Brevet FR2894626A1 — publié le 20070615

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de gestion d'un moteur à combustion interne avec injection de carburant dans une conduite d'admission et selon lequel une grandeur caractérisant la quantité injectée dépend d'une grandeur prévisionnelle caractérisant une charge d'air prévisionnelle Etat de la technique Dans les moteurs à combustion interne équipant les véhicules automobiles, on interprète la position de la pédale d'accélérateur comme demande de couple émise par le conducteur. Cette demande est convertie par une charge d'air de consigne dans la chambre de combustion (charge d'air ou remplissage d'air) et à partir de cette valeur de consigne, on calcule une position de consigne du volet d'étranglement que l'on règle à l'aide d'un organe de régulation action- neur. A l'aide d'un capteur de pression dans la conduite d'admission ou d'un débitmètre massique d'air, on détermine la charge d'air, réelle dans la chambre de combustion. A partir de cette valeur, on calcule la masse de carburant à injecter et cette dernière se définit par la durée d'ouverture de l'injecteur associé à la chambre de combustion ; cette masse d'air est définie pour respecter aussi précisément que possible le rapport stoechiométrique de l'air et du carburant (14, 7 :1) dans la chambre de combustion pour que les rejets de produits polluants soient aussi faibles que possible. Mais une difficulté et de ne connaître définitivement la quantité d'air aspirée dans la chambre de combustion que lorsque la soupape d'admission ferme la chambre de combustion, c'est-à-dire de ne connaître effectivement la charge d'air réelle qu'à ce moment. Or, à cet instant, l'injection doit déjà être terminée car on aura un bon mélange entre l'air et le carburant qui conditionne une bonne combustion surtout si l'injection se fait suffisamment tôt et qu'elle est même déjà terminée avant que la soupape d'admission ne s'ouvre. C'est pourquoi, il est nécessaire de prédire à l'instant de l'injection de carburant, la charge d'air réelle de la chambre de combustion qui ne s'établira qu'ultérieurement (prévision). Dans le procédé connu, cela se fait en utilisant le gradient de la pression dans la con- duite d'admission et une position prévisionnelle du volet d'étranglement. A partir de là dans plusieurs étapes, on calcule la pression dans la conduite d'admission à l'instant de la fermeture de la sou-pape d'admission et à partir de là, on calcule la charge d'air prévisionnelle. But de l'invention La présente invention a pour but d'améliorer la précision de la détermination de la charge d'air prévisionnelle (ou d'une grandeur correspondante ou caractérisant cette charge) et si possible de simplifier cette détermination pour économiser les capacités de calcul. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que pour déterminer la grandeur prévisionnelle on utilise une grandeur de consigne caractérisant une charge d'air de consigne. Selon l'invention, on a constaté que la grandeur de consigne caractérisant la charge d'air de consigne contenait de manière cachée l'information nécessaire à une prévision simple et néanmoins fiable et précise de la charge d'air. La grandeur de consigne sert en effet à introduire une certaine grandeur réelle (c'est-à-dire la charge d'air réelle). Cela se fait habituellement par le régulateur de position du volet d'étranglement. Ainsi, la grandeur de consigne est en mode de fonctionnement dynamique en avance sur la grandeur réelle et peut ainsi s'utiliser simplement pour la prévision de la grandeur réelle. Globale- ment, le procédé selon l'invention utilise le fait qu'il est plus simple et plus précis de générer un signal en aval à partir d'un signal en amont par amortissement et temporisation que de faire l'opération inverse par différenciation, de générer un signal en amont à partir d'un signal en aval. Pour cela, on copie par exemple par un modèle approprié la dépendance de la grandeur réelle par rapport à la grandeur de consigne dans un cas de fonctionnement dynamique. Cela permet d'obtenir des résultats précis pour une charge d'air prévisionnelle. Le calcul à plusieurs niveaux connu selon l'état de la technique de la pression dans la conduite d'admission et la conversion consécutive en une charge d'air prévisionnelle, peut être éliminé ce qui permet une économie considérable de puissance de calcul. On obtient de bons résultats avec des moyens réduits si comme grandeur prévisionnelle on utilise une grandeur de consigne, corrigée caractérisant la charge d'air de consigne. La grandeur de consigne caractérisant la charge d'air de consigne est de préférence corrigée pour que la grandeur prévisionnelle corresponde de manière stationnaire avec une grandeur réelle caractérisant une charge d'air réelle, au moins sensiblement c'est-à-dire dans une plage de tolérance déterminée et pré-définie. L'invention combine ainsi l'information en aval de la grandeur de consigne caractérisant la charge d'air de consigne à la précision stationnaire de la grandeur réelle caractérisant la charge d'air réelle. Un élément de filtre permet d'avoir une image particulièrement simple de la relation entre la grandeur de consigne et la gran- deur réelle, ce filtre copiant sensiblement le comportement dynamique d'au moins une zone de la conduite d'aspiration. Cette zone est celle qui s'étend de préférence du volet d'étranglement à la soupape d'admission. Pour néanmoins permettre un réglage précis du mélange carburant-air dans la chambre de combustion même pour un état de fonctionnement stationnaire, on peut déterminer en plus également une grandeur réelle caractérisant la charge réelle en air qui se détermine par exemple en s'appuyant sur le signal d'un capteur installé dans la con-duite d'aspiration et servant à déterminer la grandeur prévisionnelle. En pratique, on réalise cette solution en appliquant un coefficient à la sortie de l'élément de filtre et en l'utilisant pour former une différence avec la grandeur réelle, cette différence correspondant à l'introduction d'un élément intégral qui donne le coefficient. Une telle compensation avec réaction fait que le coefficient ne restera constant que lorsque par exemple le produit de la grandeur réelle et du coeffi- cient est égal à la grandeur de consigne. Il est également avantageux que la grandeur de consigne soit introduite dans un second élément de filtre dont la sortie est combinée au moins indirectement à celle du premier élément de filtre pour donner ainsi la grandeur prévisionnelle. Cela permet d'adapter encore mieux la grandeur de consigne à la grandeur prévisionnelle idéale. En principe les deux filtres peuvent être réalisés sous la forme d'un filtre passe-bas ce qui se réalise simplement en technique de programmation. Mais on peut également envisager d'autres caractéristiques de filtre copiant le comportement dynamique de la conduite d'aspiration. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un mode de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion in-terne, et - la figure 2 montre un ordinogramme du procédé pour la gestion du moteur à combustion interne selon la figure 1. Description des exemples de réalisation Selon la figure 1, le moteur à combustion interne porte globalement la référence 10 ; il entraîne un véhicule automobile non représenté. Le moteur à combustion interne 10 comprend plusieurs cylindres dont un seul est représenté à la figure 1 dans un but de simplification avec une chambre de combustion 12. La chambre de combustion 12 est délimitée par un boîtier cylindrique 14 muni d'un piston 16. L'air comburant arrive dans la chambre de combustion 12 par l'intermédiaire d'une soupape d'admission 18 et d'une conduite d'aspiration ou d'admission 20. La quantité d'air ou la masse d'air qui arrive dans la chambre de combustion 12 après avoir traversé la conduite d'admission 20 est influencée par la position du volet d'étranglement 22. Entre le volet d'étranglement 22 et la soupape d'admission, un injecteur 24 ins-tallé dans la conduite d'admission 20 est relié à un système d'alimentation en carburant 26. Il convient de remarquer que pour le moteur à combustion interne 10 tel que représenté, à chaque cylindre ou chaque chambre de combustion 12 est associé son propre injecteur installé dans son segment de conduite d'admission. La masse d'air qui arrive de la chambre de combustion 20 dans la chambre de combustion 12 est détectée par un débitmètre massique d'air 28 ; il peut s'agir par exemple d'un débitmètre HFM. Le mélange air-carburant de la chambre de combustion 12 est enflammé par une bougie 30 reliée à un système d'allumage 32. Les gaz de combustion chauds sont évacués de la chambre de combustion 12 par l'intermédiaire d'une soupape d'échappement 34 pour pas- ser dans la conduite de gaz d'échappement 36. Le conducteur du véhicule entraîné par le moteur à combustion interne 10 exprime sa demande de couple en actionnant la pédale d'accélérateur 38. Les signaux de la pédale sont appliqués à une installation de commande et de régulation 40 qui commande ou régule le fonctionnement du moteur à combustion interne 10. L'installation de commande et de régulation 40 génère par exemple les signaux de commande du système d'allumage 32, de l'injecteur 24 et du volet d'étranglement 22. L'installation de commande et de régulation reçoit des signaux entre autres du débitmètre massique d'air 28 et d'un cap- teur de vitesse de rotation 42 qui saisit la vitesse de rotation d'un vilebrequin 44. Pour maintenir les rejets ou émissions pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne 10 à un niveau faible, le mélange air-carburant de la chambre de combustion 12 doit être aussi proche que possible d'un mélange stoechiométrique idéal. Cela ne peut s'obtenir que si l'injecteur 24 injecte aussi exactement que possible la masse de carburant à la masse d'air passant dans la conduite d'admission 20 et ensuite enfermée dans la chambre de combustion 12 après la fermeture de la soupape d'admission 18 ; en d'autres termes : la masse de carburant à injecter doit être définie en fonction de la masse d'air existante dans la chambre de combustion 12 après la fermeture de la soupape d'admission 18. Mais une difficulté est que la masse d'air qui arrive effectivement dans la chambre de combustion 12 au moment de l'injection du carburant par l'injecteur 24 n'est pas encore définitivement fixée. Cela est lié au fait que l'injection du carburant dans la conduite d'admission 20 par l'injecteur 24 est dans beaucoup de cas déjà terminée avant que la soupape d'admission 18 ne se ferme. Pour avoir un mélange aussi bon que possible du carburant à injecter avec l'air pas- sant dans la conduite d'admission 20, il est même avantageux de ter-miner l'injection avant que la soupape d'admission 18 ne s'ouvre. Comme à l'instant de l'injection du carburant, la masse d'air qui sera ensuite enfermée dans la chambre de combustion ne peut pas encore être connue de façon définitive, il faut la déterminer de manière prévisionnelle. La détermination de la masse ou quantité de carburant à injecter se fait alors en fonction de cette masse d'air prévisionnelle. On décrira ci-après un procédé pour déterminer cette masse d'air prévisionnelle en se reportant à la figure 2. En s'appuyant sur le signal de la pédale d'accélérateur 38, on détermine une charge d'air de consigne (remplissage d'air de consigne) rlcons. A partir de cette charge d'air de consigne relcons, on règle le volet d'étranglement 22. La charge d'air de consigne relcons est introduite dans un premier élément de filtre en forme de filtre passe-bas 46 qui imite sensiblement le comportement dynamique de l'écoulement d'air dans la conduite d'admission 20 entre le volet d'étranglement 22 et la soupape d'admission 18. Ce comportement dynamique s'exprime par exemple en ce que le réglage du volet d'étranglement 22 ne conduit pas immédiate-ment à une variation de la charge d'air dans la chambre de combustion 12 car la zone de la conduite d'admission 20 comprise entre le volet d'étranglement 22 et la chambre de combustion 12 doit d'abord être remplie d'air ou que l'air qui s'y trouve doit s'écouler. La sortie du filtre passe-bas 46 est multipliée au point 48 avec un coefficient frlpstat. Au point 50, on forme la différence entre le résultat de la multiplication au point 48 avec une charge d'air réelle rlréel qui se fonde à son tour sur le signal fourni par le débitmètre massique d'air 28. La différence drl que l'on obtient au point 50 est intro- duite dans un élément d'intégration 52 qui génère le coefficient frlpstat utilisé au point 48 pour la multiplication. La charge d'air de consigne rlcons est également appliquée à un second élément de filtre en forme de filtre passe-bas 54 dont le résultat est multiplié au point 56 avec le coefficient frlpstat. Cette correction multiplicative donne la charge d'air prévisionnelle rlp utilisée pour déterminer la masse de carburant à injecter par l'injecteur 24. L'utilisation du filtre passebas 46 évite qu'en cas d'une variation très dynamique de la charge d'air de consigne rlcons, on ob- tienne en formant la différence au point 50, des différences auxquelles l'intégrateur 52 réagirait et qui fausserait provisoirement son signal de sortie c'est-à-dire le coefficient frlpstat. Le coefficient frlpstat adapte la charge d'air prévisionnelle rlp (charge d'air de consigne corrigée rlcons) en fonction de la charge réelle d'air rlréel surtout pour des états de fonctionnement stationnaires de façon à les faire correspondre. Le coefficient frlpstat est par exemple initialisé par la va-leur 1 et il augmente pour passer à des valeurs supérieures si la charge d'air réelle rlréel est supérieure à la charge d'air de consigne rlcons. Il reste d'abord constant si le produit formé au point 48 à partir de la charge d'air de consigne rlcons et du coefficient frlpstat est égal à la charge d'air réelle rlréel. Le second filtre passe-bas 54 permet l'adaptation de la charge d'air de consigne rlcons pour que cette adaptation corresponde aussi bien que possible à la charge d'air idéale prévisionnelle. Cet élément de filtre 54 tient ainsi compte du temps mort (angle de vilebrequin) compris entre le calcul de la masse de carburant à injecter et l'angle de vilebrequin définissant la charge d'air (fermeture de la soupape d'admission 18).25 REVENDICATIONS 1. Procédé de gestion d'un moteur à combustion interne (10) avec injection de carburant dans une conduite d'admission (20) et selon lequel une grandeur caractérisant la quantité injectée dépend d'une grandeur prévisionnelle (rlp) caractérisant une charge d'air prévisionnelle, caractérisé en ce que pour déterminer la grandeur prévisionnelle (rlp) on utilise une grandeur de consigne (rlcons) caractérisant une charge d'air de consigne. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que comme grandeur prévisionnelle, on utilise une grandeur de consigne (rlp) corrigée, caractérisant la charge d'air de consigne. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' on corrige la grandeur de consigne (rlcons) caractérisant la charge d'air de consigne pour que la grandeur prévisionnelle (rlp) corresponde au moins de manière stationnaire et dans une plage de tolérance avec une grandeur réelle (rlréel) caractérisant la charge d'air réelle. 4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on introduit la grandeur de consigne (rlcons) caractérisant la charge d'air de consigne dans un élément de filtre (46) qui copie le comporte-ment dynamique d'au moins une zone de la conduite d'admission (20) au moins dans une plage de tolérance. 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' on détermine une grandeur réelle (rlréel) caractérisant la charge d'air réelle à l'aide d'un signal d'un capteur (28) installé dans la conduite d'admission (20) et on l'utilise en plus pour déterminer la grandeur prévisionnelle (rlp).35 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on applique à la sortie de l'élément de filtre (46) un coefficient (frlpstat) et on l'utilise ensuite pour former une différence d'air (drl) avec une grandeur réelle (rlréel) caractérisant la charge d'air réelle, cette différence (drl) étant appliquée à un élément intégrateur (52) qui donne le coefficient (frlpstat). 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu' on introduit la grandeur de consigne (rlcons) caractérisant la charge d'air de consigne dans un second élément de filtre (54) dont la sortie est combinée à la sortie du premier élément de filtre (46) au moins par une combinaison indirecte de façon à obtenir la grandeur prévisionnelle (rlp). 8) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu' on applique à la sortie du second élément de filtre (54) le coefficient (frlpstat) et on obtient ainsi la grandeur prévisionnelle (rlp). 9) Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le premier élément de filtre (46) et/ou le second élément de filtre (54) sont un filtre passe-bas.30