Brevet FR2910552A1 — publié le 20080627

PROCEDE DE COMMANDE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. La présente invention concerne la commande des moteurs de véhicules à combustion interne, qu'ils soient à essence ou diesel, à injection de carburant directe ou indirecte et quel que soit le nombre de cylindres. Dans le fonctionnement actuel des moteurs à combustion interne il existe des dispersions entre les quantités injectées d'un cylindre par rapport à un autre cylindre, on parle de dispersion poste à poste. Ces dispersions relatives proviennent des différences de fabrication des composants du moteur et de leur vieillissement. Ces écarts engendrent des vibrations, du bruit, une surconsommation de carburant et une augmentation des émissions de polluants. On connaît des stratégies intégrées dans les calculateurs de contrôle moteur destinées à corriger les dispersions de débit injecté par chacun des injecteurs d'un moteur à combustion interne. Ces stratégies corrigent les dispersions poste à poste par la mesure de la durée nécessaires au vilebrequin du moteur pour parcourir une fenêtre angulaire déterminée et liée à la combustion d'un cylindre. La comparaison des durées de parcours des fenêtres angulaires liées aux combustions de chaque cylindres permet de corriger la quantité injectée dans chaque cylindres afin d'égaliser ces durées et d'égaliser les quantités injectées. Une telle stratégie est divulguée dans la publication EP-A-1065363. Ces stratégies sont dépendantes des dispersions et des dérives mécaniques qui modifient la cinématique du moteur. Ainsi, la durée de parcours par le vilebrequin d'une fenêtre angulaire déterminée évolue en 2910552 - 2 fonction des frottements moteur et n'est donc plus représentative de la quantité de carburant réellement injectée. La correction poste à poste réalisée grâce à ces stratégies est alors erronée car elle ne prend pas en compte ces phénomènes. 5 De plus les stratégies actuelles n'intègrent pas l'influence de la torsion du vilebrequin et l'influence des forces d'inerties dues aux masses en translation (mouvement des pistons par exemple) sur la mesure de la durée angulaire de parcours d'une fenêtre déterminée. Ces stratégies ne 10 fonctionnent pas au-delà de 3000 tours/minute car les phénomènes de torsion et d'inertie croissent avec le régime moteur et ne sont plus négligeable à ces vitesses de rotation. La présente invention propose, entre autre chose, de résoudre les 15 inconvénients de l'art antérieur. Dans ce but, l'invention propose un procédé de contrôle d'un moteur à combustion interne comportant q cylindres caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape d'élaboration d'une valeur nominale de consigne Anom pour commander un injecteur du moteur, - une étape d'estimation du couple gaz moyen Cmes[Ci] généré dans chaque cylindre du moteur, - une étape de calcul d'une valeur d'erreur Er[Ci] du cylindre Ci à partir du couple gaz moyen Cmes[Ci] mesuré et de la valeur nominale de consigne Anom, - une étape de correction de la valeur de consigne Anom[Ci] de l'injecteur Ci en fonction de la valeur de l'erreur Er[Ci]. 20 25 30 2910552 - 3 Le procédé selon l'invention pourra présenter au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes: - Anom est élaborée à l'aide d'une cartographie et est fonction du point de fonctionnement du moteur. 5 - si la valeur nominale de consigne Anom est un débit, on convertit le couple gaz moyen Cmes[Ci] généré dans chaque cylindre du moteur en une valeur de débit d'injection Qinj[ci] correspondante, ou on convertit la valeur nominale de consigne Anom en une valeur de couple correspondante Cnom. 10 - la correction de la valeur de consigne Anom[Ci] de l'injecteur Ci est donnée par une relation de la forme : ( dEr[Ci] Anom[Ci] = Anom + J k. Er[Ci]dt +kd + k Er[Ci] dt p ou par une relation de la forme ( dEr[Ci] Anom[Ci] = J kiEr[Ci]dt+kd +kEr[Ci] dt p 15 avec : kti , kti gain intégral d'un régulateur proportionnel intégral dérivé, gain dérivé d'un régulateur proportionnel intégral dérivé kp , kp gain proportionnel d'un régulateur proportionnel intégral dérivé. - l'étape d'élaboration d'une valeur de consigne nominale Anom comporte 20 une étape d'estimation et d'enregistrement du couple gaz moyen Cmes[Ci] produit par chacun des cylindres Ci du moteur, une étape de comparaison de la valeur du couple Cmes[Ci] de chacun des cylindres Ci à une valeur de couple Creg, une étape de sélection d'un cylindre Ciref produisant le couple Cref le plus proche de Creg comme cylindre de 25 référence, une étape de calcul d'une grandeur nominale de consigne de couple Anom en fonction de la valeur de Cref. - la correction de la valeur de consigne Anom[Ci] de l'injecteur Ci est donnée par une relation de la forme : 2910552 -4 Anom[Ci] = Cref + f k. Er[Ci]dt+kd dEr dt[Ci] +kpEr[Ci] ou de la forme : dEr[Ci] Anom[Ci] k;Er[Ci]dt+k~, dt +kpEr[Ci] avec : k, , k; gain intégral d'un régulateur proportionnel intégral dérivé 5 kd kd' gain dérivé d'un régulateur proportionnel intégral dérivékp , kp gain proportionnel d'un régulateur proportionnel intégral dérivé. - l'étape d'élaboration d'une valeur nominale de consigne Anom comporte une étape d'estimation du couple gaz moyen produit par chacun des cylindre Ci du moteur, une étape de calcul (85) d'une moyenne Cmoy des 10 couples gaz moyen produits par chacun des cylindres Ci du moteur, une étape de calcul d'une valeur nominale de consigne de couple Anom en fonction de la valeur de Cmoy. - la valeur du couple moyen de référence Cmoy est donnée par la relation 15 Ck=2(Ck_,+Cp) (El) Cmoy = Ck dans laquelle Ç est la moyenne glissante du couple gaz moyen estimé à l'instant k, k étant l'instant où l'estimation du couple gaz moyen Cp produit par une combustion dans le cylindre p est terminée. - la valeur du couple moyen de référence Cmoy est donnée par la relation 20 suivante : 1 1 m(n+l) C,z = 2 (Cnù1 ± m 1c, p'=m.n Cmoy = Cn 25 dans laquelle, Cp' est une valeur de couple estimé, p' comptabilise le nombre entier de combustions consécutives depuis l'initialisation du calcul 2910552 -5 de C,, , et 0 REVENDICATIONS 1) Procédé de contrôle d'un moteur à combustion interne comportant q cylindres et une unité de commande électronique (26) caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape (31,73,89) d'élaboration d'une valeur nominale de consigne Anom pour commander un injecteur du moteur, - une étape (37,49,67,75,85,91) d'estimation du couple gaz moyen Cmes[Ci] généré dans chaque cylindre du moteur, - une étape (41,53,61,77,93) de calcul d'une valeur d'erreur Er[Ci] du cylindre Ci à partir du couple gaz moyen Cmes[Ci] estimé et de la valeur de consigne Anom, - une étape (41,55,63,79,95) de correction de la valeur de consigne Anom[Ci] de l'injecteur Ci en fonction de la valeur de l'erreur Er[Ci]. 2) Procédé de contrôle selon la revendication précédente caractérisé 20 en ce que la valeur nominale de consigne Anom est élaborée à l'aide d'une cartographie et est fonction du point de fonctionnement du moteur. 3) Procédé de contrôle selon la revendication précédente, caractérisé 25 en ce que si la valeur nominale de consigne Anom est un débit, on convertit le couple gaz moyen Cmes[Ci] généré dans chaque cylindre du moteur en une valeur de débit d'injection Qinj[ci] correspondante, ou on convertit la valeur nominale de consigne Anom en une valeur de couple correspondante Cnom. 10 15 30 2910552 -25- 4) Procédé de contrôle d'un moteur à combustion interne selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que la correction de la valeur de consigne Anom[Ci] de l'injecteur Ci est donnée par une relation de la forme : ( dEr[Ci] 5 Anom[Ci] = Anom + J k. Er[Ci]dt +kd + k Er[Ci] dt p ou par une relation de la forme ( dEr[Ci] Anom[Ci] = J k;Er[Ci]dt +kd + kEr[Ci] dt p avec : kti , kti gain intégral d'un régulateur proportionnel intégral dérivé kd kd gain dérivé d'un régulateur proportionnel intégral dérivé kp , kp gain proportionnel d'un régulateur proportionnel intégral dérivé. 5) Procédé de contrôle selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape d'élaboration d'une valeur de consigne nominale (Anom) comporte : - une étape d'estimation (67) et d'enregistrement du couple gaz moyen Cmes[Ci] produit par chacun des cylindres Ci du moteur, - une étape (71) de comparaison de la valeur du couple Cmes[Ci] de chacun des cylindres Ci à une valeur de couple Creg, - une étape de sélection (71) d'un cylindre Ciref produisant le couple Cref le plus proche de Creg comme cylindre de référence, - une étape de calcul (73) d'une grandeur nominale de consigne de couple Anom en fonction de la valeur de Cref. 25 2910552 -26- 6) Procédé de contrôle d'un moteur à combustion interne selon la revendication précédentes caractérisé en ce que la correction de la valeur de consigne Anom[Ci] de l'injecteur Ci est donnée par une relation de la forme : r dEr[Ci] Anom[Ci] = Cref +J k, Er[Ci]dt +kd dt +kEr[Ci] ou par une relation de la forme : Anom[Ci] = J k;Er[Ci]dt +kd dEr Ci] + kpEr[Ci] 10 avec : k, , k; gain intégral d'un régulateur proportionnel intégral dérivé kd kd gain dérivé d'un régulateur proportionnel intégral dérivé kp , kp gain proportionnel d'un régulateur proportionnel intégral dérivé 15 7) Procédé de contrôle selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape d'élaboration d'une valeur nominale de consigne Anom comporte: une étape d'estimation (85) du couple gaz moyen produit par chacun des cylindre Ci du moteur, une étape de calcul (85) d'une moyenne Cmoy des couples gaz moyen produits par chacun des cylindres Ci du moteur, une étape de calcul (89) d'une valeur nominale de consigne de couple Anom en fonction de la valeur de Cmoy. 20 25 2910552 - 27 - 8) Procédé de contrôle d'un moteur à combustion interne selon la revendication précédente caractérisé en ce que la valeur du couple moyen de référence Cmoy est donnée par la relation : Ck = 2 (Ck-1 + Cp ) (E1) Cmoy = Ck 5 dans laquelle Ck est la moyenne glissante du couple gaz moyen estimé à l'instant k, k étant l'instant où l'estimation du couple gaz moyen Cp produit par une combustion dans le cylindre p est terminée. 10 9) Procédé de contrôle d'un moteur à combustion interne selon la revendication 7 caractérisé en ce que la valeur du couple moyen de référence Cmoy est donnée par la relation suivante : 1 1 m n+1) Cn = 2 ~Cn-1 + C'p') Cmoy = C,, dans laquelle, Cp' est une valeur de couple estimé, p' comptabilise le nombre entier de combustions consécutives depuis l'initialisation du calcul de Cä , et 0 10) Procédé de contrôle d'un moteur à combustion interne selon la revendication 7 caractérisé en ce que la valeur du couple moyen de référence Cmoy est donnée par la relation : q Cmoy =ùcp q p=1 15 2910552 -28- Cmoy est alors la moyenne arithmétique des couples des cylindres du moteur au cycle thermodynamique précédent, et Cmoy est calculé pour tous les cycles moteur. 5 11)Procédé de contrôle d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 5 à 8 caractérisé en ce que la correction de la valeur de consigne Anom[Ci] de l'injecteur Ci est donnée par une relation de la forme : dEr[Ci] Anom[Ci] = Areg + f k, Er[Ci]dt + kd dt +kpEr[Ci] 10 ou par une relation de la forme : dEr[Ci] Anom[Ci] = f k;Er[Ci]dt+kd dt +kpEr[Ci] avec : Areg, consigne de couple ou de débit élaboré par l'unité de 15 commande électronique pour piloter les injecteurs, k, , k; gain intégral d'un régulateur proportionnel intégral dérivé kd kd gain dérivé d'un régulateur proportionnel intégral dérivé kp , kp gain proportionnel d'un régulateur proportionnel intégral dérivé 20 12) Procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, au cours de ou des étapes d'estimation (37,49,67,75,85,91), on utilise un capteur de position 16 pour détecter le déplacement des motifs d'une cible solidaire d'un élément du moteur mobile en rotation, et l'estimation du couple 25 gaz moyen généré dans chaque cylindre du moteur est donné par une relation du type : 2910552 -29-[Cgaz,0 Jt =1g. J dans laquelle : ak,J flk,J + a0,, k=qi - [Cgaz,o]i est le couple gaz moyen du cylindre i au cours d'un cycle de combustion, -Nk,j est une fonction de. et/ou de a, respectivement durée et vitesse de passage du motif Dk en face du capteur. - ak,j est un coefficient de pondération de la durée associé au motif Dk, - ao 1 est une variable dépendant du régime moyen du moteur au premier ordre, - q; et r; désignent respectivement le numéro du premier motif et le numéro du dernier motif perçus par le capteur de position (2) au cours de la combustion du cylindre i définissant la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur associé à la combustion du cylindre i, - 8i est un coefficient de pondération. 13) Procédé de contrôle d'un moteur à combustion interne selon la 20 revendication précédente caractérisé en ce que l'estimation du couple est donné par l'une quelconque des relations : [Cgazoj=akwk+ao OU [Cgazo=akAtk+ao k=lt k=Rt dans lesquelles : - [Cgaz,o]i est le couple gaz moyen du cylindre i au cours 25 d'un cycle de combustion, 5 10 15 5 10 2910552 -30- - wk est la vitesse de passage du motif Dk en face du capteur, est la durée instantanée de passage du motif Dk en face du capteur de position, - est le coefficient de pondération de la vitesse du motif Dk dépendant au moins d'un paramètre de fonctionnement du moteur, -est une variable dépendant au moins d'un paramètre de fonctionnement du moteur, - q; et r; désignent respectivement le numéro du premier motif et le numéro du dernier motif perçus par le capteur de position au cours de la combustion du cylindre i définissant la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur associé à la combustion du cylindre i. 15