Brevet FR2908463A1 — publié le 20080516

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé d'adaptation d'un champs de caractéristiques, notamment pour la commande anticipée d'un rapport d'air dans un système d'alimentation en air d'un mo- teur à combustion interne, pour la régénération d'un catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote installé dans la conduite des gaz d'échappement du moteur à combustion interne. Etat de la technique En liaison avec la réglementation concernant l'émission des oxydes d'azote par les véhicules automobiles il faut effectuer un traitement aval des gaz d'échappement. Pour recevoir les oxydes d'azote dégagés on utilise un catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote. Le catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote ne peut toutefois recevoir qu'une quantité limitée d'oxydes d'azote et au plus tard lorsqu'on atteint sa capacité maximale il faut le régénérer. Le procédé de régénération consiste à fournir un mélange carburant/ air enrichi en carburant, selon un rapport supérieur au rapport stoechiométrique pendant un certain temps au moteur à combustion interne et à faire passer les gaz d'échappement ainsi enrichis dans le catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote. Le monoxyde de carbone contenu dans les gaz d'échappement enrichis ainsi que les éventuels hydrocarbures sont alors oxydés par les oxydes d'azote contenus dans le catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote en dioxyde de carbone et en eau. L'azote développé est évacué avec les gaz d'échappement. Pour atteindre rapidement une valeur de consigne prédéfinie d'un coefficient À pour un mélange riche au passage du mode de fonctionnement en mélange pauvre vers le mode de fonctionnement en mélange riche, en fonction de la quantité d'air mesurée ou modulée on commande par anticipation une dose d'injection. En variante on peut également assurer une commande anticipée par la quantité d'air ou en même temps par la quantité d'air et la dose injectée. Du fait des tolérances et du vieillissement des moteurs à combustion interne on rencontre des différences pour la fonction de transfert dépendant entre autres du système d'alimentation en air, du moteur à combustion in- terne, et de la conduite des gaz d'échappement entre la quantité d'air, la 2908463 2 dose d'injection et la valeur réelle du coefficient et cela se traduit par des divergences gênantes de la valeur réelle du coefficient À par rapport à sa valeur de consigne. Un composant particulièrement sensible aux tolérances et au vieillissement est le débitmètre massique d'air sous la 5 forme d'un débitmètre massique d'air à film chaud utilisé pour déterminer la masse d'air comburant. En outre un dosage de carburant peut également se traduire par des divergences. Les divergences évoquées ci-dessus entre la valeur réelle du coefficient À et sa valeur de consigne se constatent à l'aide d'une sonde À à bande large installée dans le canal 10 des gaz d'échappement du moteur à combustion interne en amont du catalyseur accumulateur d'oxyde d'azote. En fonction de cette information on peut adapter la dose à injecter pour fournir le mélange carburant-air souhaité. La fonction de transfert entre un coefficient À de consigne 15 réglé par la commande du moteur et la valeur réelle du coefficient À dé-pend ainsi du couple moteur et du régime moteur (vitesse de rotation du moteur), et peut se saisir sous la forme d'un champ de caractéristiques pour être prise en compte. Les valeurs de la fonction de transfert sont enregistrées à des points d'appuis prédéfinis qui ne sont pas né- 20 cessairement équidistants. En fonctionnement on commande alors par anticipation une dose d'injection pour un mélange carburant-air stoechiométrique en fonction du couple moteur et du régime moteur définissant la valeur de la fonction de transfert à partir du champ de caractéristique ; on définit ainsi une dose d'injection pré-commandée, 25 corrigée. Le champ de caractéristiques doit être adapté aux tolérances et au vieillissement du moteur à combustion interne et du système d'alimentation en air et de gaz d'échappement pour permettre une commande anticipée qui ne présente qu'une faible divergence entre la valeur de consigne du coefficient À et sa valeur réelle lorsqu'on change 30 d'une valeur correspondant à la plage des mélanges pauvres à la plage des mélanges riches ou inversement ainsi qu'une faible excursion de la valeur réelle du coefficient À. Le document DE 44 18 731 Al décrit un procédé d'adaptation d'un champ de caractéristiques. Pour cette adaptation 35 d'une valeur du champ de caractéristiques, on sélectionne un certain 2908463 3 nombre de points d'appui autour de la valeur à corriger. Puis on corrige le champ de caractéristiques à l'endroit de la valeur à corriger et aussi au niveau des points d'appui sélectionnés ; la correction est pondérée en fonction de la distance séparant les points d'appui de la valeur à cor- 5 riger. L'inconvénient de ce procédé est de représenter un calcul complexe et de ne converger que lentement vers l'évolution effective du champ de caractéristiques. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro- io cédé d'adaptation d'un champ de caractéristiques pour réguler un coefficient À servant à la régénération d'un catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote, permettant un réglage rapide et précis du coefficient À. Exposé et avantages de l'invention Ce problème de l'invention est résolu par un procédé du 15 type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'en fonction du couple moteur et du régime moteur du moteur à combustion interne on enregistre dans le champ de caractéristiques un coefficient de transfert représentant le comportement du moteur à combustion interne avec le système d'alimentation en air et la conduite des gaz d'échappement et on corrige 20 le coefficient de transfert dans le champ de caractéristiques par le coefficient de transfert actuel, en corrigeant le coefficient de transfert au plus près du coefficient de transfert actuel du point de vue du régime moteur et du couple moteur, et on corrige le coefficient de transfert associé à un régime moteur plus petit et un couple moteur plus petit au 25 cas où plusieurs coefficients de transfert sont équidistants du coefficient de transfert actuel. Ce procédé permet une adaptation convergeant très rapidement et au moins un cycle limite plus petit autour de l'évolution du coefficient de transfert. De plus le procédé nécessite moins de calculs ; 30 il est plus robuste et plus stable. Si le coefficient de transfert actuel est pris dans le champ de caractéristiques, au cas où la divergence relative entre le coefficient de transfert contenu dans le champ de caractéristiques et le coefficient de transfert actuel est inférieur à une valeur prédéfinie e, on peut con- 2908463 4 vertir les adaptations faibles du champ de caractéristiques avec une mise en oeuvre de calculs particulièrement réduite. La valeur limite prédéfinie e est située dans une plage comprise entre 0 et 1. Selon un développement préférentiel du procédé, 5 la valeur limite prédéfinie e est comprise entre 0,01 et 0,1. Cela correspond à un procédé robuste stable et très largement insensible au bruit des valeurs de mesures. La convergence rapide de l'adaptation du champ de caractéristiques s'obtient en augmentant le coefficient de transfert de e 10 fois sa valeur pour l'enregistrer dans le champ de caractéristiques si la divergence relative entre le coefficient de transfert du champ de caractéristiques et le coefficient de transfert actuel est supérieur à la valeur limite prédéfinie e et si le coefficient de transfert actuel est supérieur au coefficient de transfert du champ de caractéristiques ; on enregistre le 15 coefficient de transfert diminué de e fois sa valeur dans le champ de caractéristiques si la divergence relative entre le coefficient de transfert et le coefficient de transfert actuel est supérieur à la valeur limite prédéfinie e et si le coefficient de transfert actuel est inférieur au coefficient de transfert. 20 Si pendant une opération de régénération, en cas d'état stationnaire du moteur à combustion interne, on forme le coefficient de transfert en fonction du couple moteur et du régime moteur et si on l'enregistre dans le champ de caractéristiques en fonction du couple moteur et du régime moteur, on peut corriger la dose d'injection pré- 25 commandée ou la quantité d'air en ce que la divergence entre une va-leur de consigne du coefficient À et sa valeur réelle est également particulièrement faible pour les tolérances et le vieillissement du moteur à combustion interne. Si la correction d'une dose d'injection stoechiométrique se 30 fait avec un coefficient de correction formée à partir des coefficients de transfert enregistrés dans le champ de caractéristiques et si l'on utilise le coefficient de transfert qui pour le couple moteur et le régime moteur dans le champ de caractéristiques est le plus proche des conditions de fonctionnement actuel du moteur à combustion interne, la correction 35 pour des conditions de fonctionnement différentes est particulièrement 2908463 5 précise et peut se réaliser en ce que les divergences entre le coefficient À de consigne et sa valeur réelle sont particulièrement réduites. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière 5 plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représentée dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion in-terne équipé d'une installation de traitement aval ou post-traitement des gaz d'échappement, 10 - la figure 2 montre une structure de régulateur de coefficient À pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, - la figure 3 montre une détermination d'un point d'appui pour corriger un champ de caractéristiques, - la figure 4 montre la courbe de la valeur réelle d'un coefficient À sans 15 l'application du procédé de l'invention, et - la figure 5 montre la courbe de la valeur réelle du coefficient À en appliquant le procédé de l'invention. Description du mode de réalisation de l'invention La figure 1 montre schématiquement l'environnement 20 technique dans lequel s'applique le procédé de l'invention pour adapter un champ de caractéristiques à la régulation du coefficient À. Un moteur à combustion interne 10 est alimenté en air par un système d'alimentation en air 11 ; la masse de l'air se détermine à l'aide d'un débitmètre massique d'air 12. Le débitmètre massique d'air 12 peut être 25 un débitmètre massique d'air à film chaud. Les gaz d'échappement du moteur à combustion interne 10 sont évacués par un canal de gaz d'échappement 15 ; dans la direction de passage des gaz d'échappement, en aval du moteur à combustion interne 10 on a un catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote 16, dont la sortie évacue les 30 gaz d'échappement par une conduite de gaz d'échappement 17. La commande du moteur à combustion interne 10 est faite par une commande de moteur 20 qui fournit le carburant au moteur à combustion interne 10 par un moyen de dosage de carburant 13 et qui reçoit les signaux du débitmètre massique d'air 12 et d'une sonde À 14 installée 35 dans le canal des gaz d'échappement 15. La sonde À 14 détermine la 2908463 6 valeur réelle 36 du coefficient À (voir figure 2). Le moyen de dosage de carburant 13 peut également équiper le système d'alimentation en air 11 du moteur à combustion interne 10. Lorsque la commande de moteur 20 reconnaît qu'il est nécessaire de régénérer le catalyseur accu- 5 mulateur d'oxydes d'azote 16, il abaisse la valeur de consigne du coefficient À 32 (voir figure 2) d'une valeur À supérieure à 1 à une valeur À inférieure à 1 pour régénérer le catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote 16 avec le monoxyde de carbone et les hydrocarbures ainsi dé-gagés. 10 A la figure 2 on a représenté la commande de moteur 20 avec les unités fonctionnelles nécessaires à la mise en oeuvre de l'invention ; d'autres unités fonctionnelles faisant partie de l'état de la technique et servant la commande du moteur 20 n'ont pas été représentées dans un but de clarté. La commande de moteur 20 comporte un 15 étage de correction de la masse d'air 21 dans lequel on corrige la valeur de consigne de la masse d'air 30.1 selon un rapport souhaité par la commande anticipée de la masse d'air et de la dose d'injection. Le signal de sortie de l'étage de correction de la masse d'air 21 est appliqué avec la valeur réelle de la masse d'air 30.2 par un moyen de régulation du 20 système d'alimentation en air 22 ; ce moyen assure la régulation d'une valeur de consigne corrigée de la masse d'air 30.3. A l'état régulé, la va-leur de consigne corrigée de la masse d'air 30.3 correspond à la valeur réelle de la masse d'air. Cette valeur et une valeur de consigne du coefficient À 32 sont appliquées à un moyen de calcul la dose d'injection 23 25 qui définit une dose d'injection stoechiométrique 35.1 ; celle-ci est convertie dans un étage de correction 24 en une valeur de commande anticipée de la dose d'injection 25.2 (dose d'injection précommandée). Pour corriger les divergences entre la valeur réelle 36 et la valeur de consigne 32 du coefficient À, après cette conversion de la va- 30 leur réelle 36 du coefficient À dans un convertisseur de signal de sonde À 26 on applique un signal À 33 à un étage de soustraction 25. L'étage de soustraction 25 définit une divergence À 31. La divergence À 31 est appliquée à un régulateur 27 qui définit une grandeur de réglage 34 appliquée à un étage de calcul 28. L'étage de calcul 28 reçoit en outre la 35 dose d'injection précommandée 35.2. L'étage de calcul 28 peut travailler 2908463 7 comme étage additionneur ou étage multiplicateur ; il définit une valeur de consigne de dose d'injection 35.3. La valeur de consigne de dose d'injection 35.3 aboutit avec la valeur de consigne corrigée de la masse d'air 30.3 qui à l'état régulé correspond à la valeur réelle de la masse 5 d'air, pour le fonctionnement du moteur à combustion interne à la va-leur réelle du coefficient À 36. Cette relation est indiquée à la figure 2 par un coefficient de transfert 29. Pendant le fonctionnement de la commande moteur 20, à la fin d'une opération de régénération du catalyseur accumulateur 10 d'oxydes d'azote 16 on enregistre le coefficient de transfert 29 existant dans un champ de caractéristiques comme fonction du point de fonctionnement actuel caractérisé par le couple moteur et le régime moteur. Lorsqu'une nouvelle opération de régénération commence, on prend le coefficient de transfert 29 valable pour le point de fonctionnement ac- 15 tuel dans le champ de caractéristiques et on l'utilise dans l'étage de cor-rection 24 comme coefficient de correction. L'étage de correction 24 peut également être réalisé pour effectuer une correction par un calcul additif. Par la correction, la fonction de transfert du moteur à combustion interne avec le système d'alimentation en air et la conduite des gaz 20 d'échappement permet la prise en compte des grandeurs d'entrée mas-ter et doses d'injection et des grandeurs de sortie de valeur réelle du coefficient À selon le point de fonctionnement. Le champ de caractéristiques peut être occupé au début de la mise en oeuvre de la commande de moteur 20 par un jeu de coefficient de transfert 29 et être chargé à par- 25 tir de là selon le procédé de l'invention en partant d'un champ de caractéristiques vide. Comme cette fonction de transfert varie sur les tolérances et le vieillissement, il faut adapter le champ de caractéristiques pour avoir en permanence une bonne commande anticipée des do-ses d'injection et de la masse d'air. 30 La figure 3 montre la détermination d'un point d'appui pour corriger le champ de caractéristiques. Pour un coefficient de transfert actuel 44, à partir de la première coordonnée 42 et sa seconde coordonnée 43 du point de fonctionnement on définit une cellule de champ de caractéristiques 40 d'éléments de champ de caractéristiques 35 41, 45, 46, 48 qui ne sont pas nécessairement équidistants de façon 2908463 8 que les valeurs caractéristiques du couple moteur et du régime moteur correspondant au premier et second points de fonctionnement 42, 43 se situent dans la surface sous-tendue par les éléments de champ de caractéristiques, 41, 45, 46, 48. A l'aide d'une association 47 on sélec- 5 tionne chaque fois l'élément de champ de caractéristiques 41, 45, 46, 48 le plus proche du coefficient de transfert actuel 44 pour la correction. Si deux ou plusieurs éléments de champ de caractéristiques 41, 45, 46, 48 sont équidistants du coefficient de transfert actuel 44, on sélectionne un troisième élément de champ de caractéristiques 46 pour 10 la correction, élément dont les coordonnées du point de vue du couple moteur et du régime moteur sont inférieures à celles du coefficient de transfert actuel 44. La correction selon la divergence relative A = K(T,n)-z~-1,;-1(T~-1nj-1))izi-1,j-1Ti-1,nj-1) 15 se fait selon les prescriptions suivantes : si la divergence A est inférieure à une valeur limite prédéfinie e on prend la valeur du coefficient de transfert 44 actuel = K(T,n) si la divergence relative A est supérieure à la valeur limite prédéfinie e 20 on distingue deux cas pour K(T, n) > (1 + n;-1), alors on remplace Zi-1,;-1 (T1-1, n;-1) par (1 + E) Zi-1,J-1 i-1, nJ-1 , pour K(T, n) 1 - E)* 4-1,; (Ti* n;-1), alors on remplace n;-1) par (1 -E)* Z11,J-1 (Ti_1, nJ-1), 25 L'effet du procédé selon l'invention est présenté aux figures 4 et 5. La figure 4 montre la courbe de la valeur réelle 33 du coefficient À sans l'application du procédé de l'invention. La valeur de consigne 32 du coefficient À et sa valeur réelle 33 sont représentés sur le grand axe 50 en fonction de l'axe 52. Les valeurs numériques selon le 30 grand axe s'appliquent à la fois aux valeurs de coefficient À présenté et aussi aux doses d'injection normées 35.4 tracées en fonction de l'axe 52. La valeur de la dose d'injection normée 35.4 est le rapport de la va-leur de consigne de la dose d'injection 35.3 et la valeur de la dose d'injection pré-commandée 35.2. Après une variation brusque de la va- 35 leur de consigne du coefficient À 51 passant du mode de fonctionne- 2908463 9 ment maigre pour passer à une valeur À égale à 0,94, la valeur réelle 33 du coefficient À chute brièvement à une valeur de 0,90 pour osciller en-suite dans une zone autour de la valeur cible 0,94. Dans le diagramme de la figure 5 on a présenté les va- 5 leurs de consigne 32 du coefficient À, les valeurs réelles 33 du coefficient À est la valeur de dose d'injection pré-commandée 35.2 que l'on a en appliquant le procédé selon l'invention à la valeur réelle 33 du coefficient À après une variation brusque de la valeur de consigne 51 du coefficient À passant du mode de fonctionnement maigre pour arriver à 10 un coefficient À de 0,94 ; cela se traduit par une valeur brièvement occupée, égale à 0,92 pour ensuite osciller autour de la valeur cible 0,94. Il apparaît en outre que la valeur de la dose d'injection normée 35.4 diffère moins de sa valeur avant et après l'opération de régénération. Alors que la valeur de la dose d'injection normée 35.4 sans l'application 15 du procédé comme représentée à la figure 4 se situe au cours de la phase de régénération abaissée d'environ 7%, comme le montre la figure 5 cette valeur oscille autour de la valeur proposée 1 ; la commande anticipée est ainsi exacte même pendant l'opération de régénération. 20 REVENDICATIONS 1 ) Procédé d'adaptation d'un champ de caractéristiques notamment pour la commande anticipée d'un rapport d'air dans un système d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne (10) pour la ré- génération d'un catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote (16) installé dans la conduite des gaz d'échappement du moteur à combustion in-terne (10), caractérisée en ce que en fonction du couple moteur et du régime moteur du moteur à corn- Io bustion interne on enregistre dans le champ de caractéristiques un coefficient de transfert (29) représentant le comportement du moteur à combustion interne (10) avec le système d'alimentation en air et la conduite des gaz d'échappement, et on corrige le coefficient de transfert (29) dans le champ de caractéristi- 15 ques par le coefficient de transfert (44) actuel, en corrigeant le coefficient de transfert (29) le plus proche du coefficient de transfert actuel (44) du point de vue du régime moteur et du couple moteur, et on corrige le coefficient de transfert (29) associé à un régime moteur plus petit et un couple moteur plus petit au cas où plusieurs coeffi- 20 cients de transfert (29) sont équidistants du coefficient de transfert actuel (44) 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' 25 on enregistre le coefficient de transfert actuel (44) dans le champ de caractéristiques si la divergence relative entre le coefficient de transfert (29) dans le champ de caractéristiques et le coefficient de transfert actuel (44) est inférieur à une valeur limite prédéfinie E. 30 3 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur limite prédéfinie c est située dans une plage comprise entre 0 et 1 et de préférence dans une plage comprise entre 0,01 et 0,1. 35 4 ) Procédé selon la revendication 2, 2908463 11 caractérisé en ce qu' on augmente le coefficient de transfert 29 de c fois sa valeur dans le champ de caractéristiques si la divergence relative entre le coefficient de transfert dans le champ de caractéristique et le coefficient de transfert 5 actuel (44) est supérieur à la valeur limite prédéfinie e et si le coefficient de transfert actuel (44) est supérieur au coefficient de transfert dans le champ de caractéristiques, et on enregistre le coefficient de transfert diminué de sa valeur c dans le champ de caractéristiques si la divergence relative entre le coefficient de transfert et le coefficient de transfert actuel (44) est supérieur à la valeur limite prédéfinie e et si le coefficient de transfert (44) actuel est inférieur à ce coefficient de transfert. 5 ) Procédé selon la revendication 1, 15 caractérisé en ce qu' à la fin d'une opération de régénération, en cas de moteur à combustion interne (10) à l'état stationnaire, on forme le coefficient de transfert (29) en fonction du couple moteur et du régime moteur et on l'enregistre dans le champ de caractéristiques en fonction du couple moteur et du 20 régime moteur. 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on corrige une dose d'injection (35.1) stoechiométrique avec un coeffi- 25 cient de correction (24) formée à partir des coefficients de transfert enregistrés dans le champ de caractéristiques et avec celui du couple moteur et du régime moteur qui, dans le champ de caractéristiques se trouve le plus près des conditions de fonctionnement actuel du moteur à combustion interne (10). 30