Brevet FR2928454A1 — publié le 20090911

La présente invention concerne un procédé d'étalonnage d'un système de mesure de la quantité d'air admis dans un moteur thermique. L'invention concerne encore un procédé de mesure de la quantité d'air d'admis dans un moteur thermique, un système de mesure de la quantité d'air admis dans un moteur thermique et un procédé de fonctionnement d'un tel système de mesure. Les futures normes anti-pollution vont imposer aux constructeurs automobiles d'améliorer le contrôle moteur. Pour cela, il est nécessaire de connaître précisément les quantités d'air fournies aux chambres de combustion du moteur. A cette fin, il est utilisé des débitmètres d'air mesurant le débit d'air alimentant le moteur. Les systèmes de contrôle moteur nécessitent notamment une connaissance précise de la masse de gaz enfermée dans la chambre de combustion pendant les phases de compression et de détente. Cette grandeur doit être connue aussi bien en régime stationnaire qu'en régime transitoire. Les cartographies utilisées jusqu'à présent ne permettent pas une telle connaissance. La connaissance de cette grandeur est notamment importante pour limiter les fumées émises par le moteur lors de transitoires de charge ou pour faire fonctionner le moteur avec le bon taux de gaz d'échappement recirculés (ou EGR). Les débitmètres d'air actuellement utilisés sur les moteurs sont peu précis, notamment pour les forts débits. De plus, il peut exister une grande dispersion d'un débitmètre à un autre. De nouvelles technologies de débitmètres notamment basées sur des principes ultrasonores permettraient d'obtenir des mesures suffisamment précises. Cependant, ces débitmètres sont très coûteux. MS\REN064FR.dpt On connaît de la demande JP 20044176644 un système associant un débitmètre d'air, un capteur de pression dans un collecteur d'admission et un capteur de pression dans un cylindre du moteur pour déterminer les différences de quantité d'air admises dans les différentes chambres de combustion du moteur et pour commander la levée des soupapes d'admission pour corriger ces différences. On connaît aussi de la demande FR 2 886 678 un procédé de contrôle d'un moteur Diesel dans lequel on utilise des capteurs de pression pour mesurer le bruit dans les chambres de combustion du moteur, puis dans lequel on compare le bruit de combustion à une valeur de référence et enfin dans lequel on modifie un paramètre d'injection pour diminuer le bruit de combustion. Le but de l'invention est de fournir un procédé d'étalonnage d'un débitmètre permettant d'obvier aux inconvénients identifiés précédemment et permettant d'améliorer les procédés de mesure de débit d'air connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un procédé d'étalonnage d'un débitmètre simple, efficace et permettant de s'affranchir de l'utilisation d'un débitmètre précis dont le coût est élevé. Le procédé permet en outre de s'affranchir de problèmes de dispersion pouvant exister entre un premier débitmètre monté sur un premier moteur et un deuxième débitmètre monté sur un deuxième moteur. Ainsi, les marges de sécurité utilisées dans le contrôle moteur peuvent être abaissées. Par conséquent, la baisse de ces marges de sécurité permet d'augmenter la performance des moteurs ou de limiter les coûts de post traitement. Le procédé selon l'invention permet d'étalonner un système de mesure de quantité d'air admis dans un moteur thermique. Le système présente une caractéristique déterminant une valeur de quantité d'air admis dans MS\REN064FR.dpt le moteur en fonction d'une grandeur physique d'un premier type. Le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend, pour un point de fonctionnement, les étapes suivantes : détermination d'une première valeur de quantité d'air admis grâce à la caractéristique, détermination d'une deuxième valeur de quantité d'air admis grâce à une mesure de bruit de combustion, modification de la caractéristique en fonction des première et deuxième valeurs de quantité d'air admis. La grandeur physique du premier type peut être une grandeur électrique, notamment une tension électrique. L'étape de modification de la caractéristique peut être de nature à faire coïncider les première et deuxième valeurs de quantité d'air admis. L'étape de modification de la caractéristique peut comprendre l'addition d'une valeur constante. Le procédé peut comprendre une étape d'enregistrement, dans une mémoire, de données définissant la caractéristique après sa modification. La mesure de la quantité d'air admis peut être une mesure de débit d'air admis. Le procédé de fonctionnement selon l'invention régit le fonctionnement d'un système de mesure de quantité d'air admis dans un moteur thermique. Le système présente une caractéristique déterminant une valeur de quantité d'air admis dans le moteur en fonction d'une grandeur physique d'un premier type. Le procédé est caractérisé en ce qu'il met MS\REN064FR.dpt périodiquement en oeuvre une phase d'étalonnage définie par le procédé d'étalonnage défini précédemment. Une phase d'étalonnage peut être mise en oeuvre à chaque fois qu'un 5 point de fonctionnement prédéfini du système de mesure est détecté. Le procédé de mesure selon l'invention permet de mesurer la quantité d'air admis dans un moteur thermique. II est caractérisé en ce qu'il comprend une phase de mise en oeuvre du procédé de fonctionnement 10 défini précédemment. Selon l'invention, le système de mesure de quantité d'air admis dans un moteur thermique est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens matériels et logiciels de mise en oeuvre du procédé d'étalonnage défini 15 précédemment et/ou de mise en oeuvre du procédé de fonctionnement défini précédemment et/ou de mise en oeuvre du procédé de mesure défini précédemment. Le moteur thermique selon l'invention comprend un système de mesure 20 de quantité d'air admis défini précédemment. Le véhicule automobile selon l'invention comprend un moteur thermique défini précédemment. 25 Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, un mode de réalisation d'un système selon l'invention pour mesurer la quantité d'air admis dans un moteur thermique et un mode d'exécution d'un procédé d'étalonnage d'un tel système. 30 La figure 1 est un schéma d'un moteur thermique équipé d'un mode de réalisation d'un système de mesure selon l'invention pour mesurer la quantité d'air admis dans le moteur thermique. MS\REN064FR.dpt La figure 2 est un diagramme représentant, en fonction du débit d'air admis dans un moteur, les variations du bruit de combustion. La figure 3 est un diagramme représentant, en fonction du débit d'air admis dans un moteur, les variations d'un signal de tension électrique fourni par un débitmètre. La figure 4 est un ordinogramme d'un mode d'exécution du procédé 10 d'étalonnage d'un système de mesure de la quantité d'air admis dans un moteur. Le moteur thermique 1 représenté à la figure 1 comprend un système 30 de mesure de quantité d'air admis. 15 Le moteur est du type à combustion interne : il comprend un piston 8 mobile dans un cylindre 11 et entraînant un vilebrequin 10 par l'intermédiaire d'une bielle 9. Une culasse comprend un dispositif 3, 4 d'admission de gaz frais dans une chambre de combustion 7 et un 20 dispositif 5 d'échappement des gaz d'échappement. Le moteur est en outre équipé de capteurs permettant d'assurer son bon fonctionnement. Par exemple, le moteur peut comprendre un capteur 13 de mouvement de vilebrequin et un capteur de température 15 des gaz d'échappement dont les sorties attaquent un calculateur 14 gérant le fonctionnement du 25 moteur, et en particulier le fonctionnement des systèmes d'injection et d'allumage (dans le cas d'un moteur à allumage commandé). Comme évoqué précédemment, le moteur thermique comprend aussi un système 30 de mesure de la quantité d'air admis dans le moteur, en 30 particulier de mesure du débit d'air admis dans le moteur. Le système comprend un débitmètre 2, un capteur 6 de bruit de combustion et un MS\REN064FR.dpt calculateur. Le calculateur peut par exemple consister en des circuits du calculateur 14 dédiés à ce système de mesure, le débitmètre et le capteur fournissant des signaux de mesure à ce calculateur. Le capteur de bruit de combustion peut comprendre un ou plusieurs capteurs de pression de chambre de combustion et/ou un ou plusieurs accéléromètres. Le débitmètre fournit en sortie un signal d'un premier type, par exemple de tension électrique. Chaque valeur de ce signal est convertie en une valeur de quantité d'air admis dans le moteur par exemple au niveau du calculateur. Cette conversion est assurée par une caractéristique 23 représentée à la figure 3. Cette caractéristique peut consister en des valeurs discrètes 24 de correspondance entre débit d'air et tension issue du débitmètre et entre lesquelles la conversion est assurée par interpolation linéaire ou, plus généralement, par interpolation polynômiale. Le calculateur comprend notamment des moyens logiciels de mise en oeuvre des procédés objets de l'invention, c'est-à-dire permettant de régir le fonctionnement du système 30 de mesure conformément aux procédés objets de l'invention. En particulier, il comprend des moyens logiciels de mise en oeuvre de chacune des étapes des procédés objets de l'invention et des moyens logiciels permettant d'articuler logiquement et/ou temporellement ces étapes les unes aux autres. Ces moyens logiciels peuvent notamment comprendre des programmes informatiques. Selon l'invention, le principe du procédé d'étalonnage du système de 30 mesure de quantité d'air admis dans le moteur repose sur l'utilisation d'une relation existant entre le bruit de combustion et le débit d'air admis MS\REN064FR.dpt dans le moteur. II est possible d'estimer une valeur de bruit à partir d'une pression de chambre de combustion ou d'un spectre de cette pression ou d'une vibration du moteur ou d'un spectre de cette vibration et d'en déduire de manière précise le débit d'air admis dans le moteur. En effet, il existe une relation (représentée à la figure 2) donnant le débit d'air admis dans le moteur en fonction du bruit de combustion. En utilisant cette relation (qui peut être une fonction affine 20 construite par régression linéaire à partir de données discrètes), il est ensuite possible de modifier la caractéristique permettant la conversion des valeurs du signal du premier type en des valeurs de débit de gaz admis dans le moteur. Pour mesurer le bruit de combustion, on peut notamment procéder comme décrit dans la demande FR 06/55419. On peut alternativement utiliser toute autre méthode. Un exemple de mode d'exécution du procédé d'étalonnage selon l'invention est décrit ci-après en référence à la figure 4. Dans une première étape 100, le procédé d'étalonnage débute ; celui-ci est par exemple mis en oeuvre alors que le moteur fonctionne. Dans une deuxième étape 110, le procédé reconnait un point de fonctionnement particulier, par exemple un point de fonctionnement 25 prédéfini du moteur ou un point de fonctionnement prédéfini du système de mesure de quantité d'air, dans lequel une procédure d'étalonnage doit être mise en oeuvre. De préférence, on définira un nombre de point de fonctionnement balayant l'ensemble de la plage de fonctionnement du débitmètre. Par exemple, on peut fixer cinq points de fonctionnement. 30 MS\REN064FR.dpt Dans une troisième étape 120, on mesure le bruit de combustion comme expliqué plus haut. En parallèle, on mesure à l'aide du débitmètre une première valeur de débit d'air admis dans le moteur. La mesure du bruit de combustion est réalisée sur Nct cycles thermodynamiques et sur Ncy cylindres dans le moteur. Dans les cas où Nct ou Ncy n'est pas égal à 1, on effectue une moyenne sur les différentes mesures réalisées pour déterminer la valeur de bruit à prendre en compte. Toutes les formules de calcul usuel de moyenne peuvent être utilisées. Par exemple, dans cette étape, le débitmètre fournit une grandeur de 3 volts. Par l'utilisation de la caractéristique évoquée précédemment, on obtient une valeur de débit d'air de 210 kg/h. Dans une quatrième étape 130, on déduit du bruit de combustion mesuré une deuxième valeur de débit d'air admis dans le moteur. Par exemple 15 dans cette étape le débit d'air mesuré est de 200 kg/h. Dans une cinquième étape 140, si les première et deuxième valeurs ne correspondent pas, on modifie la caractéristique permettant la conversion des valeurs du signal du premier type en des valeurs de débit de gaz 20 admis dans le moteur. Cette modification peut par exemple reposer sur l'addition (algébrique) d'une constante, pour déplacer horizontalement ou verticalement la courbe 23 représentative de la caractéristique. Toute autre modification alternative ou complémentaire de la caractéristique est envisageable. Dans l'exemple précédent, la caractéristique est modifiée 25 de manière à ce qu'à une valeur de tension de 3 volts corresponde désormais une valeur de débit de 200 kg/h. Dans une sixième étape 150, des données définissant cette caractéristique modifiée sont stockées en mémoire, par exemple dans le 30 calculateur. MS\REN064FR.dpt15 A l'issue de cette sixième étape, le procédé est terminé. Il peut néanmoins boucler sur la première étape 100. L'invention porte aussi sur un procédé de fonctionnement d'un système de mesure de quantité d'air admis dans un moteur thermique mettant périodiquement en oeuvre une phase d'étalonnage définie par le procédé d'étalonnage objet de l'invention ainsi que sur un procédé de mesure de quantité d'air admis dans un moteur thermique comprenant une phase de mise en oeuvre d'un tel procédé de fonctionnement. L'invention permet de rendre plus précis les mesures de débits d'air admis dans un moteur thermique et permet notamment de s'affranchir des dérives des débitmètres actuellement utilisés ou des dispersions des débitmètres actuellement utilisés. L'invention peut être appliquée indifféremment aux moteurs essence comme aux moteurs Diesel. MS\REN064FR.dpt Revendications : 1. Procédé d'étalonnage d'un système (30) de mesure de quantité d'air admis dans un moteur thermique (1), le système présentant une caractéristique déterminant une valeur de quantité d'air admis dans le moteur en fonction d'une grandeur physique d'un premier type, caractérisé en ce qu'il comprend, pour un point de fonctionnement, les étapes suivantes : détermination d'une première valeur de quantité d'air admis grâce à la caractéristique, détermination d'une deuxième valeur de quantité d'air admis grâce à une mesure de bruit de combustion, modification de la caractéristique en fonction des première et deuxième valeurs de quantité d'air admis. 2. Procédé d'étalonnage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur physique du premier type est une grandeur électrique, notamment une tension électrique. 3. Procédé d'étalonnage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de modification de la caractéristique est de nature à faire coïncider les première et deuxième valeurs de quantité d'air admis. 4. Procédé d'étalonnage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape de modification de la caractéristique comprend l'addition d'une valeur constante. 5. Procédé d'étalonnage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'enregistrement, dans MS\REN064FR.dpt 10une mémoire, de données définissant la caractéristique après sa modification. 6. Procédé d'étalonnage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la mesure de la quantité d'air admis est une mesure de débit d'air admis. 7. Procédé de fonctionnement d'un système (30) de mesure de quantité d'air admis dans un moteur thermique (1), le système présentant une caractéristique déterminant une valeur de quantité d'air admis dans le moteur en fonction d'une grandeur physique d'un premier type, caractérisé en ce qu'il met périodiquement en oeuvre une phase d'étalonnage définie par le procédé d'étalonnage selon l'une des revendications précédentes. 8. Procédé de fonctionnement selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une phase d'étalonnage est mise en oeuvre à chaque fois qu'un point de fonctionnement prédéfini du système de mesure est détecté. 9. Procédé de mesure de quantité d'air admis dans un moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comprend une phase de mise en oeuvre du procédé de fonctionnement selon la revendication 7 ou 8. 25 10. Système (30) de mesure de quantité d'air admis dans un moteur thermique (1), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens matériels (2, 6, 14) et logiciels de mise en oeuvre du procédé d'étalonnage selon l'une des revendications 1 à 6 et/ou de mise en oeuvre du procédé de fonctionnement selon la revendication 7 ou 8 30 et/ou de mise en oeuvre du procédé de mesure selon la revendication 9. MS\REN064FR.dpt20 11. Moteur thermique (1) comprenant un système de mesure de quantité d'air admis selon la revendication 10. 12. Véhicule automobile comprenant un moteur thermique (1) selon la 5 revendication précédente. MS\REN064FR.dpt