Brevet FR2914953A1 — publié le 20081017

La présente invention concerne un procédé de régulation d'un mélange carburant/comburant dans une chambre de combustion. Afin de pouvoir contrôler l'injection d'un carburant dans une chambre de combustion telle que pour un moteur à combustion interne, il est commun d'utiliser une régulation qui comprend au moins une sonde binaire de type Lambda et dont le signal de sortie permet d'évaluer si le rapport carburant/comburant est dit "pauvre" ou "riche". En d'autres termes, la sonde binaire de type Lambda permet à moindre coût de délivrer un état d'information sur la richesse du mélange carburant/comburant et donc est un moyen de régulation de l'apport du carburant dans la chambre de combustion. La Figure 1 représente un dispositif simplifié pour lequel le procédé précédent est applicable. A l'entrée d'une chambre de combustion CC, un injecteur INJ couplé à une alimentation électronique de contrôle ETC permet d'enrichir (ou par extension d'appauvrir) le mélange en carburant et donc de modifier le rapport carburant/comburant dans la chambre de combustion CC. Une sortie de la chambre de combustion est prévue afin de diriger les gaz issus de la combustion ou toute émission de post-combustion vers un catalysateur CAT. En amont du catalysateur CAT, une sonde binaire de type Lambda LAM est positionnée au niveau de la sortie de la chambre de combustion CC afin de mesurer l'état du mélange carburant/comburant (symbolisé par un signal p/r par la suite) sortant de ladite chambre de combustion CC. Cet état est ainsi transmis via un signal de sortie p/r de la sonde à une unité de commande-moteur CTRL qui peut alors, suivant un besoin d'enrichissement en carburant, activer l'injecteur INJ pour une injection de carburant ou non si un appauvrissement en carburant est requis. Cette commande-moteur CTRL joue donc le rôle d'une boucle de régulation entre la sortie et l'entrée de la chambre de combustion, plus précisément entre la sonde Lambda LAM et l'injecteur INJ. La commande-moteur CTRL délivre ainsi un signal de contrôle fLAM permettant d'adapter le taux d'injection de carburant autour d'un seuil prédéfini pour une combustion donnée. Ainsi, le signal de contrôle permet par exemple une adaptation dans un domaine de Al- 10% autour du seuil de base lié à une combustion optimale. Le signal de contrôle fLAM joue donc le rôle d'un signal de modulation de la combustion. Plus précisément, tel que la figure 2 le montre, un procédé connu de régulation du rapport carburant/comburant dans une chambre de combustion (ou de ses émissions en sortie) peut être décrit de la façon suivante: -le rapport carburant/comburant est évalué au moyen d'un signal de sortie p/r (aussi nommé signal de Nernst ) provenant d'au moins une sonde binaire de type Lambda et mesurant le dit rapport suivant deux états binaires : "appauvri" ou "enrichi", - le signal de sortie p/r est transmis dans une boucle de régulation qui, en fonction du signal de sortie p/r, génère un signal de contrôle fLAM destiné à adapter 5 l'injection de carburant dans la chambre de combustion, - pendant un intervalle de temps entre deux états binaires de bascule du signal de sortie p/r, le signal de contrôle fLAM est généré sous une vitesse d'intégration constante (ou à courts intervalles de temps réguliers entre les deux états de bascule), de façon à ce que le signal de contrôle fLAM possède une composante intégrante 10 I = 11, 12 (aussi nommée I-share ) à pente constante qui réponde à un enrichissement (cas où I = 11, pendant une durée t3 - t0) ou un appauvrissement (cas où 1 = 12) en carburant dans le mélange carburant-comburant. La composante d'intégration I a donc un effet technique majeur sur la régulation du rapport carburant/comburant. Afin de mieux comprendre la corrélation entre le signal de contrôle fLAM et le 15 signal de sortie binaire p/r en sortie de la sonde-Lambda, la figure 2 expose leurs profils respectifs selon un axe des temps commun et durant plusieurs cycles (ou intervalles de temps) correspondant à l'injection ou non en carburant et donc à un enrichissement ou un appauvrissement du rapport carburant/comburant. La partie intégrante I de pente constante du signal de contrôle fLAM est représentée pour une première injection de 20 carburant, après et jusqu'à ce que le signal de la sonde Lambda p/r indique que le mélange était et reste dans un état pauvre TOO_P en carburant (cas 1 = 11 pendant une durée t3 - t0). La vitesse d'intégration liée à la composante intégrante I du signal de contrôle fLAM est donc fixée (ou constante) de façon à être adaptée pour obtenir un apport continu en carburant dans un tel intervalle de temps donné. A l'inverse, le signal de 25 la sonde Lambda p/r peut indiquer un état enrichi en carburant TOO_R auquel cas les étapes précédentes d'apport en carburant seront bloquées durant un nouveau cycle. Le signal de contrôle fLAM possède aussi d'autres caractéristiques techniques qui, principalement dans le cadre de cette invention, ne seront pas abordées pour des raisons de clarté. A titre d'exemple succinct, il peut aussi comprendre des états 30 transitoires (entre deux états de bascule binaires du signal de sortie du type p/r de la sonde Lambda) qui peuvent s'avérer abrupts (pics à forts gradients). Ceci peut perturber le profil de combustion, par exemple par augmentation de la consommation de carburant ou inversement par insuffisance en apport de carburant. Contre ces sauts (aussi nommés Pjump ), un état de la technique WO 2006/040236 propose de compenser ces états 35 transitoires abrupts par des contre-états de transition dynamiquement adaptée. Concernant la composante intégrante I à l'opposé des sauts précédents, aucun aspect d'optimisation dynamique ne semble encore avoir être apporté à la vue d'une combustion idéale, en particulier pour que le catalysateur traite le bon taux des émissions de post-combustion. A l'inverse de sondes Lambda de type proportionnel ou linéaire qui offrent un ajustement affiné autour d'un point de fonctionnement souhaité pour la combustion, la sonde binaire de type Lambda ne délivre ainsi que les deux états d'enrichissement TOO_R ou d'appauvrissement TOO_P du mélange carburant/comburant. Toutefois, l'invention propose d'éviter l'usage d'une sonde Lambda de type proportionnel ou linéaire qui s'avère plus coûteuse qu'une sonde binaire. Un but de la présente invention est de permettre, au moyen d'au moins une simple sonde Lambda binaire, une régulation dynamique d'un mélange carburant/comburant dans une chambre de combustion, en particulier entre deux états de bascule et opposés issus de ladite sonde Lambda. Ce but est atteint grâce à un procédé de régulation d'un rapport carburant/comburant dans une chambre de combustion, selon lequel : - le rapport carburant/comburant est évalué au moyen d'un signal de sortie (signal de Nernst) d'au moins une sonde binaire de type Lambda mesurant ledit rapport, - le signal de sortie est transmis dans une boucle de régulation qui, en fonction du signal de sortie, génère un signal de contrôle destiné à adapter (ou corriger) une 20 injection d'une quantité de carburant dans la chambre de combustion, - pendant un intervalle de temps compris entre deux (un premier et un deuxième, opposé au premier) états binaires de bascule du signal de sortie, le signal de contrôle est généré sous une vitesse d'intégration constante, de façon à ce que le signal de contrôle possède une composante intégrante constante et, 25 - en adaptant ledit procédé tel que pendant l'intervalle de temps, et brièvement après un premier état de bascule du signal de sortie, le signal de contrôle est généré au moyen d'au moins deux valeurs différentes et chronologiquement décroissantes de la vitesse d'intégration, la régulation d'un mélange carburant/comburant pour une chambre de combustion peut ainsi être dynamiquement contrôlée. 30 En d'autres termes, pour une phase d'enrichissement (cas I = 11 de la figure 2), la vitesse d'intégration est choisie suffisamment élevée au départ de l'état de bascule de dite phase d'enrichissement, puis est réduite à partir d'un laps de temps situé dans la dite phase. Ceci permet de pouvoir augmenter considérablement l'apport en carburant dès le début de la phase d'enrichissement. Ainsi, le mélange carburant/comburant est enrichi de 35 façon plus dynamique par rapport à un procédé pour lequel la composante intégrante a une pente constante entre deux états de bascule (dit intervalle de temps). Afin de pouvoir mettre en oeuvre le présent procédé de régulation, il est donc simplement possible, pendant un premier domaine de l'intervalle de temps très bref, d'accroitre la vitesse d'intégration puis, dans un deuxième domaine de l'intervalle de temps, de la filtrer grâce à un filtre passe-bas pour à nouveau réduire la pente de la composante intégrante. Dans la pratique, il est imposé une valeur de la vitesse d'intégration suffisamment élevée dès le premier état de bascule atteint, qui pourra par la suite (dans l'intervalle de temps) être réduite selon l'invention. A ces fins, pendant un domaine de l'intervalle de temps, la vitesse d'intégration peut être avantageusement réduite par états successifs qui sont par exemple pré- définissables suivant un profil de combustion déterminé au moyen de mesures ou de calibrations. Afin de simplifier cet étagement pendant l'intervalle de temps, un nombre maximum d'états pour réduire la vitesse d'intégration est fixé à l'avance. Ceci évite en particulier toute instabilité de la régulation tout en assurant des phases dynamiques de celle-ci. II est toutefois possible pendant l'intervalle de temps, de réduire la vitesse d'intégration suivant un profil continu, à l'inverse de l'étagement précédemment mentionné. Une combinaison de ces deux méthodes est également possible à des fins d'optimisation de la dynamique. Il est aussi prévu que, avant la fin de l'intervalle de temps d'un enrichissement et au moins jusqu'à ce que un état final de basculement opposé (vers une phase d'appauvrissement en carburant) du signal de sortie soit atteint, la réduction de la vitesse d'intégration soit bloquée ou arrêtée à une valeur fixe. Ainsi, la composante intégrante peut, dans un deuxième domaine final de l'intervalle de temps, revenir à un profil à pente constante afin de ne pas trop ralentir les dernières étapes d'un cycle d'enrichissement. Suivant l'exemple d'un cycle d'enrichissement, la durée usuelle est donc avantageusement réduite, ce qui permet de minimiser, a fortiori, toute insuffisance de conversion catalytique des émissions issues de la chambre de combustion. Grâce à l'invention, la dynamisation (par accélération de l'enrichissement) de la partie intégrante s'avère donc particulièrement avantageuse pour minimiser cet inconvénient. Des exemples de réalisation et d'application sont fournis à l'aide d'une figure. La figure 3 est principalement identique à la Figure 2 afin de représenter le signal de contrôle fLAM de l'injecteur INJ de la Figure 1 en fonction du temps t. Une première phase d'enrichissement est engagée à partir du temps t0, pour laquelle, au niveau de l'activation Act de la sonde Lambda (premier état de bascule du signal de sortie plr), la vitesse d'intégration du signal de contrôle fLAM est choisie suffisamment élevée de façon à pouvoir être réduite dans un domaine ultérieur de l'intervalle de temps (ici continuellement) jusqu'à une certaine valeur prédéfinie correspondant elle-même à un deuxième temps t1. Entre les deux temps tO, t1, la composante intégrante I = 111 a donc une pente relativement plus élevée que celle de la Figure 2 pour I = 11, puis la pente est progressivement réduite jusqu'au deuxième temps t1. Dans le premier domaine tl - t0 de l'intervalle de temps pour un cycle d'enrichissement, une alternative très simple de réalisation pourrait aussi consister à utiliser successivement deux valeurs décroissantes de la vitesse d'intégration du signal de contrôle fLAM. Ceci provoquerait un abaissement étagé de la pente de la composante intégrante I = 111 correspondante. A partir du deuxième temps t1, la réduction de la vitesse d'intégration est arrêtée, ce qui a pour conséquence de ramener la composante intégrante I = 112 à une fonction linéaire du temps t jusqu'à un nouveau basculement du signal de sortie de la sonde Lambda à un troisièrne temps t2. Le deuxième temps t1 est donc significatif d'une transition linéaire Trans_lin du signal de contrôle fLAM dans le procédé de régulation. Afin de pouvoir mieux apprécier un effet technique majeur de l'invention selon la figure 3, la composante intégrante I = 11 de la figure 2 y a aussi été représentée pour une phase d'enrichissement en carburant usuellement effectuée entre les deux temps tO et t3. En comparant les durées respectives des phases d'enrichissement 1 = 11 et I = 111 + 122, il ressort clairement que la durée t2 - tO de la phase selon figure 3 est considérablement réduite vis-à-vis de celle t3 - tO de la figure 2. Ainsi, durant un cycle d'enrichissement, un gain de temps Reduc fort avantageux pour la régulation du rapport carburant/comburant pour une chambre de combustion a été dynamiquement apporté. Afin de pouvoir atteindre cette dynamique de régulation, la commande-moteur CTRL selon la figure 1 sert ainsi de récepteur pour obtenir le signal de sortie p/r de la sonde binaire de type Lambda et comprend un moyen de variation dynamique de type trigger modulable temporellement pour émettre son signal de sortie fLAM qui permet ou non une injection plus affinée de carburant. REVENDICATIONS 1. Procédé de régulation d'un rapport carburant/comburant dans une chambre de combustion comportant les étapes suivantes : - le rapport carburant/comburant est évalué au moyen d'un signal de sortie (p/r) d'au moins une sonde binaire de type Lambda (LAM) mesurant le dit rapport, - le signal de sortie (p/r) est transmis dans une boucle de régulation qui, en fonction du signal de sortie (p/r), génère un signal de contrôle (fLAM) destiné à adapter une injection d'une quantité de carburant dans la chambre de combustion, - pendant un intervalle de temps compris entre un premier et un deuxième état binaire de bascule du signal de sortie (p/r), le signal de contrôle (fLAM) est généré sous 10 une vitesse d'intégration constante, de façon à ce que le signal de contrôle (fLAM) possède une composante intégrante (I) constante, caractérisé en ce que pendant l'intervalle de temps et brièvement après un premier état de bascule du signal de sortie (p/r), le signal de contrôle (fLAM) est généré au moyen d'au moins deux valeurs différentes et chronologiquement décroissantes de la vitesse 15 d'intégration. 2. Procédé selon la revendication 1, pour lequel au niveau du premier état de bascule, la vitesse d'intégration du signal de contrôle (fLAM) est choisie suffisamment élevée de façon à pouvoir être ultérieurement réduite dans un domaine ultérieur de l'intervalle de temps. 20 3. Procédé selon la revendication 2, pour lequel dans le domaine ultérieur de l'intervalle de temps, la vitesse d'intégration est filtrée en passe-bas. 4. Procédé selon une des revendications 1 à 3, selon lequel pendant un premier domaine de l'intervalle de temps, la vitesse d'intégration est réduite par états successifs. 5. Procédé selon la revendication 3, selon lequel pendant l'intervalle de temps, 25 un nombre maximum d'états est fixé pour réduire la vitesse d'intégration. 6. Procédé selon une des revendications 1 à 3, pour lequel pendant l'intervalle de temps, la vitesse d'intégration est réduite suivant un profil continu. 7. Procédé selon une des revendications précédentes, pour lequel avant la fin de l'intervalle de temps et au moins jusqu'à ce qu'un état final de basculement du signal de 30 sortie (p/r) soit atteint, une réduction de la vitesse d'intégration est arrêtée.