburant 1 dans la chambre de combustion du moteur thermique 30. Le rapport de mélange air/carburant 1 dans la chambre de combustion du moteur thermique 30 est défini par la relation suivante: À= mair ' kr Émlmin Dans cette formule Ab. est le débit massique de carburant et mlmin est une valeur fixe prédéterminée pour indiquer la masse en kilo-gramme d'air nécessaire pour brûler un kilogramme de carburant. Pour les carburants du commerce pour les moteurs à essence, cette valeur fixe correspond sensiblement à 14,7. L'équation (1) permet ainsi de calculer le débit massique de carburant mky, à partir du débit massique d'air frais mair et du rapport de mélange air/carburant 1: mkr = mair mlmin É L'erreur terreur du rapport de mélange air/carburant 1 se décrit par la relation suivante: 52 terreur = . &mair + S É &mky Sm' air Sm kr Dans cette formule, &mair représente l'erreur dans le chemin d'air du moteur à combustion interne 1 et àmkr l'erreur dans le chemin de carburant du moteur à combustion interne 1. Le chemin d'air caractérise l'alimentation en air frais du moteur thermique 30 par l'alimentation en air 15, le débitmètre massique d'air 20 et le volet d'étranglement 5. L'erreur àrhair dans le chemin d'air provient par exemple d'une fuite dans l'alimentation en air 15, par exemple au niveau de la tubulure d'admission ou du fait d'un décalage de courbe caractéristique du débitmètre massique d'air 20. Le chemin de carburant caractérise l'alimentation en carburant du moteur thermique 30 par au moins un injecteur 10. L'erreur &mkr dans le chemin de carburant provient par exemple du retard des injecteurs. (1) (2) (3) Suivant la plage de fonctionnement ou la plage charge/vitesse de rotation du moteur à combustion interne 1, on peut prédéfinir une valeur de consigne cons correspondante pour le rapport de mélange air/carburant. Une régulation lambda qui n'est pas représentée séparément à la figure 1 et fait partie de la commande 45 assure la régulation de la valeur réelle Xréel du rapport de mélange air/carburant sur la valeur de consigne %cons. Pour cela, on forme d'une manière connue du spécialiste un coefficient de régulation fr pour corriger l'alimentation en carburant par au moins un injecteur 10 pour asservir la valeur réelle ?réel du rapport de mélange air/carburant sur la valeur de consigne Xcons de ce rapport de mélange air/carburant. Si le coefficient de régulation fr = 1, aucune correction n'est nécessaire et la valeur réelle Xréel du rapport de mélange air/carburant correspond déjà à la valeur de consigne 7cons du rapport de mélange air/carburant X. Il n'y a pas dans ce cas de déviation du rapport de mélange. Dans le cas d'une déviation de rapport de mélange, fr est différent de 1 et on corrige ainsi l'alimentation en carburant en asservissant la valeur réelle Xréel du rapport de mélange air/carburant sur la va-leur de consigne %cons de ce rapport de mélange air/carburant. L'erreur erreur du rapport de mélange air/carburant ? correspond alors finalement à la déviation de mélange de la valeur réelle ?réel du rapport de mélange air/carburant Â. par rapport à la valeur de consigne Xcons de ce rapport de mélange air/carburant que l'on aurait pour le coefficient de régulation fr = 1. L'erreur ?erreur. L'erreur ?erreur du rapport de mélange air/carburant est calculée dans la commande 45 à partir du coefficient de régulation fr effectif. Pour réduire les moyens mis en oeuvre on peut déterminer l'erreur %erreur du rapport de mélange air/carburant a à partir de la déviation de la valeur réelle du facteur de régulation fr par rapport à la valeur 1 en procédant par approximation. Pour compenser les variations de la valeur effec- tive du coefficient de régulation fr on peut faire une moyenne du coefficient de régulation fr par exemple à l'aide d'un intégrateur avec une constante de temps importante. Les dérivées du rapport de mélange air/carburant a, selon les variables sont les suivantes: 82 1 air mkr É mlmin (4) 52 m air kr mkr É mkr É mlmin Le débit massique de carburant mkr se substitue selon (6) (7) A partir des équations (3), (6), (7) on obtient alors l'erreur lo Xerreur du rapport de mélange air/carburant X comme suit: terreur = 2 É LXmair 2 É Amkr mair mair Dans l'adaptation actuelle de la déviation de mélange on mesure par exemple une erreur générale de la composition du mélange pour une valeur lambda constante égale à 1,0, c'est-à-dire que l'on me- sure le rapport de mélange air/carburant. Comme on ne dispose que d'une valeur lambda pour chaque point de charge, et ce point de charge est caractérisé par une valeur correspondante du débit massique d'air frais mair, on ne peut distinguer entre l'erreur de carburant et l'erreur d'air. Mais si en un point de charge on règle deux valeurs lambda diffé- rentes on arrive à deux équations avec deux inconnues. Ce système d'équations peut se résoudre. On peut ainsi distinguer entre une erreur de carburant et une erreur d'air. Le débit massique d'air frais mair pour le point de charge respectif se mesure avec le débitmètre massique d'air 20 et est ainsi disponible dans la commande 45 pour être utilisé dans l'équation (8). En variante, on peut également déduire le débit massique d'air frais mair par un modèle à partir de la pression dans la tubulure d'admission fournie par un capteur de pression de tubulure d'admission si la tubulure d'admission du moteur à combustion interne 1 est équipée d'un tel capteur de pression. Comme valeur lambda on utilise dans l'équation (8) la valeur de consigne Xe. du rapport de mélange air/carburant. L'erreur Xréel qui résulte de la conversion de cette valeur de consigne Xcons pour le rapport de mélange air/carburant X se détermine comme décrit à partir du facteur de régulation fr qui s'établit effectivement et est utilisé dans l'équation (8). Les inconnues de l'équation (8) sont 6 (5) l'équation (2) : 52 __ 2 Smair mair S2 __ 22 ' kr mair (8) l'erreur Mi air dans le chemin d'air et l'erreur Omkr dans le chemin de carburant. Si on établit l'équation (8) pour au moins deux valeurs de consigne différentes Xcons du rapport de mélange air/carburant, on obtient le système d'équations voulu, que l'on peut résoudre en fonction de l'erreur &hair dans le chemin d'air, c'est-à-dire de l'erreur d'air et de l'erreur kr dans le chemin de carburant, c'est-à-dire de l'erreur de carburant. En distinguant l'erreur d'air de l'erreur de carburant il est possible de corriger l'erreur d'air seulement dans le chemin d'air du moteur à combustion interne, c'est-à-dire d'effectuer une correction appropriée du réglage du volet d'étranglement 5. De la même manière, il est possible de corriger l'erreur de carburant seulement dans le chemin de carburant du moteur à combustion interne 1, c'est-à-dire de ne corriger que les quantités injectées par au moins un injecteur 10. Pour économiser des moyens de calcul on peut en outre prévoir de calculer soit seulement l'erreur d'air soit seulement l'erreur de carburant à partir du système d'équations (8) comprenant au moins deux équations et de corriger le chemin approprié. L'autre déviation qui subsiste ou l'erreur qui subsiste du rapport de mélange air/carburant ? peut alors être identifiée sans équivoque comme l'erreur qui n'a pas été calculée préalablement et que l'on corrige de façon correspondante par exemple dans le chemin approprié. L'adaptation de mélange ainsi décrite peut être exécutée pour un ou plusieurs points de charge en particulier dans différentes plages de fonctionnement, c'est-à-dire dans différentes plages charge/vitesse de rotation (charge/régime) du moteur à combustion interne 1. La figure 2 montre un ordinogramme de l'exécution prise à titre d'exemple du procédé de l'invention. Après le départ du programme, la commande 45 vérifie au point de programme 100 si la régulation lambda est activée. Dans ce cas, on passe à un point de programme 105. Dans le cas contraire, on quitte le programme. Au point de programme 105, la commande 45 vérifie s'il est possible de faire une adaptation du mélange. Dans l'affirmative, on passe à un point de programme 110; dans le cas contraire, on quitte le pro-gramme. Il n'est par exemple pas possible de faire une adaptation de mélange si la ventilation du réservoir est activée. Une adaptation du mélange n'est également possible que dans certaines plages de températures du moteur audessus d'une température de seuil, par exemple de l'ordre de 60 C. Au point de programme 110 on prédéfinit une première valeur de consigne ?cons du rapport de mélange air/carburant pour un point de charge prédéfini caractérisé par un débit massique d'air frais associé matr; on aura par exemple la valeur 1. On détermine ainsi la première erreur Xerreur du rapport de mélange air/carburant 1. Le débit massique d'air frais malr. , la première valeur de consigne 1cons du rapport de mélange s air/carburant et la première erreur Xerreur du rapport de mélange air/carburant X sont substitués dans une première équation du système d'équation correspondant à l'équation (8). Ensuite, on passe à un point de programme 115. Au point de programme 115, pour un point de charge prédéfini on détermine une seconde valeur de consigne Xcons du rapport de Io mélange air/carburant; il s'agit par exemple de la valeur 1,2. Cette valeur correspond à un rapport de mélange air/carburant maigre. On détermine ainsi la seconde erreur %erreur du rapport de mélange air/carburant 1. Le débit massique d'air frais matr, la seconde valeur de consigne Xcc du rapport de mélange air/carburant et la seconde erreur %erreur du rapport de mélange air/carburant a, sont alors substitués dans une seconde équation du système d'équation selon l'équation (8). Ensuite on passe à un point de programme 120. Au point de programme 120 on prédéfinit pour le point de charge donné, une troisième valeur de consigne Xeons du rapport de mélange air/carburant, par exemple la valeur 0,8. Cette valeur correspond à un rapport de mélange air/carburant riche. On détermine alors la troisième erreur Xerreur du rapport de mélange air/carburant 1. Le débit massique d'air frais mat,. , la troisième valeur de consigne acons du rapport de mélange air/carburant et la troisième erreur Xerreur du rapport de mélange air/carburant 1 sont alors substitués dans une troisième équation du système d'équation découlant de l'équation (8). Ensuite on passe à un point de programme 125. Au point de programme 125 on résout le système d'équations ainsi formé comprenant les trois équations selon l'équation (8) ci-dessus en résolvant selon l'erreur d'air Amatr et/ou l'erreur de carburant Aih. On exécute la correction correspondante dans le chemin d'air et le chemin de carburant comme adaptation mixte et on compense l'erreur Xerreur du rapport de mélange air/carburant X. Dans l'exécution du programme selon la figure 2 on a utilisé trois valeurs de consigne différentes 1cons du rapport de mélange air/carburant pour le point de charge prédéfini. Pour résoudre le système d'équations issu de l'équation (8) selon l'erreur d'air &mats et l'erreur de carburant Omk,. , il suffit d'avoir deux valeurs de consigne différentes 1cons pour le rapport de mélange air/carburant. En variante on peut utiliser plus de trois valeurs de consigne acons prédéfinies du rapport de mélange air/carburant par point de charge pour définir selon l'équation (8) l'erreur d'air A1hair et l'erreur de carburant àmkr à partir du système d'équations. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de gestion d'un moteur à combustion interne (1) selon lequel dans au moins une plage de fonctionnement du moteur à combustion in-terne (1) on corrige la déviation du rapport de mélange air/carburant par rapport à une valeur de consigne, caractérisé en ce que pour cette correction dans au moins une plage de fonctionnement on dé- termine la déviation respective du rapport de mélange air/carburant pour au moins deux valeurs de consigne et à partir de ces déviations on déter- to mine une erreur d'air et/ou une erreur de carburant. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine l'erreur d'air et/ou l'erreur de carburant à l'aide d'un sys- tème d'équations composé d'au moins deux équations de la déviation du rapport de mélange air/carburant par rapport à la valeur de consigne respective. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on corrige l'erreur d'air seulement sur le chemin d'air (5) du moteur à combustion interne (1). 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on corrige l'erreur de carburant seulement sur le chemin de carburant (10) du moteur à combustion interne (1). 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine et on corrige seulement une erreur à partir de la quantité formée par l'erreur d'air et l'erreur de carburant, et la déviation résiduelle du rapport de mélange air/carburant par rapport à la valeur de consigne est interprétée comme basée sur l'erreur qui n'a pas été déterminée préalablement.