Brevet FR2867231A1 — publié le 20050909

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne selon lequel, partant de la comparaison entre une valeur mesurée et une valeur prévisible d'un signal lambda on prédéfinit une valeur de correction pour un signal de carburant caractérisant la quantité de carburant ou u.n signal d'air caractérisant la quantité d'air. Etat de la technique On connaît un tel procédé et un tel dispositif de commande d'un moteur à combustion interne par exemple selon le document DE 100 17 280. Ce document décrit un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne. A l'aide de ces moyens, avec au moins un modèle, on détermine la quantité de carburant traversant le moteur à combustion interne à partir d'au moins une grandeur de réglage ou d'actionnement et d'au moins une grandeur de mesure caractérisant l'état de fonctionnement de la masse d'air dans la conduite d'admission. En outre, on définit un signal par rapport à la concentration en carburant dans la conduite d'échappement, et qui correspond au signal lambda dans la sonde lambda. Dans les moteurs à combustion interne actuels, les conditions relatives aux valeurs d'essai et aux valeurs consommables deviennent de plus en plus strictes. Les dispersions liées à une série du système d'injection et/ou du signal de masse d'air se traduisent par l'augmentation de l'émission du véhicule car les signaux disponibles pour la régulation et/ou la commande sont entachés de défauts. Les dispersions de série dans le système d'injection produisent des déviations caractérisant la quantité à injecter effectivement calculée. Selon l'invention, dans un dispositif et un procédé de com- mande d'un moteur à combustion interne, partant de la comparaison en- tre une valeur mesurée et une valeur prévisible pour un signal de sonde lambda, on prédéfinit une valeur de correction pour un signal de carbu- rant caractérisant la quantité de carburant ou un signal d'air caractéri- sant la quantité d'air, suivant l'état de fonctionnement, pour servir de valeur de correction à la sortie d'un champ de caractéristiques et/ou du signal de sortie d'une régulation. De manière préférentielle, suivant l'état de fonctionnement, un signal de sortie d'un champ de caractéristiques ou le signal de sortie d'une régulation est utilisé comme valeur de correction. Il est ainsi possible de réduire significativement l'émission. Il est particu- lièrement avantageux que même en cas de défaillance du signal lambda mesuré, il est possible d'effectuer une correction à l'aide du champ de caractéristiques. Dans la suite on appellera signal de carburant également quantité de carburant, ou signal d'air également quantité d'air. Il est particulièrement avantageux si l'on corrige au choix le signal de carburant ou le signal d'air. La sélection résulte d'états de fonctionnement du moteur à combustion interne. Cela permet également de corriger le signal présentant des erreurs importantes. Selon une réalisation particulièrement avantageuse, le champ de caractéristiques est adapté suivant le signal de sortie d'une régulation. On dispose ainsi en permanence de nouvelles valeurs de champs de caractéristiques. Dans une réalisation particulièrement simple, la régulation se fait à partir de la comparaison entre la valeur mesurée et la valeur prévisible du signal lambda. De façon préférentielle, si la sonde lambda est prête à fonctionner et/ou en mode stationnaire, on utilise le signal de sortie du régulateur. Dans ces plages de fonctionnement on aura ainsi une commande et/ou une régulation précise de la quantité d'air et/ou de carburant. Dans des modes de fonctionnement dans lesquels la sonde lambda n'est pas prête à fonctionner et/ou dans des modes de fonctionnement dynamiques non stationnaires, on aura une commande précise grâce au champ de caractéristiques. Comme le signal de sortie du champ de caractéristiques et le signal de sortie de la régulation sont combinés dans le sens d'une corn- mande pilote, on peut également avoir des états de fonctionnement dynamiques dans lesquels la régulation retardée à cause des temps de parcours du système, correspond à une commande précise de la quantité d'air et./ou de la quantité de carburant. Ainsi on corrige le signal d'air si l'erreur de la masse d'air est supérieure à l'erreur de la quantité de carbu- rant, ou on corrige le signal de carburant si l'erreur de la masse d'air est inférieure à une erreur de quantité de carburant. En ce qui concerne le dispositif selon l'invention, il est caractérisé par des moyens qui selon l'état de fonctionnement utilisent comme valeur de correction un signal de sortie d'un champ de caractéris- tiques et/ou le signal de sortie d'une régulation. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par blocs d'un dispositif selon l'invention, la figure 2 montre un schéma du procédé de l'invention, la figure 3 montre dans ses parties 3a, 3b, un ordinogramme du procédé de l'invention. Description de modes de réalisation La figure 1 montre les éléments principaux d'un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne sous la forme d'un schéma par blocs. Un appareil de commande 100 comprend entre autres une consigne de grandeur de réglage 110 et un modèle 120. L'appareil de commande 100 reçoit les signaux de sortie de premiers capteurs 130 et de seconds capteurs 140. Les premiers capteurs sollicitent principalement la consigne de grandeur de réglage 110 et les seconds capteurs 140 le modèle 120 en leur transmettant des signaux. Cette représentation constitue uniquement un exemple car différents capteurs peuvent fournir des signaux à la fois à la consigne de grandeur de réglage 110 et au modèle 120. La consigne de grandeur de réglage 110 fournit des signaux de commande à au moins un élément de réglage 150. Au moins cet élément de réglage 150 détermine la quantité de carburant à injecter, l'instant du dosage de carburant et/ou la fin du dosage de carburant. On peut également prévoir d'autres éléments d'actionnement qui peuvent par exemple influencer le coefficient de réintroduction des gaz d'échappement ou d'autres paramètres de fonctionnement. Le modèle 120 échange différents signaux avec la consigne de grandeur de réglage 110. Partant de signaux de capteurs caractérisant les différents paramètres de fonctionnement, la consigne de grandeur de réglage 110 calcule des signaux de commande destinés à l'élément d'actionnement 150 ou aux éléments d'actionnement 150. Différentes grandeurs sont cal-culées par le modèle 120 à partir des paramètres de fonctionnement ou de manière interne dans les signaux de la consigne de grandeur de réglage 110 à l'aide d'un ou plusieurs modèles. Les grandeurs calculées sont prises en compte par la consigne de grandeur de réglage 110 pour prédéfinir les signaux de commande destinés aux éléments d'actionnement 150. La figure 2 montre un mode de réalisation du procédé de l'invention. Un modèle du système d'air porte la référence 200. Ce modèle reçoit les signaux de sortie N, P2, T2 d'une première consigne de signaux 205. Le signal de sortie ML d'une seconde consigne de signaux 310 est appliqué par une installation de correction 320 au modèle 200 du système d'air. Le signal de sortie QK d'une troisième consigne de signal 210 arrive par l'intermédiaire d'une installation de correction 220 au modèle du système d'air. Le modèle du système d'air 200 sera appelé ci-après premier modèle . Le signal de sortie L du premier modèle est appliqué à un modèle de capteur 250 encore appelé second modèle . Le signal de sortie LB du modèle de capteur 250 est transmis par un point de combinaison 235 à une régulation 230. Le signal de sortie de la régulation 230 arrive à la seconde entrée de l'installation de correction 220. Le point de combinai-son 235 reçoit en outre le signal de sortie LM d'un capteur lambda ou sonde lambda 240. Au point de combinaison 235, le signal de sortie LB du modèle de capteur correspondant à la valeur évaluée corrigée du premier modèle est comparé au signal de sortie LM de la sonde lambda. La différence de ces deux valeurs est une mesure de l'erreur de dosage d'injection actuelle ou de l'erreur de masse d'air. Cela signifie que si la différence est nulle, le signal de sortie LB (on compare LB à LM) du second modèle 250 et le signal de sortie LM de la sonde lambda sont identiques de sorte que la masse de carburant traitée par le modèle correspond. à la masse effective de carburant. Mais si les deux valeurs diffèrent l'une de l'autre alors le régulateur 230 applique un coefficient de correction K qui corrige le signal de masse de carburant QK jusqu'à ce que le signal de masse de carburant corrigé QKK corresponde à la masse de carburant effectivement injectée. Le modèle 250 copie le comportement dynamique du capteur 240. En mode stationnaire, les grandeurs LB et L sont identiques. Ces deux grandeurs ne diffèrent l'une de l'autre qu'en mode de fonctionnement dynamique. Dans un mode de réalisation simplifié on peut égale-ment supprimer ce second modèle 250. Le signal de sortie K du régulateur 230 est appliqué d'une part à un adaptateur 260 et d'autre part à un premier moyen de commu- tation 280. Le signal de sortie de l'adaptateur 260 est appliqué à un champ de caractéristiques 270. Le signal de sortie du champ de caracté- ristiques 270 est appliqué à la seconde entrée du premier commutateur 280. Le signal de sortie de ce premier commutateur est appliqué à un se- cond commutateur 285 qui transmet sélectivement à son tour la correction 220 ou la correction 320 au signal de sortie du régulateur ou au signal de sortie du champ de caractéristiques 270. Le premier commutateur 280 et le second commutateur 285 sont commandés par la logique 290. Suivant la position du second commutateur 285 on aura une correction de la dose de carburant ou de la quantité d'air en fonction de la comparai- son entre le signal lambda prévu et le signal lambda mesuré LM. Suivant la position du premier commutateur 280 on utilisera pour la correction de la quantité de carburant ou de la quantité d'air, directement le signal de sortie K de la régulation 230 ou le signal de sortie du champ de caractéristiques 270 adapté en fonction du signal de sortie du régulateur 230. On aura une réalisation particulièrement avantageuse si l'on utilise le signal de sortie du champ de caractéristiques 270 pour la commande préalable, c'est-à-dire que le signal de correction se compose d'une part du signal de sortie du champ de caractéristiques et d'autre part du signal de sortie de régulateur dépendant de la différence entre la valeur prévisible et la valeur mesurée. La première consigne de signal 205 est de préférence celle de capteurs de saisie d'un signal de vitesse de rotation (régime) N du mo- teur à combustion interne, d'un signal de pression P2 caractérisant la pression dans la tubulure d'admission du moteur à combustion interne et/ou d'un signal de température T2 caractérisant la température de l'air dans la tubulure d'admission. Le signal ML qui caractérise la masse d'air alimentant le moteur à combustion interne est fourni de préférence par un capteur 310. La seconde consigne de signal est la consigne de grandeur de réglage fournissant le signal QK caractérisant la masse de carburant à injecter. Ce signal QK est appliqué par l'installation de correction 220 également au modèle 200 correspondant au modèle 120 de la figure 1. Ce modèle 200 du système d'air fournit d'unie part différentes grandeurs à la consigne de grandeur de réglage 110 prédéfinissant les signaux de commande destinés aux éléments d'actionnement. En outre, le premier modèle fournit un signal L correspondant à la concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement. Le signal ML caractérisant la masse d'air alimentant le moteur à combustion interne et le signal QK caractérisant la masse de carburant à injecter arrivent également à la consigne de grandeur de réglage 110. Partant de ces signaux, la consigne de grandeur de réglage 110 commande les organes d'actionnement pour influencer la quantité de carburant à injecter et/ou la quantité d'air à fournir. Le signal de sortie L du modèle est corrigé par le modèle de capteur 250. Ce signal corrigé LB est alors comparé au point de combinai- son 235 au signal de sortie LM d'une sonde lambda. A partir de la différence LD des deux signaux, le régulateur 230 définit une valeur de correction K pour corriger le signal de masse de carburant QK. Le modèle du système d'air utilisé correspond entre autre à la formule suivante: L=ML/ (14.5*QK) Cette formule représente la relation entre le signal lambda L du signal de masse d'air ML et la quantité injectée QK. IL s'agit pour le signal de masse d'air ML et pour la valeur lambda L de signaux fournis par des capteurs. Cette relation n'est valable que pour des points de fonc- tionnement stationnaires. Pour des opérations dynamiques, les constantes de temps du système donnent des déviations pour la formule donnée ci-dessus. Si l'on ne tient pas compte de ces constantes de temps du système on ne pourra déterminer la masse à injecter à l'aide de la formule ci-dessus que pour le mode de fonctionnement stationnaire. Cela signifie que seulement pour des états de fonctionnement stationnaires on pourra déterminer la différence entre la quantité de carburant effectivement injectée et la quantité de carburant que l'on souhaite injecter QK et déterminer une valeur de correction K à partir de cette différence. Le procédé selon l'invention permet de déterminer égale-ment une valeur de correction K correspondante pour des états de fonctionnement non stationnaires. Pour cela il est prévu de copier à l'aide du premier modèle 200 également les constantes de temps du système d'air. Le premier modèle tient compte des constantes de temps du système d'air en appliquant un modèle. Cela signifie qu'à partir des grandeurs d'entrée, le modèle fournit une valeur évaluée pour la teneur en oxygène contenue dans les gaz d'échappement. Le capteur 240 mesurant la teneur en oxygène a une fonction de transfert caractéristique. Celle-ci est prise en compte par le modèle de capteur. Cela signifie que le modèle de capteur adapte le signal de sortie du modèle au signal de sortie du capteur. Ainsi, le signal de sortie LB du modèle de capteur aura le même comportement dans le temps que le signal de sortie LM du capteur. Selon l'invention, on combine le signal de sortie du régulateur 230 et le signal de correction fondé sur un champ d,e caractéristiques. En mode dynamique, le régulateur fournit des valeurs de correction de la masse d'air ou de la quantité à injecter. En l'absence ou en cas de défaillance du signal de la sonde lambda nécessaire à la régulation, le champ de caractéristiques minimise la différence. Les valeurs de correction K calculées par le régulateur 230 sont prises selon l'invention dans le champ de caractéristiques 270. Le champ de caractéristiques 270 contient les valeurs de correction dépendant de préférence au moins de la vitesse de rotation (régime)N et de la quantité de carburant à injecter QK. En cas de défaillance de la sonde lambda on peut corriger la masse d'air ou la quantité à injecter par le champ de caractéristiques 270. Dans ce cas, le premier commutateur 280 sélectionne le signal de sortie du champ de caractéristiques 270. Le régulateur lambda présente un mauvais comportement dynamique à cause des constantes de temps de systèmes (importantes) (constantes de temps systématiques). Le comportement en oscillations pour les états de fonctionnement dynamiques est amélioré significative-ment par des valeurs de commande préalables ou de consignes fournies par des champs de caractéristiques 27C). Cela permet une prédéfinition rapide et exacte des valeurs de correction. Si la sonde lambda n'est pas encore prête à fonctionner, on corrige la masse d'air ou la quantité à injecter à l'aide des valeurs enregistrées dans le champ de caractéristiques 270. Ces améliorations permettent de respecter les limites d'émission également si le signal de la sonde lambda n'est provisoirement pas disponible par défaut. Partant des données des capteurs correspondant aux états de fonctionnement du moteur à combustion interne, le modèle 250 calcule un signal lambda LB corrigé de manière dynamique appelé ci-après signal lambda prévisible. Ce signal lambda prévisible ou calculé est retranché du signal LM mesuré par la sonde lambda pour être appliqué à l'entrée du régulateur 230. Le régulateur minimise la différence entre le signal lambda mesuré et le signal lambda prévisible en intervenant dans le sens de la correction sur la masse d'air mesurée ML ou la quantité injectée QK. Après correction, ces deux grandeurs permettent une régulation précise de la réintroduction des gaz d'échappement. Selon l'invention, il est possible de corriger au choix le signal de masse d'air ou la quantité injectée en fonction du signal lambda. Il est particulièrement avantageux de pouvoir commander de manière précise par le champ de caractéristiques 270 même dans des modes de fonctionnement dans lesquels la sonde lambda n'est pas prête à fonctionner. Ainsi, dans des modes de fonctionnement dans lesquels la sonde lambda n'est pas prête à fonctionner comme par exemple pour le démarrage à froid ou en cas de défaut, on a aura une commande exacte du moteur à combustion interne. La figure 3 dans ses parties 3a, 3b montre le fonctionne-ment de la logique 290 à l'aide d'ordinogrammes détaillés. Dans une pre- mière étape 300 on vérifie si la sonde lambda 240 fonctionne sans défaut. Si cela n'est pas le cas, dans l'étape 305 on transmet le signal de sortie 270 du commutateur 280 au commutateur 285. Si la sonde lambda fonctionne correctement, on vérifie dans l'étape 310 si la sonde lambda est déjà prête à fonctionner. Si cela n'est pas le cas, on passe à l'étape 305 dans laquelle on utilise le signal de sortie du champ de caractéristiques 270 pour effectuer une correction. Si la sonde lambda est prête à fonctionner, on vérifie dans l'étape 320 si l'on est dans un état de fonctionnement dynamique. Un tel état de fonctionnement dynamique se présente par exemple si le régime et/ou la quantité de carburant ou un autre paramètre de fonctionnement varie d'une valeur supérieure à un seuil. Si cela n'est pas le cas, c'est-à-dire s'il n'y a pas d'état de fonctionnement dynamique, alors dans l'étape 325, le moyen de commutation 280 est commandé pour que le signal de sortie du régulateur 235 arrive au second commutateur 285. Si la requête 320 reconnaît que l'on est en présence d'un mode de fonctionnement dynamique, alors dans l'étape 330 le signal de sortie du champ de caractéristiques 270 est combiné au signal de sortie du régulateur 230 dans le sens d'une commande préalable. La figure 3b montre un mode de réalisation possible de la commande du second moyen de commutation 285. Dans une première étape 350 on détermine les défauts FML de la quantité d'air ou de l'erreur GQK relative à la quantité de carburant. L'interrogation ou requête 360 vérifie si l'erreur FML de la quantité d'air est supérieure à l'erreur FQK de la quantité de carburant. Si cela est le cas, dans l'étape 365 on corrige la quantité d'air. Si cela n'est pas le cas, c'est-à-dire si l'erreur de la masse de carburant est supérieure à la quantité d'air, alors dans l'étape 37C) on corrige la quantité de carburant. On choisit en fonction de la quantité à injecter ou de la masse d'air si dans l'étape 365 on corrige la quantité d'air ML ou dans l'étape 370, la quantité de carburant QK. La quantité injectée a un décalage environ constant qui produit un défaut de manque d'air relativement important pour des quantités faibles. Selon l'invention, suivant l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne, on détermine par expérience la valeur de l'erreur FML, la quantité d'air et/ou de l'erreur FQK de la quantité de carburant. Ces valeurs sont enregistrées clans un champ de caractéristiques. En mode continu on extrait ces valeurs. Suivant les valeurs extraites on décide de l'interrogation et des corrections suivantes. Selon un mode de réalisation, au lieu de l'interrogation 360 on peut également lire directement dans un champ de caractéristiques suivant l'état de fonctionnement pour avoir la correction. Selon l'invention, suivant l'état de fonctionnement on cor- rige au choix le signal de carburant ou le signal d'air avec un coefficient de correction et suivant l'état de fonctionnement on prend comme valeur de correction le signal de sortie d'un champ de caractéristiques et/ou d'une régulation. Comme état de fonctionnement on utilise de préférence la quantité de carburant, la quantité d'air, le régime et/ou la grandeur instantanée caractérisant le couple souhaité. De manière préférentielle, on utilise l'une ou plusieurs de ces grandeurs. A côté de ces grandeurs on peut également exploiter d'autres grandeurs. Selon l'invention, un mode de réalisation prévoit que dans le champ de caractéristiques et suivant l'état de fonctionnement comme par exemple notamment le régime N et la quantité de carburant injectée QK on enregistre une valeur de correction appropriée adaptée suivant le signal de sortie de la régulation. Il est particulièrement avantageux d'utiliser le régulateur 230 pour l'adaptation. En variante, on peut utiliser d'autres grandeurs par exemple le régime pour adapter le champ de caractéristiques à la place du signal de la sonde lambda. Il est particulièrement avantageux si pour une sonde lamb- da prête à fonctionner et/ou en mode stationnaire on utilise le signal de sortie du régulateur. Si la sonde lambda n'est pas prête pour le fonction- nement, on utilise en revanche le signal de sortie du champ de caractéris- tiques. Ainsi, même si la sonde lambda n'est pas prête à fonctionner, on aura une commande possible. Une telle sonde lambda ne fonctionnant pas est le cas notamment si cette sonde est défectueuse ou si par exemple au démarrage à froid elle n'est pas fonctionnelle. Il est particulièrement avantageux que le champ de caractéristiques soit utilisé dans certains modes de fonctionnement comme par exemple les états de fonctionnement dynamique ou la commande préalable de la régulation 230. Si le signal lambda est valable, c'est-à-dire si la sonde lambda est prête à fonctionner et s'il n'y a pas de défaut de la sonde lambda, la correction ne se fera que par le régulateur:230. Pour cela on prélève la masse d'air ou la quantité injectée. Dans cet état de fonctionnement on adapte en même temps les valeurs de correction K calculées par le régulateur suivant le régime moteur et la quantité injectée dans le champ de caractéristiques 270, c'est-à-dire que l'on apprend ces valeurs. Un algorithme d'apprentissage correspondant existe par exemple dans le document DE 302 480. Si la sonde lambda est défectueuse ou si elle n'est pas prête à fonctionner, on utilise les valeurs de correction provenant du champ de caractéristiques adapté 270. La commutation entre l'utilisation du champ de caractéristiques ou du régulateur se fait de préférence en fonction de l'exploitation de l'état du système indiquant par exemple un signal de sonde non valable. La disponibilité d'une telle valeur de remplacement du champ de caractéristiques 270 garantit une correction permanente pour pratiquement tous les états de fonctionnement. Le champ de caractéristiques 270 peut avoir un nombre différent de points protégés suivant la disponibilité des ressources et la demande. Il est également possible d'adapter non pas un champ de caractéristiques, un plan de correction mais de les sous-tendre avec plu- sieurs points d'apprentissage. Il est également possible de réaliser les plans de correction par un algorithme. Selon un mode de réalisation simplifié, à la place d'un champ de caractéristiques on peut également réaliser une courbe caractéristique en fonction de la dose ou du régime ou dans le cas d'une réalisa- tion plus compliquée, une chambre caractéristique permettant d'avoir plusieurs grandeurs de fonctionnement comme par exemple la température du moteur. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon lequel, partant de la comparaison entre une valeur mesurée et une valeur prévisible d'un signal lambda on prédéfinit une valeur de correction pour un signal de carburant caractérisant la quantité de carburant ou un signal d'air caractérisant la quantité d'air, caractérisé en ce que suivant l'état de fonctionnement on exploite comme valeur de correction un signal de sortie d'un champ de caractéristiques et/ou le signal de sortie d'une régulation. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que selon l'état de fonctionnement on corrige le signal de carburant ou le si-15 gnal d'air au choix avec la valeur de correction. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on adapte le champ de caractéristiques en fonction d'un signal de sortie 20 fourni par une régulation. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que si la sonde lambda est prête à fonctionner et/ou pour le mode de fonc-25 tionnement stationnaire on utilise le signal de sortie du régulateur. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de sortie du champ de caractéristiques et le signal de sortie du 30 régulateur sont combinés dans le sens d'une commande pilote. 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on corrige le signal d'air si l'erreur de la masse d'air est supérieure à 35 l'erreur de la quantité de carburant. 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on corrige le signal de carburant si l'erreur de la masse d'air est inférieure à une erreur de quantité de carburant. 8 ) Dispositif de commande d'un moteur à combustion interne, dans lequel, partant de la comparaison entre une valeur mesurée et une valeur prévisible d'un signal lambda, on prédéfinit une valeur de correction d'un signal de carburant caractérisant la quantité de carburant ou d'un signal d'air caractérisant la quantité d'air, caractérisé par des moyens qui selon l'état de fonctionnement utilisent comme valeur de correction un signal de sortie d'un champ de caractéristiques et/ou le signal de sortie d'une régulation.