Brevet FR2881474A1 — publié le 20060804

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé pour déterminer le débit massique d'air dans la conduite d'admission d'un moteur à combustion interne. Etat de la technique Les véhicules actuels sont habituellement équipés d'une commande ou gestion de moteur réglant le rapport air/carburant en fonction de la charge. Cela permet d'atteindre de faibles émissions de gaz et une consommation de carburant réduite. Pour régler précisément le rapport air/carburant, on mesure le flux d'air aspiré par le moteur à combustion interne à l'aide d'un débitmètre massique d'air installé dans la conduite d'admission du moteur à combustion interne. Le plus fréquemment, on utilise des débitmètres massiques d'air à fil chaud ou à film chaud. Les débitmètres massiques d'air habituels ont une dérive en fonction du temps et génèrent ainsi un signal de sortie qui diffère de plus en plus du signal représentant le débit massique d'air réel. La déviation de mesure est particulièrement importante si au cours du fonctionnement, le débitmètre massique d'air s'encrasse et que son fonctionnement est détérioré. Pour corriger cette déviation de mesure, il est connu de calculer le débit massique d'air en parallèle à partir de différentes grandeurs d'état et de déterminer à partir de là un coefficient de correction de la valeur de mesure. La valeur calculée pour le débitmètre massique d'air vieilli est habituellement plus précise que le signal de mesure. Lorsque le débitmètre massique d'air est neuf ou dans un état équivalent, en revanche sa précision est habituellement supérieure à celle du calcul. A l'état neuf, la mesure serait ainsi détériorée par une correction. But de l'invention La présente invention a ainsi pour but de développer un procédé permettant de déterminer le débit massique d'air dans la conduite d'admission d'un moteur à combustion interne tenant compte de l'état de vieillissement du débitmètre massique d'air. Exposé et avantages de l'invention A cet effet la présente invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on mesure le débit massique d'air par l'intermédiaire d'un débitmètre massique d'air, mais aussi on le calcule à partir de plusieurs grandeurs d'état, et à partir du débit massique d'air mesuré et du débit massique d'air calculé on calcule un coefficient de correction pour la valeur de mesure du débitmètre massique d'air, ce coefficient de correction dépendant de l'état de vieillisse-ment du débitmètre massique d'air. Une caractéristique importante de l'invention consiste à corriger la valeur de mesure fournie par le débitmètre massique d'air en fonction de son état ou de son vieillissement par une correction d'importance différente. La valeur de mesure est de préférence moins corrigée dans le cas d'un capteur neuf ou à l'état neuf que dans le cas d'un capteur vieilli. Cela permet de compenser l'erreur de mesure crois- sante en fonction de la durée de vie et de déterminer de manière plus précise le débit massique d'air effectif. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, on corrige la valeur de mesure en s'appuyant sur une valeur moyenne pondérée, calculée à partir du débit massique d'air mesuré et de celui calculé. Pour calculer la valeur moyenne, on applique une fonction mathématique qui contient de préférence un coefficient de pondération dépendant du vieillissement (variable c). La valeur de mesure est ainsi pondérée plus fortement pour un vieillissement moindre du débitmètre massique d'air, que pour un vieillissement important. Comme mesure de l'état c'est-à-dire du vieillissement du débitmètre massique d'air, on peut utiliser par exemple sa durée de fonctionnement ou la puissance de fonctionnement du véhicule. De plus, on peut également tenir compte de coefficients d'influence supplémentaires comme par exemple de mauvaises conditions atmosphéri- ques, neige, pluie ou poussières pour calculer la valeur moyenne pondérée. L'évolution chronologique de la pondération peut ainsi s'adapter à des conditions d'environnement différentes et permettre d'obtenir un résultat de mesure plus précis. La valeur moyenne calculée se rapproche du débit massi- que d'air calculé, de préférence avec le vieillissement croissant du dé- bitmètre massique d'air. Après dépassement d'un seuil chronologique prédéfini, la valeur moyenne pondérée correspond de préférence au dé-bit massique d'air calculé. La valeur de mesure ne sera plus prise en compte dans ces conditions pour la correction car après dépassement du seuil, on suppose que la précision de la valeur de mesure est significativement plus faible que celle de la valeur calculée. La valeur moyenne pondérée llhL,norm est calculée de préférence par application de la formule suivante: rL,norm=C ITlL,Calc + (1-C) InnL, Mes dans cette formule: rL,calc = débit massique d'air calculé à partir de différentes grandeurs d'état, lrnL,Mes = débit massique d'air mesuré, c = coefficient de pondération. Le coefficient de pondération c prend des valeurs comprises entre zéro et un et son évolution est croissante monotone en fonction du temps. Pour un débitmètre massique d'air nouveau, le coefficient de pondération c possède de faibles valeurs si bien que la valeur de mesure IiIL,Mes est plus fortement pondérée que la valeur cal-culée lrhL,calc. A mesure que le vieillissement augmente, le coefficient de pondération c se rapproche de l'unité de sorte que la valeur de mesure lrnL,Mes est de moins en moins prise en compte. Après dépassement d'un seuil prédéfini, le coefficient de pondération est égal à l'unité c=1 et ainsi on ne tient plus compte que de la valeur calculée lrhL,calc. Pendant le fonctionnement du véhicule, on peut corriger le débit massique d'air mL,M avec la valeur moyenne pondérée IiIL,norm. La valeur moyenne pondérée llhL,norm forme ainsi la valeur de consigne et sera considérée ensuite comme masse d'air réelle ou comme valeur normale de tarage. Pour la correction correspondante de la valeur de mesure lrhL, m, on peut utiliser par exemple le coefficient de correction suivant: m fcor, Mes L, norm m L, Mes Pour la valeur de mesure corrigée rrrL,Mes,cor, on a ainsi la 5 formule suivante: rnL,Mes,cor rnL,Mes fcor,Mes De la même manière, on peut également calculer un coefficient de correction fcor, Calc pour le débit massique d'air calculé rhL,calc en appliquant la formule suivante: fcor,Calc m m L, Calo Pour la valeur calculée, corrigée rimL, calc,cor, on a ainsi la formule suivante: mL,Calc,Cor rrlL,Calc fcor, Calc Les coefficients de correction sont de préférence mémori-20 sés dans le véhicule. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un moteur à combustion interne équipé d'un système de recyclage des gaz d'échappement, et - la figure 2 est un schéma par blocs des étapes principales du procédé de correction du débit massique d'air mesuré. Description d'un mode de réalisation La figure 1 montre le moteur à combustion interne 1 d'un véhicule équipé d'une conduite d'admission d'air et d'une conduite d'échappement. L'air arrive par la gauche dans le moteur 1 par la con- duite d'admission 2. Les gaz d'échappement sont évacués par une con-duite 5 en direction de l'échappement. Le moteur 1 est équipé d'un système de recyclage des gaz d'échappement permettant à une partie des gaz d'échappement de re- passer par une conduite de retour 3 par la combustion. Cela sert avant tout à réduire l'émission des oxydes d'azote (NOx) dans les gaz d'échappement du moteur à combustion interne 1. La quantité de gaz d'échappement recyclé se règle par une soupape 4. Un débitmètre massique d'air 6 permet de déterminer la quantité d'air alimentant le moteur à combustion interne 1. Ce débit-mètre massique est installé dans la conduite d'admission 2. En parallèle, on calcule le débit massique d'air à l'aide d'un circuit électronique 7 (appareil de commande ou de gestion) utilisant différentes grandeurs d'état p,n,T,q. Pour la veine de gaz aspiré par le moteur, on applique la fonction pTn connue suivante: P n VH mL c = kTot.Eff É T R 2 dans cette relation: kTot. Eff représente le coefficient d'air = f (q,n), p: pression à l'admission du moteur [hPa], n: régime du moteur [T/min] VH: cylindrée [cm3], T: Température de l'air à l'entrée du moteur [K], R: constante idéale des gaz = 278 [J/(kg.K)] et q: dose injectée. Lorsque la soupape de recyclage des gaz d'échappement 4 est fermée et que l'on se trouve en mode stationnaire du moteur, le dé-bit massique d'air mesuré mL,Mes et le débit massique d'air calculé mL,cale doivent être identiques. Du fait de différentes tolérances les valeurs mesurées et calculées sont habituellement différentes l'une de l'autre. De plus, le signal de mesure du débitmètre massique d'air 6 présente le cas échéant une dérive importante à cause de l'influence de l'environnement telle que l'humidité, les dépôts de sel, etc.., si bien qu'il génère un signal de sortie différent de plus en plus du débit massique d'air effectif. Pour corriger la valeur de mesure, on applique le procédé de correction décrit ci-après qui tient compte de l'état ou de l'âge du débitmètre massique d'air 6. Pour cela, on calcule un coefficient de cor-rection fcor,Mes dépendant de l'état ou du temps pour corriger la valeur de mesure rhL,MesÉ La figure 2 montre les étapes principales de correction du débit massique d'air mesuré rimL,Mes. Dans le bloc 11, on calcule le débit massique d'air lorsque la soupape de recyclage des gaz d'échappement 4 est fermée en appliquant les grandeurs p,T,n,q et on applique la va- leur calculée rimL,calc au bloc 13. La valeur de mesure rhL,Mes est également appliquée au bloc 13. Le bloc 13 calcule une valeur moyenne pondérée rimL,norm à partir de la valeur mesurée rhL,Mes et du débit massique d'air calculé rimL,carc en appliquant la formule suivante: rnL,norm C'rrlL,Calc + (1-C) rrnL,Mes Dans cette formule, c est un coefficient de pondération qui varie en fonction de la durée de vie du débitmètre massique d'air et lorsque le débitmètre massique d'air 6 est neuf, il prend des valeurs faibles qui se rapprochent de plus en plus de l'unité à mesure qu'il vieillit. De ce fait, lorsque le débitmètre massique d'air 6 est neuf, on pondère plus fortement la valeur de mesure rrhL,Mes que la valeur calculée rimL,calc. A mesure que son vieillissement augmente, on pondère de plus en plus la valeur calculée rrhL,carc et de moins en moins la valeur mesurée rrhL,Mes. A partir de cette valeur moyenne pondérée rimL,norm, on cal-cule alors un coefficient de correction fcor,Mes pour la valeur de mesure rrnL, Mes.en appliquant la formule suivante: m fcor, Mes L, norm m L, Mes On enregistre de façon appropriée le coefficient de cor- rection fcor,Mes (bloc 15). Le débit massique d'air corrigé rlrL,Mes,cor se cal-cule ainsi par application de la formule suivante: rnL,Mes,cor rnL,Mes fcor,Mes Comme le coefficient de pondération c dépend du temps, le coefficient de correction fcor,Mes est une grandeur qui dépend égale-ment du temps. Une première approximation permet de fixer l'état du débitmètre massique d'air 6 également en fonction de la puissance du véhicule. En dimensionnant l'évolution chronologique du coefficient de pondération c, on peut également tenir compte de l'influence de l'environnement tel que par exemple la pluie, la neige, le sel, etc.. Ces coefficients permettent de déterminer par exemple le gradient du coefficient de pondération c. En variante, on pourrait également introduire un paramètre supplémentaire dans le calcul. De la même manière, pour la valeur de mesure rimL,Mes, on peut également calculer un coefficient de correction fcor,Calc pour le débit massique d'air calculé rimL,calc en appliquant la formule suivante: fcor, Calc m m L, Calo La valeur calculée rimL,calc peut alors se corriger en appli-25 quant la formule suivante: rnL,Calc,cor rnL,Calc fcor,Calc Les valeurs des deux coefficients fcor,Mes, fcor,Calc sont enre-30 gistrées en mémoire dans l'appareil de commande. Le coefficient de correction fcor,Mes et la valeur de mesure rrnL, Mes sont en outre filtrés dans les blocs 13, 14. Le bloc 10 exploite et vérifie différentes grandeurs d'état (al-an, ainsi que le moment où la soupape de recyclage de gaz d'échappement 4 a été fermée et quand le débit massique d'air a été cal-culé. Le calcul n'est possible que si la soupape de recyclage 4 est fermée. Dans le cas d'un état de fonctionnement approprié, on ferme la soupape de ré-introduction des gaz d'échappement 4 dans le bloc 12 et on détermine le débit massique d'air calculé dans le bloc 11. io NOMENCLATURE 1 Moteur à combustion interne 2 Conduite d'admission 3 Conduite de recyclage des gaz d'échappement 4 Soupape de recyclage des gaz d'échappement Conduite des gaz d'échappement 6 Débitmètre massique d'air 7 Appareil de commande io 8 Capteur de pression 9 Capteur de température Détermination de l'état de fonctionnement 11 Calcul du débit massique d'air 12 Fermeture de la soupape de recyclage 13 Calcul du coefficient de correction fcor,M 14 Filtre Mémoire 16 Point de multiplication REVENDICATIONS 1 ) Procédé pour déterminer le débit massique d'air (mL) dans la conduite d'admission (2) d'un moteur à combustion interne (1), caractérisé en ce que on mesure le débit massique d'air (mL) par l'intermédiaire d'un débit-mètre massique d'air (6), mais aussi on le calcule à partir de plusieurs grandeurs d'état (n, T, p), et à partir du débit massique d'air mesuré (Iii,,mes) et du débit massique d'air calculé (rhL,calc) on calcule un coefficient de correction (feor, Mes) pour la valeur de mesure (Iii,,mes) du débit- mètre massique d'air (6), ce coefficient de correction dépendant de l'état de vieillissement du débitmètre massique d'air (6). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' à partir du débit massique d'air mesuré (Iii,,mes) et du débit d'air massique calculé (rhL, cal c) on calcule une valeur moyenne pondérée (mL, no rm) à partir de laquelle on calcule le coefficient de correction (foor, Mes). 3 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' on pondère le débit massique d'air mesuré (IhL,Mes) moins fortement avec la durée de fonctionnement croissante, par rapport au débit massique d'air calculé (mL,calc) 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu' on calcule la valeur moyenne pondérée (mL, no rm) à l'aide d'une fonction qui contient un coefficient de pondération (c) qui est lui-même une fonction de la durée de fonctionnement du débitmètre massique d'air (6) ou de la puissance de fonctionnement du véhicule. 5 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' après dépassement d'une durée de fonctionnement prédéfinie on calcule la valeur moyenne ( IL,norm) indépendamment de la valeur de mesure (mL,Mes)' 6 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' on détermine la valeur moyenne pondérée (mL,norm) en appliquant la relation suivante: rL, norm = C InnL,Calc + (1-C) rhhL,Mes relation dans laquelle c est un coefficient de pondération qui dépend de la durée de fonctionnement du débitmètre massique d'air (6). 7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 ou 6, caractérisé en ce que le coefficient de pondération (c) prend des valeurs comprises entre zéro et un.