Brevet FR2909758A1 — publié le 20080613

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif et un procédé de détection d'un apport d'eau dans un débitmètre massique d'air d'un moteur à combustion interne selon lequel le débitmètre massique d'air génère un signal de mesure caractéristique du débit massique d'air. Etat de la technique Jusqu'à présent il n'est pas possible dans un moteur à combustion interne équipé d'un débitmètre massique d'air notamment d'un débitmètre massique d'air à film chaud (HFM), de détecter les perturbations du signal fourni par le débitmètre massique résultant d'un apport d'eau du débitmètre massique. But de l'invention La présente invention a pour but de permettre de détecter un apport d'eau avec un débitmètre massique d'air à partir du signal qu'il fournit. 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 compare le signal de me- sure ou une valeur déduite de celui-ci à une première valeur prédéfinie et/ ou à une seconde valeur prédéfinie et on reconnaît un apport d'eau si le signal de mesure ou la valeur qui en est déduite dépasse la première valeur prédéfinie et/ou passe en dessous de la seconde valeur prédéfinie. Ainsi, on vérifie si le signal de mesure encore appelé va-leur de masse d'air ou une valeur qui en est déduite reste dans des limites prédéfinies. De manière préférentielle, la première valeur prédéfinie est un seuil supérieur et le signal de mesure est comparé au seuil supé- rieur, un apport d'eau étant reconnu si le signal de mesure dépasse le seuil supérieur. De façon préférentielle, on détermine un gradient à partir du signal de mesure et on compare celui-ci à un gradient maximum et en cas de dépassement du gradient maximum, on conclut à un apport d'eau. 2909758 2 De façon préférentielle, on reconnaît un apport d'eau si le signal de mesure dépasse d'une certaine valeur la différence maximale pour une valeur modélisée. La reconnaissance d'un apport d'eau est de préférence neutralisée seulement en cas de variation de vitesse de rota- 5 tion inférieure à une variation minimale de la vitesse de rotation et/ou pour une variation de pression de charge inférieure à une variation minimale de pression de charge et/ou pour une variation de quantité injectée inférieure à une variation minimale de quantité injectée. En outre, la reconnaissance d'un apport d'eau sera neutralisée de préférence seulement en cas de variation d'une valeur massique d'air modélisée inférieure à une variation minimale de la valeur de la masse d'air modélisée. Le problème évoqué ci-dessus est également résolu par un dispositif notamment un appareil de commande destiné à reconnaî- 15 tre un apport d'eau dans un débitmètre massique d'air d'un moteur à combustion interne selon lequel le débitmètre massique d'air fournit un signal de mesure caractéristique du débit massique d'air, caractérisé en ce qu'on compare le signal de mesure ou une valeur qui en est déduite à au moins une première valeur prédéfinie et/ ou une seconde valeur pré- 20 définie et on reconnaît un apport d'eau si le signal de mesure ou une valeur qui en est déduite dépasse la première valeur prédéfinie et/ou passe en dessous de la seconde valeur prédéfinie. Enfin, le problème évoqué ci-dessus est également résolu par un programme d'ordinateur avec un code programme pour exécuter 25 toutes les étapes du procédé de l'invention lorsque le programme est exécuté par un ordinateur. Au cours de la surveillance du comportement dynamique du signal de masse d'air ou signal du débitmètre massique d'air selon l'invention, on forme le gradient du signal de masse d'air en fonction du 30 temps. Ce gradient est corrigé en fonction de la masse d'air absolue car les perturbations dépendent très fortement de la masse d'air absolue. Cette valeur est seulement filtrée et elle est comparée à un seuil. En cas de dépassement du seuil, cela entraîne la détection d'une courte perturbation. Si on rencontre deux de ces courtes perturbations au cours 35 d'une durée réglable, il faut considérer que de l'eau se trouve dans la 2909758 3 tubulure d'admission ou dans le débitmètre massique d'air et la surveillance est autorisée pour de plus grandes perturbations. En cas de surveillance autorisée pour des perturbations plus importantes, on vérifie si le signal de masse d'air pour une valeur plus élevée de la masse d'air 5 augmente toujours fortement. Si cela est le cas, on reconnaît ou on considère qu'il y a un apport d'eau. La surveillance du comportement dynamique du signal de masse d'air n'est effectuée que si le gradient de la vitesse de rotation du moteur ne dépasse pas une valeur réglée. Si le signal de masse d'air dépasse des limites physiques raisonnables, on 10 conclut ou on reconnaît un apport d'eau. En outre, on forme la différence entre le signal de masse d'air et une valeur modélisée de la masse d'air et on filtre. Si cette différence est supérieure à une valeur dépendant de la position de la soupape de remise en circulation des gaz d'échappement, on conclut également qu'il y a un apport d'eau. 15 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, 20 la figure 2 est un schéma par blocs d'un premier exemple de réalisa- tion d'un procédé selon l'invention, la figure 3 est un schéma par blocs d'un second exemple de réalisation d'un procédé selon l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention 25 On se référera tout d'abord à la figure 1. Cette figure montre d'une manière très simplifiée un schéma d'un moteur à combustion interne pour expliciter les grandeurs utilisées ci-après. Le moteur à combustion interne comporte plusieurs cylindres 1 avec chaque fois un piston 2 relié par une bielle 3 à un vilebrequin 4 pour coopérer. 30 Le vilebrequin 4 tourne à la vitesse de rotation n. La vitesse de rotation n est convertie en un signal électrique par un capteur de vitesse de rotation 5 ici un capteur de vilebrequin. Ce signal électrique représente la vitesse de rotation n. Le moteur à combustion interne comporte en outre une tubulure d'admission 6 équipée d'un débitmètre massique d'air 35 à film chaud 7. Les gaz d'échappement sont expulsés par une tubulure 2909758 4 d'échappement. La tubulure d'admission 6 peut être reliée à la tubulure d'échappement par un moyen de recyclage des gaz d'échappement 9 à l'aide d'une vanne de réintroduction des gaz d'échappement 10. Les signaux électriques du capteur de vitesse de rotation 5 et ceux du débit- 5 mètre massique d'air à film chaud 7 ainsi que d'autres signaux électriques sont appliqués comme signaux de mesure à un appareil de commande 11 qui les traite et fournit des grandeurs de commande pour des actionneurs non représentés du moteur à combustion interne ; il s'agit par exemple des injecteurs, la position de la vanne de réintroduction des gaz d'échappement 10, la position d'un volet d'admission, les instants d'allumage et d'injection et dans le cas d'une commande variable de soupape également le temps d'ouverture des soupapes d'admission et d'échappement. Le signal du capteur de vitesse de rotation fourni à l'appareil de commande est converti dans celui-ci en un 15 signal de vitesse de rotation, numérique Eng_nAvrg. Le signal de me-sure électrique LR du débitmètre massique à film chaud 7 est appelé valeur de la masse d'air représentant le débit massique d'air. L'appareil de commande 11 comprend pour l'essentiel une commande à mémoire programmable qui exécute le programme d'ordinateur pour la mise en 20 oeuvre du procédé tel que décrit ci-après. On se reportera ci-après à la figure 2. Cette figure montre un schéma par blocs d'un exemple de réalisation d'un procédé selon l'invention. La valeur de la masse d'air LR est tout d'abord différentiée dans le module M1 pour former un gradient de masse d'air comme déri- 25 vée de la valeur de la masse d'air LR selon le temps dLR/dt. La grandeur dLR/dt est multipliée dans le module M2 avec un coefficient de correction K1 ; puis dans le module M3 on forme la valeur absolue que le module M4 filtre avec un filtre F. Le coefficient de correction K1 dans le module M2 est pris sur une courbe caractéristique KE1. L'entrée de 30 la courbe caractéristique KE 1 est la valeur de la masse d'air, filtrée LR. La sortie de la courbe caractéristique KE1 est un coefficient que l'on règle sur la valeur unité pour des masses d'air importantes et pour des valeurs de masse d'air faibles on choisit une valeur inférieure à l'unité. Ainsi, on peut reconnaître un apport d'eau par SLRF et GAMX seule- 35 ment pour des valeurs élevées des masses d'air. Les perturbations par 2909758 5 apport d'eau aux faibles masses d'air ne sont pas perçues par le conducteur et pour cette raison on ne veut pas de reconnaissance. Sur la courbe caractéristique KE1, pour déterminer le coefficient de correction K1 on utilise différentes grandeurs. Par exemple la valeur de la 5 masse d'air LR, la vitesse de rotation n du moteur à combustion interne ou la dérivée en fonction du temps (gradient) dLR/dt de la valeur de la masse d'air LR. La valeur filtrée LRF à la sortie du module M4 est comparée dans le module M5 à un seuil SLRF. Le signal à la sortie du module M5 est encore déparasité par un paramètre antirebondissement EP 10 dans le module M6 et à la sortie de ce module M6, on obtient la valeur W. Cette valeur est différente de zéro si l'amplitude de la dérivée filtrée de la valeur de la masse d'air LR dépasse la valeur SLRF après un certain temps. La valeur W est différente de zéro si le gradient dLR/dt de la valeur de la masse d'air LR dépasse le gradient maximum GMAX prédé- 15 fini par la valeur SLRF. Si la valeur W est différente de zéro à l'intérieur d'une fenêtre de temps Atw, au moins deux fois, c'est-à-dire si à l'intérieur du temps Atw le gradient du débitmètre massique d'air LR est supérieur à la valeur définie par le seuil SLRF, on déclenche un autre contrôle de l'apport d'eau. 20 La valeur W présente des variations très rapides du signal de masse d'air qui se produisent lorsque de petites gouttelettes arrivent sur le débitmètre massique d'air à film chaud. Si deux telles perturbations se produisent à l'intérieur de la durée applicable Atw, il faut savoir que de l'eau se trouve probablement dans la tubulure 25 d'admission et celle-ci est libérée pour surveiller des perturbations im- portantes. Si la valeur W se produit au moins deux fois dans la période Atw, on libère dans le module M6 une vérification vis-à-vis de perturbations importantes pendant une durée Atg. A la sortie du module 30 M7 on recueille alors la valeur WA. Si dans le module suivant M9 on reconnaît une perturbation, si la valeur de la masse d'air LR est supérieure à un seuil supérieur LRS pour la valeur de la masse d'air LR, ce qui est vérifié dans l'étape M10, alors dans l'étape M9, on affiche à la sortie si d'une part le gradient dLR/dt de la valeur de la masse d'air LR 35 est supérieur à un gradient maximum indiqué par le seuil SLRF dans 2909758 6 l'étape M5 et d'autre part on vérifie si la valeur de la masse d'air LR est supérieure au seuil supérieur LRS de la valeur de la masse d'air LR. Ainsi, si la valeur de la masse d'air dépasse rapidement un seuil supérieur, dans le module M11 on met un bit de défaut FB dans l'appareil 5 de commande. La surveillance du comportement dynamique du signal du capteur se fait alors seulement si la variation de la vitesse de rotation sn/dt est inférieure à un seuil DNmin. Cette interrogation peut à cet instant suivre le procédé présent par exemple dans le module M12 entre les modules M5 et M6. 10 A l'aide de la figure 3 on décrira un autre exemple de réalisation d'un procédé selon l'invention. En plus ou en variante de l'exemple de réalisation présenté ci-dessus pour lequel à la fois le gradient de la valeur de la masse d'air et aussi l'amplitude sont utilisés pour déterminer un apport d'eau, on vérifie maintenant si le signal du 15 débitmètre massique d'air se trouve à l'intérieur ou à l'extérieur des limites fixées par voie physique. Pour cela on vérifie dans un module M13 si la valeur de la masse d'air se situe à l'intérieur d'une limite minimale de la valeur de la masse d'air. Les valeurs LRmin et LRmax sont les limites physiques possibles de la valeur de la masse d'air par exemple 20 LRmax=800kg/h pour une vitesse de rotation excessive et une sur-charge ; LRmin=-50kg/h. Le signal de masse d'air, modélisé LRMod sera défini à l'aide des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne comme par exemple la vitesse de rotation, la pression de charge et la température de l'air de charge que l'on définit à 25 l'aide d'un modèle du moteur à combustion interne. Ainsi, on détermine laquelle des valeurs de masse d'air est prévisible à partir des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne. La valeur modélisée de la masse d'air peut avoir des limites d'erreur constantes ou dépendantes du point de fonctionnement (ainsi par exemple une valeur 30 de la masse d'air +/- une différence maximale DiffMax). Si le signal mesuré de la valeur de la masse d'air est à l'extérieur de ses limites, cela est un indice d'un apport d'eau. Ainsi on reconnaît un apport d'eau, si la valeur de la masse d'air LR dépasse d'une différence maximale Diff-Max, la valeur modélisée de la masse d'air LRMod. 2909758 7 Le seuil LRS est évalué à l'aide de la masse d'air maxi-male. Si la masse d'air en cas de charge maximale est par exemple de 500kg/h alors on sélectionnera une valeur légèrement inférieure, par exemple 350kg/h. Les perturbations pour la masse d'air inférieure à 5 350kg/h ne sont pas perçues par le conducteur du véhicule automobile entraîné par le moteur à combustion interne et c'est pourquoi, il n'y aura pas de reconnaissance. Dans le cas des masses d'air supérieures à 350kg/h (charge relativement élevée du moteur) le conducteur perçoit les perturbations engendrées par l'apport d'eau. 10 La valeur de la masse d'air est entachée d'un bruit plus important en cas d'apport d'eau. Ce bruit en soi n'est pas gênant car le filtre du moyen de saisie du signal permet de l'éliminer. Toutefois, ce bruit plus important est utilisé comme condition de déclenchement pour détecter un apport d'eau. GMAX est ainsi réglé sur une valeur de 15 75 ms/s. Si à partir de ce bruit il y en plus au moins deux pics qui apparaissent de manière significative et si ces pics dépassent le seuil SLRF, alors on considèrera qu'il y a un apport d'eau. Le seuil SLRF est fixé à 150 ms/s. La valeur DiffMax est la différence autorisée entre la masse 20 d'air mesurée et la masse d'air modélisée. Cette valeur dépend de la précision du modèle. La valeur DiffMax est une courbe caractéristique tenant compte de la position de la vanne de recyclage des gaz d'échappement 10. Lorsque cette vanne de recyclage des gaz d'échappement 10 est ouverte, cela rend le modèle imprécis et c'est 25 pourquoi, en cas de vanne ouverte, il faut régler la valeur DiffMax sur l'infini. Si la vanne de recyclage des gaz d'échappement 10 est fermée, on détermine par un essai de conduite l'importance de la différence entre la masse d'air mesurée et la masse d'air modélisée et on applique alors en plus une réserve de sécurité. 30 REVENDICATIONS 1 ) Procédé de détection d'un apport d'eau dans un débitmètre massique d'air (7) d'un moteur à combustion interne selon lequel le débitmètre massique d'air génère un signal de mesure (LR) caractéristique du débit massique d'air, caractérisé en ce qu' on compare le signal de mesure (LR) ou une valeur déduite de celui-ci, à une première valeur prédéfinie et/ ou à une seconde valeur prédéfinie et on reconnaît un apport d'eau si le signal de mesure (LR) ou la valeur qui en est déduite dépasse la première valeur prédéfinie et/ou passe en dessous de la seconde valeur prédéfinie. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première valeur prédéfinie est un seuil supérieur (LRS) et le signal de mesure (LR) est comparé au seuil supérieur (LRS) et on reconnaît un apport d'eau si le signal de mesure (LR) dépasse le seuil supérieur (LRS). 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' à partir du signal de mesure (LR) on détermine un gradient (dLR/dt) et on compare celui-ci à un gradient maximum (GMAX) et en cas de dé-passement du gradient maximum (GMX), on reconnaît un apport d'eau. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on reconnaît un apport d'eau si le signal de mesure (LR) est supérieur d'une valeur par rapport à la différence maximale (DiffMax) d'une valeur modélisée (LRMod). 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' 2909758 9 on autorise la reconnaissance d'un apport d'eau seulement pour une variation de vitesse de rotation inférieure à une variation minimale de vitesse de rotation. 5 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on autorise la reconnaissance d'un apport d'eau seulement pour une variation de pression de charge inférieure à une variation minimale de pression de charge. 10 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on autorise la reconnaissance d'un apport d'eau seulement pour une variation de quantité injectée, inférieure à une variation minimale de 15 quantité injectée. 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on autorise la reconnaissance d'un apport d'eau seulement pour une 20 variation d'une valeur massique d'air modélisée (LRMod) inférieure à une variation minimale de la valeur modélisée de la masse d'air. 9 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 25 le débitmètre massique d'air (7) est un débitmètre massique d'air à film chaud. 10 ) Dispositif notamment appareil de commande destiné à reconnaître un apport d'eau dans un débitmètre massique d'air (7) d'un moteur à 30 combustion interne selon lequel le débitmètre massique d'air (7) fournit un signal de mesure (LR) caractéristique du débit massique d'air, caractérisé en ce qu' on compare le signal de mesure (LR) ou une valeur qui en est déduite à au moins une première valeur prédéfinie et/ ou une seconde valeur pré- définie et on reconnaît un apport d'eau si le signal de mesure (LR) ou 2909758 io une valeur qui en est déduite dépasse la première valeur prédéfinie et/ou passe en dessous de la seconde valeur prédéfinie. 11 ) Programme d'ordinateur à code programme pour exécuter toutes 5 les étapes de l'une quelconque des revendications 1 à 10 lorsque le pro-gramme est exécuté par un ordinateur. io