Brevet FR2922647A1 — publié le 20090424

La présente invention concerne un procédé d'estimation de la concentration d'un composant d'un fluide contenu dans un réservoir suite à un ajout de fluide dans ce réservoir. Elle concerne aussi un dispositif d'estimation pour mettre en oeuvre ce procédé. L'invention se rapporte au domaine technique du contrôle moteur pour moteur à combustion interne. Le contrôle moteur est la technique de gestion d'un moteur avec l'ensemble de ses capteurs, actionneurs et liaisons inter systèmes. L'ensemble des lois de contrôle (stratégies logicielles) et des paramètres de caractérisation (calibrations) d'un moteur sont contenues dans un calculateur appelé UCE (unité de contrôle électronique). II existe des moteurs à combustion interne (appelés Flex Fuel et) prévus 15 pour fonctionner avec plusieurs carburants : de l'essence classique seule, ou de l'éthanol seul, ou un mélange d'essence classique et d'éthanol. Selon le carburant utilisé, le contrôle moteur est différent et par 20 conséquent les logiques de contrôle du moteur doivent être modifiées pour permettre un fonctionnement optimal du moteur. Ceci est par exemple réalisé en modifiant des valeurs de paramètres utilisées dans le calculateur. La concentration ou le taux d'alcool d'un carburant contenu dans un réservoir d'un véhicule Flex Fuel peut ainsi varier brutalement 25 suite à un remplissage du réservoir de carburant. Il apparaît alors nécessaire de prévoir des moyens pour estimer cette concentration d'alcool contenue dans le carburant. En effet, lors de son passage à la pompe à essence, l'utilisateur d'un 30 véhicule Flex Fuel peut, par choix ou obligation, ajouter dans le réservoir de carburant soit de l'essence classique, soit de l'éthanol (ou un MS\REN041 FR.dpt carburant contenant un taux d'éthanol important), ceci indépendamment de la nature du carburant initialement présent dans le réservoir. II est connu et habituel d'utiliser, au sein du calculateur, un algorithme se basant sur la boucle de richesse et s'activant suivant l'état de plusieurs paramètres moteur (régime, pression dans le collecteur d'admission, température d'eau, etc) pour calculer la concentration d'éthanol contenue dans le carburant. Cet algorithme permet de fourni une valeur représentative de la concentration en éthanol du carburant injecté. Cette valeur est naturellement bornée par une valeur minimum correspondant à de l'essence classique et une valeur maximum correspondant à la concentration maximale du carburant que peut trouver l'utilisateur dans les stations services (par exemple actuellement 85 % en Europe et 100 % au Brésil). En cas de dérive de la boucle de richesse due à un défaut du circuit d'alimentation en carburant, il se peut donc que la valeur représentative de la concentration en éthanol prenne des valeurs incohérentes avec l'historique des remplissages de réservoir à carburant et avec la concentration en éthanol effective du carburant utilisé. Ceci peut perturber fortement non seulement le fonctionnement mais aussi la fiabilité du véhicule. En effet, la concentration en éthanol impacte notamment la régulation de richesse, l'avance à l'allumage et les réglages de dépollution. Une solution à ce problème est l'utilisation d'un capteur d'éthanol pour déterminer la concentration en éthanol effective du carburant. Cependant, cette solution est trop coûteuse, notamment lorsque les marchés visés sont situés dans les pays du Mercosur. MS\REN041 FR.dpt30 Actuellement, il est connu de borner de manière statique, lors de la fabrication du véhicule, la valeur calculée de la concentration en éthanol du carburant alimentant le moteur avec : une première valeur de 0% correspondant au pourcentage d'éthanol dans l'essence classique, et une deuxième valeur de : • 85% correspondant au pourcentage d'éthanol le plus élevé que l'on peut trouver sur le marché européen si le véhicule est destiné à ce marché ou • 100% correspondant au pourcentage d'éthanol le plus élevé que l'on peut trouver sur un autre marché (par exemple brésilien) si le véhicule est destiné à ce marché. Ainsi, même en cas de dérive de la boucle de richesse, la valeur calculée de la concentration en éthanol du carburant est limitée par ces première et deuxième valeurs. Néanmoins, ces première et deuxième valeurs étant très différentes l'une de l'autre, elles ne suffisent pas à éviter de fortes perturbations du fonctionnement du moteur lors de dérives de la boucle de richesse. Le but de l'invention est de fournir un procédé d'estimation de la concentration d'un composant d'un fluide contenu dans un réservoir pour obvier aux inconvénients identifiés précédemment et améliorer les procédés connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un procédé économique et simple permettant d'estimer la valeur de la concentration d'un composant d'un fluide contenu dans le réservoir sans recourir à un capteur de concentration de ce composant. En outre, l'invention propose un dispositif mettant en oeuvre un tel procédé. Selon l'invention, le procédé d'estimation de la concentration d'un composant d'un fluide contenu dans un réservoir suite à un ajout de MS\REN041 FR.dpt fluide dans ce réservoir est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : détermination d'une valeur de quantité de fluide ajouté dans le réservoir, utilisation de la valeur de quantité de fluide ajouté dans le réservoir, d'une valeur de quantité de fluide contenu dans le réservoir avant ajout, d'une valeur de concentration du composant contenu dans le réservoir avant ajout et d'une donnée sur la nature du fluide ajouté pour calculer au moins une valeur estimée de la concentration du composant dans le fluide contenu dans le réservoir après ajout. La donnée sur la nature du fluide ajouté peut comprendre les valeurs extrêmes de concentration du composant dans le fluide susceptible d'être ajouté. Le procédé d'estimation peut comprendre une étape préliminaire de détermination de la valeur de quantité de fluide contenu dans le réservoir avant ajout et une étape préliminaire de détermination de la valeur de concentration du composant contenu dans le réservoir avant ajout. La valeur estimée de la concentration du composant dans le fluide contenu dans le réservoir après ajout peut comprendre une borne inférieure et/ou une borne supérieure de la valeur de concentration. Le calcul de la borne inférieure peut être effectué selon la formule suivante : Niveau arrêt x Taux_arrêt + (Niveau_dém - Niveau_arrêt)x Taux_min Borne_min = ù +Offset min Niveau dém avec: 30 Borne_min : la valeur de borne inférieure de la valeur de MS\REN041 FR.dpt25 concentration du composant dans le fluide dans le réservoir après ajout, Niveau_arrêt : la valeur de quantité de fluide dans le réservoir avant ajout, Taux arrêt : la valeur de concentration du composant dans le fluide dans le réservoir avant ajout, Niveau_dém : la valeur de quantité de fluide dans le réservoir après ajout, Taux_min : la valeur de concentration minimum du composant dans la fraction de fluide ajoutée, et Offset_min : une première valeur de décalage. Le calcul de la borne supérieure peut être effectué selon la formule suivante : Niveau arrêt x Taux_arrêt + (Niveau_dém - Niveau_arrêt)x Taux_max Borne_max = ù + Offset_max Niveau dém avec : Borne_max : la valeur de borne supérieure de la valeur de concentration du composant dans le fluide dans le réservoir après ajout, Niveau_arrêt : la valeur de quantité de fluide dans le réservoir avant ajout, Taux arrêt : la valeur de concentration du composant dans le fluide dans le réservoir avant ajout, Niveau_dém : la valeur de quantité de fluide dans le réservoir après ajout, Taux max : la valeur de concentration maximum du composant dans la fraction de fluide ajoutée, et Offset_max : une deuxième valeur de décalage. MS\REN041 FR. dpt La valeur estimée de la concentration du composant dans le fluide contenu dans le réservoir après ajout peut comprendre une moyenne, éventuellement pondérée, des bornes inférieure et supérieure de la valeur de concentration. Le fluide peut être un carburant d'un moteur thermique, notamment un moteur thermique de véhicule automobile. Le composant peut être un alcool, notamment l'éthanol. Selon l'invention, le dispositif d'estimation de la concentration d'un composant d'un fluide contenu dans un réservoir suite à un ajout de fluide dans ce réservoir est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens matériels et logiciels de mise en oeuvre du procédé défini précédemment. 15 Les moyens matériels peuvent comprendre une jauge de quantité de fluide. Selon l'invention, le véhicule automobile comprend un dispositif 20 d'estimation défini précédemment. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un mode d'exécution du procédé d'estimation selon l'invention et un mode de réalisation d'un dispositif d'estimation selon l'invention. La figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation d'un dispositif d'estimation selon l'invention. La figure 2 est un ordinogramme d'un mode d'exécution du procédé 30 d'estimation selon l'invention. MS\REN041 FR.dpt 10 25 Un dispositif d'estimation 10, représenté à la figure 1, permet d'estimer la concentration d'un composant d'un fluide contenu dans un réservoir suite à un ajout de fluide dans ce réservoir. Notamment, il peut s'agir d'un dispositif d'estimation de la concentration en éthanol d'un carburant 6 contenu dans un réservoir 1 d'un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique du type Flex Fuel. Le dispositif d'estimation 10 comprend principalement une jauge 2 reliée à un calculateur 4. La jauge 2 est agencée de manière à permettre de déterminer la quantité de carburant présent dans le réservoir, par exemple le volume de carburant présent dans le réservoir. Il peut s'agir d'une échelle permettant de déterminer la hauteur de la surface libre du carburant dans le réservoir. De préférence, cette jauge est du type électrique et est directement reliée au calculateur 4 grâce à une liaison 3. Le calculateur 4 comprend notamment une mémoire non volatile 5 pour stocker des données et des moyens de calcul 8 de mise en oeuvre de certaines étapes du procédé d'estimation selon l'invention dont un mode d'exécution est décrit plus loin. Le calculateur 4 comprend aussi des moyens logiciels 9 pour régir le fonctionnement du dispositif d'estimation de façon à exécuter le procédé de détection selon l'invention. Ces moyens logiciels comprennent notamment des programmes informatiques. Le calculateur 4 peut aussi comprendre différentes entrées reliées à différents autres capteurs utiles au contrôle moteur, notamment une boucle de richesse 7. Il peut aussi comprendre différentes sorties pour piloter différents actionneurs de contrôle du moteur. Le principe de l'invention est d'utiliser les informations de quantité de carburant et de concentration en éthanol présents dans un réservoir MS\REN041FR.dpt avant un ajout de carburant pour estimer la concentration en éthanol du carburant dans le réservoir après un ajout. Grâce aux informations de quantité de carburant ajouté et de concentrations minimale et maximale en éthanol du carburant susceptible d'être ajouté, il est alors possible d'estimer la concentration en éthanol du carburant après ajout, en particulier en déterminant une borne inférieure et une borne supérieure de la concentration en éthanol du carburant. Ces bornes inférieure et supérieure sont alors avantageusernent utilisées pour se prémunir de toute dérive du calcul de concentration en éthanol du carburant, le calcul étant basé sur la boucle de richesse. Ainsi, dès que la valeur calculée de la concentration en éthanol du carburant sort de l'intervalle défini par les deux bornes évoquées précédemment, elle est remplacée par la valeur de la borne la plus proche. Un mode de réalisation préféré du procédé d'estimation selon l'invention est décrit ci-après en référence à la figure 2. Dans une première étape 110, le calculateur 4 gérant notamment l'injection est réveillé, par exemple suite à une activation des organes du véhicule commandé par un utilisateur sur une clé ou une carte de contact. Dans une deuxième étape 120, les valeurs de différents paramètres stockées dans la mémoire non volatile 5 du calculateur sont lues. Notamment, la valeur courante de quantité de carburant dans le réservoir enregistrée lors de l'arrêt précédent du moteur (avant ajout) Niveau_arrêt, la valeur de concentration d'éthanol dans le carburant contenu dans le réservoir (avant ajout) Taux arrêt, la valeur de borne inférieure de la valeur de concentration en éthanol du carburant après ajout Borne_min et la valeur de borne supérieure de la valeur de concentration en éthanol du carburant après ajout Borne_max. Toutes MS\REN041 FR.dpt ces valeurs ont été enregistrées en mémoire lors de l'arrêt du moteur suite à une phase de fonctionnement antérieure du véhicule. Dans une étape 130, on teste si le moteur démarre. Si tel n'est pas le cas, on boucle sur cette étape. Dans le cas contraire, on passe à une étape 140. Dans l'étape 140, on lit l'information de quantité de carburant Niveau_dém fournie par la jauge 2. Dans une étape 150, on teste s'il y a eu un ajout de carburant dans le réservoir en comparant les valeurs des paramètres de quantité de carburant Niveau_arrêt et Niveau_dém. Si les paramètres de quantité de carburant Niveau_arrêt et Niveau_dém sont sensiblement égaux (ou si leur différence est inférieure à un seuil prédéterminé), on considère qu'il n'y a pas eu d'ajout de carburant dans le réservoir et on utilise, jusqu'à l'arrêt du moteur, dans une étape 180, les bornes inférieure et supérieure de concentration de carburant définies auparavant pour limiter la valeur calculée de concentration en éthanol qui est utilisée dans les logiques de contrôle du moteur. Au contraire, si les paramètres de quantité de carburant Niveau_arrêt et Niveau_dém sont différents (ou si leur différence est supérieure à un seuil prédéterminé), c'est que du carburant a été ajouté. Aussi, dans une étape 160, on calcule une nouvelle valeur de borne inférieure de la valeur de concentration en éthanol du carburant après ajout Borne_min et une nouvelle valeur de borne supérieure de la valeur de concentration en éthanol du carburant après ajout Borne_max qui sont stockées en mémoire. De préférence, on calcule aussi une valeur moyenne, par exemple pondérée, de ces deux valeurs. Cette valeur moyenne de concentration présente un bon compromis de qualité de fonctionnement MS\REN041FR.dpt du moteur et est donc de suite utilisée pour le contrôle moteur. Ceci en connaissance des erreurs maximales acceptables pour chaque carburant se trouvant potentiellement dans le réservoir. Ainsi, on a très rapidement une valeur de concentration en éthanol acceptable utilisée par la logique de contrôle du moteur. Le calcul des bornes de concentration en éthanol du carburant repose sur les formules suivantes : Niveau arrêt x Taux_arrêt + (Niveau_dém - Niveau_arrêt)x Taux_min Borne_min = ù +Offset_min Niveau dém Niveau arrêt x Taux_arrêt + (Niveau_dém - Niveau_arrêt)x Taux_max Borne_max = ù + Offset_max Niveau dém avec : Borne_min : la valeur de borne inférieure de la valeur de concentration en éthanol du carburant dans le réservoir, Borne_max : la valeur de borne supérieure de la valeur de concentration en éthanol du carburant dans le réservoir, Niveau_arrêt : la valeur de quantité de carburant dans le réservoir avant ajout, Taux_arrêt : la valeur de concentration en éthanol du carburant dans le réservoir avant ajout, Niveau_dém : la valeur de quantité de carburant dans le réservoir après ajout, Taux_min : la valeur de concentration minimum en éthanol de la fraction de carburant ajoutée, Taux_max : la valeur de concentration maximum en éthanol de la fraction 25 de carburant ajoutée, Offset_min : une première valeur de décalage, et Offset_max : une deuxième valeur de décalage. MS\REN041 FR.dpt Les valeurs de concentration minimum Taux_min en éthanol de la fraction de carburant ajoutée et de concentration maximum Taux_max en éthanol de la fraction de carburant ajoutée sont des valeurs de paramètres stockées en mémoire dans le dispositif d'estimation en fonction du marché auquel le véhicule est destiné. Par exemple, pour un véhicule destiné au marché européen actuel, on affectera au paramètre Taux_min la valeur 0% (correspondant à la concentration en éthanol de l'essence classique) et au pararnètre Taux_max la valeur 85% (correspondant à la concentration en éthanol du carburant disponible le plus riche en éthanol). Cependant, pour un véhicule destiné au marché brésilien actuel, on affectera au paramètre Taux_min la valeur 0% (correspondant à la concentration en éthanol de l'essence classique) et au paramètre Taux_max la valeur 100% (correspondant à la concentration en éthanol du carburant disponible le plus riche en éthanol). Les valeurs de décalage Offset_min et Offset_max sont ajoutées pour tenir compte des imprécisions de mesure, notamment de la jauge à carburant. La valeur du paramètre Offset_min est négative ; elle est par exemple comprise entre -5% et 0% dans l'hypothèse où les concentrations sont exprimées en pourcentage. La valeur du paramètre Offset_max est positive ; elle est par exemple comprise entre 0% et 5% dans l'hypothèse où les concentrations sont exprimées en pourcentage. Dès les calculs effectués, les nouvelles bornes inférieures et supérieures sont appliquées et la valeur moyenne de concentration est utilisée par le contrôle moteur, dans une étape 170. Dans une étape 190, on teste si un algorithme de détermination de la 30 concentration en éthanol est mis en oeuvre, par exemple un algorithme MS\REN041 FR.dpt basé sur la boucle de richesse. Si tel n'est pas le cas, on boucle sur cette étape 190. Dans le cas contraire, on passe à une étape 200 dans laquelle on ne tient plus compte de la valeur moyenne de concentration en éthanol du carburant, l'algorithme de détermination de la concentration en éthanol, par exemple basé sur la boucle de richesse, étant prioritaire. Cependant, on continue à borner les valeurs calculées de concentration en éthanol du carburant grâce aux bornes inférieure et supérieure précédemment définies. Dans une étape 210, on teste si le moteur est arrêté. Si tel n'est pas le cas, on boucle sur cette étape. Dans le cas contraire, on passe à une étape 220. Dans cette étape 220, la valeur courante de quantité de carburant dans le réservoir Niveau_arrêt, la valeur de concentration d'éthanol dans le carburant contenu dans le réservoir Taux_arrêt, la valeur de borne inférieure de la valeur de concentration en éthanol du carburant Borne_min et la valeur de borne supérieure de la valeur de concentration en éthanol du carburant Borne_max sont enregistrées en mémoire avant la mise en sommeil du calculateur. Grâce au procédé selon l'invention, il est ainsi possible de borner dynamiquement la valeur calculée de la concentration d'éthanol contenue dans le carburant afin d'éviter qu'une valeur de concentration d'éthanol incohérente soit prise en compte dans les logiques de contrôle moteur. II permet donc de : - borner au plus juste la valeur du paramètre de concentration d'éthanol dans le carburant. On évite ainsi à cette variable, très importante dans le MS\REN041 FR.dpt fonctionnement moteur, de prendre des valeurs incohérentes avec la physique et l'historique du véhicule. - calculer immédiatement après la détection du remplissage du réservoir une valeur moyenne de concentration en éthanol du carburant présentant un bon compromis de qualité de fonctionnement lorsqu'elle est utilisée comme variable de contrôle moteur. Les procédé et dispositif d'estimation selon l'invention ont été décrits appliqués à l'estimation de la concentration en éthanol d'un carburant dans un réservoir de véhicule automobile. Cependant, les procédé et dispositif selon l'invention peuvent évidemment être appliqués à l'estimation de la concentration de tout composant de tout fluide dans tout réservoir. MS\REN041 FR.dpt Revendications : 1. Procédé d'estimation de la concentration d'un composant d'un fluide (6) contenu dans un réservoir (1) suite à un ajout de fluide dans ce réservoir, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : détermination d'une valeur de quantité de fluide ajouté dans le réservoir, - utilisation de la valeur de quantité de fluide ajouté dans le réservoir, d'une valeur de quantité de fluide contenu dans le réservoir avant ajout, d'une valeur de concentration du composant contenu dans le réservoir avant ajout et d'une donnée sur la nature du fluide ajouté pour calculer au moins une valeur estimée de la concentration du composant dans le fluide contenu dans le réservoir après ajout. 2. Procédé d'estimation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la donnée sur la nature du fluide ajouté comprend les valeurs extrêmes de concentration du composant dans le fluide susceptible d'être ajouté. 3. Procédé d'estimation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préliminaire de détermination de la valeur de quantité de fluide contenu dans le réservoir avant ajout et une étape préliminaire de détermination de la valeur de concentration du composant contenu dans le réservoir avant ajout. 4. Procédé d'estimation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'au moins une valeur estimée de la concentration du composant dans le fluide contenu dans le MS\REN041 FR.dptréservoir après ajout comprend une borne inférieure et/ou une borne supérieure de la valeur de concentration. 5. Procédé d'estimation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le calcul de la borne inférieure est effectué selon la formule suivante : Niveau arrêt x Taux_arrêt + (Niveau_dém - Niveau_arrêt)x Taux min Borne_min = ù ù +Offset min Niveau dém avec : Borne_min : la valeur de borne inférieure de la valeur de 10 concentration du composant dans le fluide dans le réservoir après ajout, Niveau_arrêt : la valeur de quantité de fluide dans le réservoir avant ajout, Taux arrêt : la valeur de concentration du composant dans le fluide 15 dans le réservoir avant ajout, Niveau_dém : la valeur de quantité de fluide dans le réservoir après ajout, Taux min : la valeur de concentration minimum du composant dans la fraction de fluide ajoutée, et 20 Offset_min : une première valeur de décalage. 6. Procédé d'estimation selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le calcul de la borne supérieure est effectué selon la formule suivante : Niveau arrêt x Taux_arrêt + (Niveau_dém - Niveau_arrêt)x Taux_max 25 Borne_max = ù +Offset max avec : Borne_max : la valeur de borne supérieure de la valeur de concentration du composant dans le fluide dans le réservoir après 30 ajout, MS\REN041FR.dpt Niveau jémNiveau_arrêt : la valeur de quantité de fluide dans le réservoir avant ajout, Taux arrêt : la valeur de concentration du composant dans le fluide dans le réservoir avant ajout, Niveau_dém : la valeur de quantité de fluide dans le réservoir après ajout, Taux max : la valeur de concentration maximum du composant dans la fraction de fluide ajoutée, et Offset max : une deuxième valeur de décalage. 7. Procédé d'estimation selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'au rnoins une valeur estimée de la concentration du composant dans le fluide contenu dans le réservoir après ajout comprend une moyenne, éventuellement pondérée, des bornes inférieure et supérieure de la valeur de concentration. 8. Procédé d'estimation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide est un carburant d'un moteur thermique, notamment un moteur thermique de véhicule automobile. 9. Procédé d'estimation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composant est un alcool, notamment 25 l'éthanol. 10. Dispositif d'estimation (10) de la concentration d'un composant d'un fluide (6) contenu dans un réservoir (1) suite à un ajout de fluide dans ce réservoir, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens 30 matériels (2, 3, 4, 5, 8) et logiciels (9) de mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes. MS\REN041 FR.dpt 11. Dispositif d'estimation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens matériels comprennent une jauge (2) de quantité de fluide. 12. Véhicule automobile comprenant un dispositif d'estimation (10) selon la revendication 10 ou 11. MS\REN041 FR.dpt