Brevet FR2900684A1 — publié le 20071109

Description La présente invention se rapporte à un procédé de régulation de la valeur lambda de la proportion d'air, et de régulation du couple d'un moteur à combustion interne, en particulier un moteur Diesel ; ainsi qu'à un algorithme de programmation pour la mise en œuvre dudit procédé. La régulation du couple de rotation de moteurs à combustion interne, en particulier de moteurs Diesel, a généralement lieu en établissant un couple souhaité par le conducteur, par exemple sur la base de l'angle de manœuvre d'un indicateur de valeurs relatives à une pédale (pédale d'accélération). Une masse ou quantité de carburant devant être délivrée est respectivement établie en fonction de la valeur relative à la pédale, ou du couple souhaité. Une commande pilote s'opère alors, en règle générale, par utilisation de courbes caractéristiques mémorisées. Une régulation est effectuée dans l'enchaînement, par exemple par une mesure de la pression régnant à l'intérieur des cylindres et par une correction correspondante de la quantité de carburant. Aucune régulation lambda précise n'est normalement nécessaire du fait que des moteurs Diesel sont exploités en permanence avec un très fort excédent d'air, en service normal, c'est-à-dire avec une valeur lambda 1. Dans des moteurs Diesel, le réglage d'une valeur lambda plus faible 1 ou Du fait que la quantité injectée principale correctrice, affectée à la régulation du couple, peut présenter un signe tant positif que négatif, le retranchement de ladite quantité injectée principale correctrice, d'avec la quantité post-injectée, peut conséquemment se traduire par une diminution ou une augmentation respective de ladite quantité post-injectée, ou de la durée de postinjection. Dans le cadre de la présente invention, par l'expression "régulation du couple", il convient de ne pas entendre uniquement la régulation directe d'un couple de rotation effectif développé par le vilebrequin. En revanche, ladite expression englobe également des procédés dans lesquels le couple moteur est régulé en mode indirect. Dans des procédés classiques, par exemple, une pression régnant dans les cylindres (pmi) est mesurée par un capteur de pressions, en tant que valeur réelle, puis convertie en un couple interne constituant, à proprement parler, une grandeur régulatrice dédiée à une comparaison valeur de consigne/valeur réelle. Le couple peut également être dérivé de la vitesse angulaire mesurée. Ces procédés, ou d'autres encore, sont inclus eux aussi dans l'expression "régulation du couple". Par l'expression "quantité injectée principale" (à l'inverse de la quantité post-injectée), il convient par ailleurs d'entendre, au sens large, toute quantité de carburant à développement de couple qui est injectée préalablement à celle de l'instant de l'allumage, ou est délivrée au moteur d'une quelconque manière. En particulier dans le cas de moteurs Diesel, la quantité injectée principale est fréquemment scindée en plusieurs processus d'injection et est sensiblement délivrée, au sens strict, sous la forme d'une préinjection et d'une injection principale. Dans le cadre de la présente invention, chacune de ces quantités injectées peut alors être influencée en vue de réguler le couple. D'après un agencement structurel avantageux de l'invention, une part de la quantité injectée principale correctrice retranchée de la quantité post-injectée présente une valeur propre à compenser, au moins dans une large mesure, une influence exercée sur la valeur lambda et/ou sur le couple par ladite quantité injectée principale correctrice au cours de l'injection principale. La détermination de ladite part, nécessaire à cette fin, englobe de préférence l'activité lambda de la quantité injectée principale correctrice au cours de la postinjection. Etant donné que pratiquement aucune quantité d'oxygène n'est disponible pour la combustion, dans la chambre de combustion, à la fin de la postinjection, il peut être approximativement parti du principe qu'une diminution ou une augmentation de la quantité de carburant, à la fin du temps de postinjection, se répercute quantitativement sous la forme d'un glissement de la valeur lambda vers des proportions d'air plus pauvres. Pour que la diminution de la postinjection, de la valeur de la quantité injectée principale correctrice, ne gouverne pas à son tour une inopportune diminution du couple de rotation, l'instant de la postinjection, en particulier de la quantité injectée principale correctrice retranchée, est transposé à un instant d'injection auquel pratiquement aucun développement de couple ne se produit. L'objet recherché par l'invention est en outre atteint par un algorithme de programmation, c'est-à-dire un programme d'ordinateur accomplissant les étapes du procédé conforme à l'invention. Ledit algorithme est, de préférence, mémorisé dans une commande du moteur, mais peut toutefois aussi se trouver dans une unité de commande autonome. De préférence, la quantité injectée principale correctrice est déterminée en fonction d'un écart entre un couple réel établi ou détecté, et un couple de consigne. De manière avantageuse, la quantité post-injectée peut se composer d'une quantité post-injectée de base préalablement pilotée, et d'une quantité post-injectée correctrice, dont est retranchée la quantité injectée principale correctrice au moins partielle. Commodément, la quantité post-injectée de base est lue à partir d'une courbe caractéristique, en fonction d'une température souhaitée des gaz d'échappement et du catalyseur et/ou d'une valeur lambda de consigne desdits gaz d'échappement. De préférence, la quantité post-injectée correctrice est déterminée en fonction d'un écart entre une valeur lambda réelle, établie ou détectée, et une valeur lambda de consigne. L'injection principale peut commodément être effectuée au cours d'un cycle de compression et/ou au cours d'un cycle de travail, en particulier dans une plage mesurant d'environ 15 à 5 avant le point mort haut, et atteignant jusqu'à 5 à 15 après ledit point mort haut. De préférence, la postinjection est effectuée au cours d'un cycle de travail, en particulier dans la plage d'environ 20 à 40 après le point mort haut. L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une représentation schématique d'un moteur à combustion interne en aval duquel se trouve un système d'échappement, et qui coopère avec l'algorithme de programmation conforme à l'invention ; et la figure 2 illustre des instants d'injection principale et de postinjection, en fonction de l'angle de vilbrequin. La figure 1 montre, par une illustration schématique, un moteur 10 à combustion interne revêtant notamment, dans le présent cas, la forme d'un moteur Diesel comptant par exemple quatre cylindres 12, et dont le couple et la proportion d'air lambda peuvent être régulés grâce au procédé conforme à l'invention. Les cylindres 12 sont alimentés en carburant par l'intermédiaire d'un système 14 de délivrance de carburant fonctionnant, en particulier, par injection directe. L'amenée d'air, vers lesdits cylindres 12, a lieu au moyen d'une tubulure d'aspiration 16 logeant un papillon d'étranglement 18 réglable. Des gaz d'échappement, provenant du moteur 10 à combustion interne, sont admis dans un canal d'échappement 20 dans lequel un système de catalyseurs 22, 24 est intégré en vue d'une transformation de composants desdits gaz d'échappement ayant un impact sur l'environnement. Ledit système englobe un précatalyseur 22 se présentant typiquement comme un catalyseur à oxydation, dans des moteurs Diesel, et un catalyseur principal 24 implanté en aval et revêtant, dans le présent exemple, la forme d'un catalyseur à accumulation de NO, en vue de l'accumulation et de la transformation d'oxyde d'azote NOS. Ledit catalyseur 24 accumule du NO, lorsque les proportions d'air sont pauvres (c'est-à-dire que 2 > 1 en présence d'air excédentaire), et est régénéré par apport de gaz d'échappement stoechiométriques ou riches (2\, ≤ 1), ou de gaz d'échappement dont avoisine 1. Ledit catalyseur 24 doit, de surcroît, être désulfuré à intervalles conséquents, ce qui requiert semblablement une faible valeur lambda et des températures élevées des gaz d'échappement. Le canal 20 renferme, par ailleurs, différents capteurs. Une sonde lambda 26, installée à proximité du moteur en amont du précatalyseur 22, mesure la teneur en oxygène des gaz d'échappement sur la base de laquelle la proportion d'air lambda est déterminée. Un capteur 28 de NOX, pouvant en outre être branché en aval du catalyseur 24, mesure la teneur en NO, des gaz d'échappement et sert à la commande des cycles de régénération NO, et de désulfuration dudit catalyseur 24. Enfin, ledit canal 20 peut renfermer des capteurs thermométriques 30, 32 situés, en particulier, en amont et en aval du catalyseur 24 afin d'établir la température de catalyse de ce dernier. En variante, les températures des gaz d'échappement et du catalyseur peuvent également être calculées sur la base de paramètres fonctionnels instantanés du moteur 10 à combustion interne, ou bien être établies à partir de courbes caractéristiques. Les signaux générés par les capteurs de gaz et de températures 26, 28, 30, 32 sont mémorisés par un appareil 34 de commande du moteur, qui numérise et traite ces données. Ledit appareil de commande 34 reçoit, pareillement, d'autres paramètres fonctionnels instantanés du moteur 10 à combustion interne et du véhicule, en particulier une vitesse angulaire dudit moteur, détectée par un capteur de vitesses angulaires ; une pression intérieure pmi régnant dans les cylindres et mesurée par un capteur de pressions ; et une valeur de pédale déterminée, par le conducteur, par actionnement d'une pédale d'accélération {aucun de ces paramètres n'étant illustré). En fonction des données mémorisées, ledit appareil 34 pilote ledit moteur 10 en concordance avec des programmes et des courbes caractéristiques emmagasinés. L'appareil 34 régule notamment, en tant que grandeurs de régulation, le couple (de rotation) M et la proportion d'air lambda (1) du moteur 10 à combustion interne, un algorithme de programmation 36 étant prévu, à cette fin, conformément à la présente invention. Cela s'opère par activation du système 14 de délivrance de carburant, impliquant le réglage d'instants d'injection (respectivement, d'angles d'injection) et de durées d'injection (respectivement, de quantités injectées) bien définis ; et par activation du papillon d'étranglement 18 en vue de mesurer la masse d'air aspirée. Le procédé conforme à l'invention est notamment appliqué dans des conditions de fonctionnement, dans lesquelles il est impératif de régler une valeur lambda des gaz d'échappement proche de l'état stoechiométrique {1 1), ou à l'état substcechiométrique 1) subsiste encore à la fin H E de l'injection principale. En revanche, la postinjection a lieu à un instant ne provoquant plus qu'un développement de couple modeste, voire nul, mais auquel, en contrepartie, l'oxygène résiduel de la chambre de combustion est consommé afin d'engendrer la valeur lambda souhaitée des gaz d'échappement, riche ou stoechiométrique. Par exemple, le début N_B de la postinjection se situe à un angle de 15 à 25 après OT, et la fin N E de ladite postinjection se situe à un angle de 25 à 40 après OT. A partir d'un angle de vilbrequin d'environ 300, après OT, la combustion s'opère pour l'essentiel avec un couple neutre. La quantité injectée principale q_H est influencée pour réguler le couple de rotation M, la quantité q_N post- injectée étant influencée pour réguler la proportion d'air lambda. En d'autres termes, ladite quantité q_H sert de grandeur de réglage pour la régulation du couple, et ladite quantité q_N sert de grandeur de réglage pour la régulation lambda. Etant donné que les pièces structurelles concernées sont affectées de tolérances, dans le moteur, les deux grandeurs sont, tout d'abord, préalablement pilotées. A cette fin, par exemple, le couple souhaité par le conducteur (couple de consigne) est par exemple établi à l'appui de la valeur relative à la pédale, puis une quantité injectée principale de base q_Hb est lue à partir de courbes caractéristiques correspondantes. Le couple réel ainsi engendré est, par exemple, établi par l'intermédiaire de la pression intérieure régnant dans les cylindres (couple indexé), ou bien par l'intermédiaire d'une vitesse angulaire mesurée du moteur ; et est ensuite comparé au couple de consigne. En vue d'adapter le couple réel au couple de consigne, l'on établit une quantité injectée principale correctrice Oq_H pouvant être positive ou négative (zq_H > 1 lorsque M_réel M_de consigne) ; puis on l'ajoute à la quantité injectée principale de base q_Hb, de sorte que la quantité injectée principale q_H se compose de ladite quantité injectée principale de base q_Hb et de ladite quantité injectée principale correctrice Oq_H. En fonction de la proportion d'air souhaitée lambda des gaz d'échappement (valeur lambda de consigne), une quantité post-injectée de base q_Nb est établie et réglée, en tant que valeur pilote pour la quantité post-injectée q_N, à partir de courbes caractéristiques mémorisées. En vue de la régulation précise de la valeur lambda de consigne, la valeur lambda réelle des gaz d'échappement est mesurée à l'aide de la sonde lambda 26, puis comparée à ladite valeur lambda de consigne de manière à établir, en fonction de la différence, une quantité post-injectée correctrice dq_N positive ou négative, qui est ajoutée à ladite valeur post-injectée de base q_Nb. Ainsi, la quantité post-injectée q_N se compose de ladite quantité post-injectée de base q_Nb et de ladite quantité post-injectée correctrice Aq_N. Il en résulte la proportion d'air lambda selon l'équation 3. m L (3) 2^. = 14,5.[( Hb + i .q_H) + (q_Nb + Aq_N)] A présent, conformément à l'invention, la quantité injectée principale collectrice Aq_H est au moins partiellement retranchée de la quantité post-injectée (LN, conformément à l'équation 4, la part F étant un facteur compris entre zéro et un (0 F 1). m L (4) 14,5.[( Hb + Aq_H) + (q_Nb + Aq_N F.Aq_H)] Pour établir la part F, il est tenu compte de l'activité de la valeur lambda et/ou de l'activité du couple de la quantité injectée principale correctrice Aq_H, au cours de la postinjection, notamment en fonction de l'instant de l'injection. Ladite part F présente alors, de préférence, une valeur propre à compenser, le plus possible, l'influence que la quantité injectée principale correctrice Aq_H a exercée, sur la proportion d'air lambda, au cours de l'injection principale. De la sorte, la régulation du couple fondée sur la quantité injectée principale q_H, en tant que grandeur de réglage, n'implique pas une influence indésirable exercée sur la proportion d'air. Il conviendrait naturellement, en contrepartie, que le retranchement partiel de ladite quantité injectée principale correctrice Aq_H, d'avec la quantité post- injectée (LN, ne se traduise pas par une influence notable exercée sur l'allure du couple. Néanmoins, étant donné que le retranchement de ladite quantité correctrice Aq_H positive ou négative, d'avec ladite quantité q_N, ne gouverne respectivement qu'un raccourcissement ou un allongement de la durée de postinjection, c'est-à-dire une avance ou un retard de la fin N E de la postinjection (cf. figure 2) ; et étant donné que plus aucune combustion agissant à développement de couple ne se produit à cet instant, dans la chambre de combustion, suite à l'absence d'oxygène, le retranchement partiel de ladite quantité correctrice Aq_H d'avec ladite quantité q_N, auquel il est procédé conformément à l'invention, se traduit amplement par un couple neutre. Ainsi, le procédé conforme à l'invention autorise une régulation simultanée et rapide du couple de rotation et de la proportion d'air des gaz d'échappement, sans que les deux circuits régulateurs ne s'influencent de manière négative. De la sorte, les influences de la régulation du couple sont dissociées de la régulation lambda, et inversées. Il va de soi que de nombreuses modifications 15 peuvent être apportées à l'invention telle que décrite et représentée, sans sortir de son cadre. Liste des références numériques et alphanumériques 10 moteur à combustion interne/moteur Diesel 20 12 cylindre 14 système de délivrance de carburant 16 tubulure d'aspiration 18 papillon d'étranglement 20 canal d'échappement 25 22 précatalyseur/catalyseur à oxydation 24 catalyseur principal/catalyseur à accumulation de NO226 sonde lambda 28 capteur de NO330 30 capteur thermométrique 32 capteur thermométrique 34 appareil de commande du moteur 36 algorithme de programmation 35 m L masse d'air q quantité totale de carburant q_H quantité injectée principale q_N quantité postinjectée q_Hb quantité injectée principale de base q_Nb quantité postinjectée de base Aq_H quantité injectée principale correctrice Aq_N quantité postinjectée correctrice H B début de l'injection principale H _E fin de l'injection principale N B début de la postinjection NE fin de la postinjection OT point mort haut UT point mort bas REVENDICATIONS 1. Procédé de régulation de la valeur lambda (2) de la proportion d'air, et de régulation du couple (M) d'un moteur (10) à combustion interne, en particulier un moteur Diesel, dans lequel une délivrance de carburant s'effectue par au moins deux processus d'injection, comprenant une injection principale présentant une quantité injectée principale (q_H), et une postinjection présentant une quantité post-injectée (q_N) ; et dans lequel ladite quantité injectée principale (q_H) et ladite quantité post-injectée (q_N) sont influencées, respectivement, pour la régulation du couple et pour la régulation lambda, procédé caractérisé par le fait qu'une quantité injectée principale correctrice (Aq_H), établie pour la régulation du couple, est retranchée au moins partiellement de ladite quantité postinjectée (q_N). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une part (F) de la quantité injectée principale correctrice (Aq_H) retranchée de la quantité post-injectée (q_N) présente une valeur propre à compenser, au moins dans une large mesure, une influence exercée sur la valeur lambda et éventuellement, ou en variante, sur le couple par ladite quantité injectée principale correctrice (Aq_H) au cours de l'injection principale. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la quantité injectée principale (q_H) se compose d'une quantité injectée principale de base (q_Hb) préalablement pilotée, et de la quantité injectée principale correctrice (Aq_H). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la quantité injectée principale de base (q_Hb) est établie à partir d'une courbe caractéristique, en fonction d'un couple de consigne (M_de consigne). 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que la quantité injectée principale correctrice (Aq_li) est déterminée en fonction d'un écart entre un couple réel, établi ou détecté, et un couple de consigne. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la quantité postinjectée (q_N) se compose d'une quantité post-injectée de base (q_Nb) préalablement pilotée, et d'une quantité post-injectée correctrice (Aq_N), dont est retranchée la quantité injectée principale correctrice (àq_H) au moins partielle. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la quantité post-injectée de base (q_Nb) est lue à partir d'une courbe caractéristique, en fonction d'une température souhaitée des gaz d'échappement et du catalyseur et éventuellement, ou en variante, d'une valeur lambda de consigne desdits gaz d'échappement. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que la quantité post-injectée correctrice (Aq_N) est déterminée en fonction d'un écart entre une valeur lambda réelle, établie ou détectée, et une valeur lambda de consigne. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'injection principale est effectuée au cours d'un cycle de compression et éventuellement, ou en variante, au cours d'un cycle de travail, en particulier dans une plage mesurant d'environ 15 à 5 avant le point mort haut (OT), et atteignant jusqu'à 5 à 15 après ledit point mort haut (OT). 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la postinjection est effectuée au cours d'un cycle de travail, en particulier dans la plage d'environ 20 à 40 après le point mort haut (OT). 11. Algorithme de programmation (36) en vue de la régulation de la valeur lambda, et de la régulation ducouple d'un moteur (10) à combustion interne, notamment un moteur Diesel, pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.