Brevet FR2892769A1 — publié le 20070504

PROCEDE DE CONTâLE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. La présente invention concerne le contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement le contrôle des moteurs à combustion interne destinés à fonctionner avec différents types de carburant. De tels contrôles du fonctionnement consistent à gérer le moteur à combustion interne au moyen de différents capteurs et dispositifs actionneurs associés à un ensemble de lois de commandes ou stratégies logicielles, mémorisées dans un calculateur embarqué sur le véhicule automobile, appelée "unité de contrôle électronique" (U.C.E.). L'U.C.E. reçoit des informations provenant de l'ensemble des capteurs dont le véhicule est équipé, de façon à permettre au calculateur de connaître en temps réel l'état du moteur. A partir des grandeurs physiques reçues par le calculateur contenues dans l'U.C.E., celui-ci est capable de piloter ou de réguler l'ensemble des dispositifs actionneurs du moteur pour un fonctionnement optimal. Pour piloter un moteur bi-combustible capable de fonctionner seulement à l'essence, seulement à l'alcool, ou avec un mélange des deux, une des informations importante que doit prendre en compte I'U.C.E. est la proportion de chacun des deux carburants contenus dans le réservoir principal du moteur. En effet, les paramètres de contrôle du moteur tels l'avance à l'allumage et le temps d'injection doivent être ajustés en fonction de cette information. Il est dès lors extrêmement important de savoir le plus précisément et le plus rapidement possible quel carburant ou quel mélange de carburants est présent dans le réservoir du véhicule afin d'adapter ces différents paramètres de commande du moteur, d'éviter sa détérioration et de minimiser les émissions de polluants. -2 L'invention se propose d'exploiter avantageusement l'information en provenance d'une sonde de richesse, également appelée "sonde lambda tout ou rien", afin de déterminer la composition du carburant contenu dans le réservoir et d'adapter certains paramètres de commande de ce moteur en fonction de cette composition. La sonde lambda est un capteur placé dans la ligne d'échappement dont la tension de sortie peut basculer entre un niveau haut (mélange riche) et un niveau bas (mélange pauvre) situés de part et d'autre d'un seuil correspondant au rapport stoechiométrique (richesse "1"), en fonction de la composition des gaz d'échappement. Par exemple actuellement il est considéré que la sonde de type lambda mesure un mélange air/carburant pauvre (c'est à dire une richesse inférieure à 1) lorsqu'elle délivre une tension inférieure à 450 mV et inversement. Le signal de sortie de la sonde lambda est mis en forme par I'U.C.E et l'information logique qui en résulte est un signal rectangulaire auquel, par convention, on attribue la valeur logique "1" lorsqu'il est au niveau haut et la valeur "-1" lorsqu'il est au niveau bas. De la publication US5255661 est connu un procédé de détermination du taux d'alcool contenu dans le réservoir d'un moteur utilisant une sonde à oxygène. Toutefois ce procédé fonctionne avec un dispositif physique de limitation du taux de variation de la composition du carburant. Ainsi, la pompe à carburant et un autre réservoir à carburant de taille restreinte sont ajoutés et installés à l'intérieur du réservoir principal. La présente invention propose de remédier à l'inconvénient précité en fournissant un procédé de reconnaissance de la composition du mélange de carburants contenu dans le réservoir ne nécessitant pas l'installation d'un dispositif supplémentaire. Un autre objectif de la présente invention est de déterminer le plus rapidement possible la proportion d'alcool présente dans le réservoir principal -3 du moteur et d'adapter ensuite les paramètres de contrôle dudit moteur à cette proportion. Dans ce but, l'invention propose un procédé de commande d'un moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape consistant à déterminer la richesse du mélange carburé entrant dans les cylindres de combustion et une étape consistant en fonction de la richesse du mélange carburé à augmenter par palier la durée d'injection, ce coefficient d'augmentation de la durée d'injection étant spécifiquement représentatif du taux d'alcool présent dans le réservoir. Avantageusement, l'étape consistant à déterminer la richesse du mélange carburé comprend une étape consistant à déterminer si le point de fonctionnement moteur impose la richesse du mélange carburé, une étape consistant à filtrer le signal de sortie de la sonde de richesse, une étape de comparaison de ce signal filtré à un seuil prédéterminé et une étape de temporisation de stabilisation. Avantageusement, l'étape consistant à augmenter par palier la durée d'injection est effectuée si après la fin de la temporisation de stabilisation la valeur du signal filtré est inférieure au seuil prédéterminé. Selon un mode de réalisation de l'invention, le palier d'augmentation de la durée d'injection est proportionnel à la précédente durée d'injection. En outre, le palier d'augmentation de la durée d'injection correspond à 20% de la durée d'injection du cycle moteur précédent. De manière préférée, la temporisation de stabilisation est réinitialisée après chaque augmentation de la durée d'injection. Avantageusement, après la détection d'un calage du moteur survenu durant une temporisation et si le mélange carburé contenu dans les chambres de combustion du moteur est pauvre, la durée d'injection du cycle moteur suivant est positionnée à une valeur correspondants sensiblement à une valeur centrée entre le temps d'injection nécessaire pour obtenir un -4 mélange carburé stoechiométrique dans le cas où le réservoir du moteur ne contient que de l'essence et le temps d'injection nécessaire pour obtenir un mélange carburé stoechiométrique dans le cas où le réservoir ne contient que de l'alcool. De plus, la valeur centrée de la durée d'injection correspond sensiblement au temps d'injection nécessaire pour obtenir un mélange carburé stoechiométrique dans le cas où le réservoir du moteur ne contient que de l'essence, augmenté de 33%. Le principe général de l'invention est le suivant : le signal brut en sortie de sonde de richesse est dans un premier temps filtré par un filtre passe bas. Le signal filtré est contrôlé en permanence. Si ce signal filtré passe en dessous d'une valeur prédéterminée alors que les conditions de fonctionnement du moteur imposent que le mélange carburé soit riche, le système interprète ce franchissement de seuil comme un mauvais diagnostic du carburant présent dans le réservoir. L'étape de correction consiste à prolonger la durée d'injection suivante afin d'augmenter la richesse du mélange présent dans la chambre de combustion. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation, nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique partielle d'un moteur à combustion interne équipé d'une sonde de richesse. - la figure 2 est un ordinogramme du déroulement du procédé selon l'invention. - la figure 3 est un chronogramme de différents signaux traités selon le procédé de l'invention. On se réfère à la figure 1. La référence 1 désigne un moteur à combustion interne à allumage commandé. -5 Le moteur 1 est équipé d'un injecteur 2 placé dans le conduit d'admission 3. L'injecteur 3 reçoit un signal de commande d'un micro calculateur programmé 5. Le microcalculateur 5 reçoit en outre par l'intermédiaire d'une connexion 11 une information délivrée par une sonde 8 disposée dans le conduit d'échappement 4 du moteur 1. Ce signal contient une information sur la teneur en oxygène résiduel des gaz d'échappement et par conséquent sur le rapport momentané d'air et de carburant du mélange aspiré par le moteur 1. Les niveaux haut et bas de ce signal correspondent à des richesses respectivement supérieures et inférieures au rapport stoechiométrique (richesse 1). Le microcalculateur 5 reçoit en entrée la tension en provenance de la sonde 8. Ce signal est ensuite transmis via la connexion 11 à un bloc de filtrage 52. En parallèle, le microcalculateur 5 reçoit en entrée différents paramètres de fonctionnements du moteur 1, dont notamment, la pression 9 de l'air aspiré par le moteur 1, la vitesse de rotation 6 du moteur, la température 12 de l'air admis dans le moteur ou encore la température 13 du liquide de refroidissement du moteur. Ces informations permettent au calculateur de déterminer si le moteur est dans un mode de fonctionnement pour lequel il doit être alimenté avec un mélange carburé riche. Si cette condition est remplie et si la temporisation de stabilisation liée est écoulée alors le bloc 57 fournit au bloc 54 l'autorisation d'observer la tension de sonde filtrée par la bloc 52.Le bloc 54 compare alors la valeur de ce signal à une valeur prédéterminé. Le résultat de cette comparaison est transmis au bloc 56 via la connexion 55. Ce bloc commandera la durée d'ouverture de l'injecteur 2 en fonction de l'information en provenance du bloc 54 via la connexion 10. L'apprentissage du taux d'alcool contenu dans le réservoir principal du moteur et de la correction de la durée d'injection sont fait à partir de l'analyse -6 du comportement du signal brut généré par la sonde 8. Si après filtrage ce signal montre une caractéristique de pauvreté autrement dit qu'il passe en dessous d'un seuil prédéterminé, avantageusement 350 mV, alors que l'on a imposé au moteur 1 d'être riche (démarrage ou pleine charge) ou stoechiométrique, on augmente la durée d'injection du carburant par rapport à la durée d'injection précédente. On va mieux comprendre les différentes étapes de cette stratégie en se référant à l'ordinogramme représenté sur la figure 2. Pour le démarrage de la stratégie, à l'étape 31, on teste si le moteur est dans une situation où on lui demande d'avoir une richesse supérieure à 1, ce peut-être une situation de démarrage ou de pleine charge. Si ces conditions d'apprentissage du type de carburant contenu dans le réservoir sont réunies, les opérations de l'étape 32 sont effectuées. La tension de la sonde 8 est filtrée et une temporisation de stabilisation est lancée. Cette temporisation permet de s'assurer que le système est stable, donc que les conditions d'apprentissage sont remplies sur une durée suffisante, et ainsi d'éviter une correction non désirée de la durée d'injection. Le signal de sortie la sonde 8 est filtré en fonction du débit d'air moteur pour prendre en compte la vitesse de transport des gaz d'échappement à la sonde. Ceci signifie que les paramètres du filtre, et en particulier sa constante de temps, sont ajustés en fonction du débit d'air entrant dans les cylindres de combustion. Si, après la temporisation de stabilisation le signal devient inférieur à un seuil calibré (avantageusement 350 mV), c'est le test de l'étape 33, on estime que le mélange carburé entrant dans les chambres de combustion est resté pauvre trop longtemps et qu'il y a eu une erreur dans le diagnostic du carburant présent dans le réservoir (contenu dans la calibration du filtre). L'étape 34 de la stratégie consiste à augmenter d'une valeur prédéterminée, avantageusement de 20%, la durée d'injection précédente afin d'augmenter -7 la richesse du mélange carburé. La temporisation de stabilisation est également réinitialisée à cette étape. Si les conditions d'apprentissage ne sont pas réunies, les instructions de l'étape 35 sont effectuées. La valeur filtrée du signal de sortie de la sonde et la temporisation de stabilisation sont réinitialisés. Le test de l'étape 37 est ensuite effectué. Si un calage du moteur est détecté et que dans le même temps le signal émanant de la sonde 8 indique que le mélange carburé est pauvre alors que le moteur a depuis peu démarré, les instructions de l'étape 36 sont effectuées. Le temps d'injection sera ajusté. Ce temps d'injection correspondra sensiblement à la moyenne entre le temps d'injection permettant d'obtenir un mélange carburé stoechiométrique dans le cas où le carburant est de l'essence et le temps d'injection permettant d'obtenir un mélange carburé stoechiométrique dans le cas où le carburant est de l'alcool. Avantageusement ce temps d'injection central correspond au temps d'injection nécessaire pour obtenir avec de l'essence une richesse 1, augmenté de 33%. Cette étape permet d'éviter les calages supplémentaires et d'assurer que le démarrage suivant s'effectuera dans de bonnes conditions. Si les conditions de l'étape 33 ne sont pas remplies l'étape 37 et le cas échéant l'étape 36 est (sont) réalisée(s). Après l'étape 34 l'étape 37 et le cas échéant l'étape 36 est (sont) réalisée(s). Avec cette stratégie réactive, il est possible (et on se permet dans des cas particuliers) d'avoir au maximum un pas d'augmentation du temps d'injection non souhaité. Pour pallier à cette difficulté, seule une fraction, avantageusement 60%, de la durée d'injection après correction est mémorisée par le calculateur avant sa mise hors tension. Cette mémorisation fractionnelle évite une surrichesse non désirée au prochain démarrage du moteur. -8 On se réfère maintenant aux chronogrammes de la figure 3. Le signal repéré 41 sur cette figure est le signal de sortie de la sonde de richesse et le signal 42 est le résultat du filtrage du signal 41. Les repères 41a et 42b gradué en millivolts permettent respectivement de lire les valeurs prises par ces signaux. Le signal 43 donne le régime du moteur considéré, son ordonnée se lit sur la graduation 43a en tours par minute. Le signal 44 représente le pourcentage d'augmentation de la durée des injections autrement dit les pas d'apprentissage. On observe bien sur cette figure que lorsque le signal filtré 42 atteint un seuil pré calibré le pourcentage d'augmentation de la durée des injections change passant au point A de 10 à 30 %. Ceci signifie que l'injection suivante sera 20% plus longue que celle l'ayant immédiatement précédée. Grâce à cette stratégie on adapte en permanence la durée des injections au mélange de carburants contenus dans le réservoir du moteur bi- combustible. REVENDICATIONS 1- Procédé de commande d'un moteur à combustion interne (1) destiné à fonctionner soit avec de l'essence soit avec de l'alcool soit avec une proportion variable des deux carburants, comportant une unité de contrôle électronique (5) capable de piloter ledit moteur (1), un conduit d'admission (3) et un conduit d'échappement (4) équipé d'une sonde de richesse (8) caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape consistant à déterminer la richesse du mélange carburé entrant dans les cylindres de combustion et une étape (34) consistant en fonction de la richesse du mélange carburé à augmenter par palier la durée d'injection pour l'adapter au mélange de carburant présent le réservoir du moteur et obtenir un mélange carburé sensiblement stoechiométrique. 2- Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape (32) consistant à déterminer la richesse du mélange carburé comprend : i. une étape (31) consistant à déterminer si le point de fonctionnement moteur impose la richesse du mélange carburé. ii. une étape (32) consistant à filtrer le signal de sortie de la sonde de richesse. iii. une étape (33) de comparaison de ce signal filtré à un seuil prédéterminé. iv. une étape (33) de temporisation de stabilisation. 3- Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'étape consistant à augmenter par palier la durée (34) d'injection est effectuée si à la fin de la temporisation de stabilisation la valeur du signal filtré est inférieure au seuil prédéterminé. - 10- 4- Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication précédente caractérisé en ce que le palier d'augmentation de la durée d'injection est proportionnel à la précédente durée d'injection. 5- Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication précédente caractérisé en ce que le palier d'augmentation de la durée d'injection correspond à 20% de la durée d'injection nominale lorsque le carburant est de l'essence. 6- Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication précédente caractérisé en ce que la temporisation de stabilisation est réinitialisé après chaque augmentation de la durée d'injection. 7- Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'après la détection d'un calage du moteur et si le mélange carburé contenu dans les chambres de combustion du moteur est pauvre, la durée d'injection du cycle moteur suivant correspond sensiblement à une valeur centrée entre le temps d'injection nécessaire pour obtenir un mélange carburé stoechiométrique dans le cas où le réservoir du moteur ne contient que de l'essence et, le temps d'injection nécessaire pour obtenir un mélange carburé stoechiométrique dans le cas où le réservoir ne contient que de l'alcool. 8- Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication précédente caractérisé en ce que la valeur de la durée d'injection correspond au temps d'injection nécessaire pour obtenir un mélange carburé stoechiométrique dans le cas où le réservoir du moteur ne contient que de l'essence, augmenté de 33%. 9- Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon l'une des revendications précédente caractérisé en ce qu'une fraction de la-11-durée d'injection précédant la mise hors tension de l'unité de contrôle électronique est mémorisée.