Brevet FR3005694A1 — publié le 20141121

PROCEDE DE CONTROLE DU TAUX D'ALCOOL DANS UN CARBURANT UTILISE PAR UN MOTEUR A ALLUMAGE COMMANDE DE TYPE FLEX Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte au domaine du contrôle d'un moteur à allumage commandé pouvant fonctionner avec différents mélanges de carburants essence et alcool. Arrière-plan technologique Les moteur dit flex sont des moteurs prévus pour utiliser un carburant de type essence, éthanol, ou mélange essence / éthanol dans des proportions variables d'un remplissage du réservoir à un autre. Pour ce type de moteur, connu par exemple du document US20100101548A1,ou du document JP2010013958, l'évaluation du taux d'alcool dans le carburant est nécessaire pour adapter les paramètres liés au contrôle moteur : masse de carburant injectée' avance à l'allumage, estimateurs (par exemple des températures à l'échappement)...Pour évaluer le taux d'alcool dans le carburant, le moteur peut embarquer un capteur disposé sur la ligne de carburant ou un estimateur. Une erreur sur l'évaluation du taux d'alcool implique que les quantités de carburant injectées ne correspondent pas à la masse d'air admise ce qui induit une dérive de richesse du mélange et peut également causer des problèmes d'avance à l'allumage inadéquates ou de dérive des estimateurs utilisant cette information. Un moyen de vérifier la pertinence du taux d'alcool mesuré ou estimé est de vérifier la dérive de facteurs de correction de composant mécanique moteur, tel que l'injecteur ou la position de la distribution variable, dont le réglage influence la performance de la combustion. Ces facteurs de correction sont prévus normalement que pour compenser la dispersion de fabrication ou le vieillissement de ces composants moteur et leur évolution est attendue sur une plage de valeur déterminée. En cas de dérive de richesse induite par une erreur sur le taux d'alcool, les facteurs de correction sont modifiés de sorte à compenser non seulement la dérive de richesse liée à la production ou au vieillissement du composant mais aussi celle liée à l'erreur sur le taux d'alcool. Les facteurs de correction peuvent alors prendre une valeur en dehors de sa plage de valeur attendue. En comparant leurs valeurs à des seuils correspondant à leur évolution attendue, on peut identifier si le taux d'alcool est imprécis. Cependant, évaluer si le taux d'alcool est plausible à partir de ces facteurs de correction n'est pas toujours adéquat. En effet, leur mise à jour s'effectue au cours de procédures d'apprentissage dont la convergence est trop lente ou partielle par rapport à la durée disponible en cours de fonctionnement du moteur pour diagnostiquer le taux d'alcool. Un but de la présente invention est de proposer un procédé permettant de contrôler la pertinence du taux d'alcool de manière plus rapide et plus fiable que l'art antérieur et permettant de s'affranchir de surveiller les facteurs de correction prévus pour compenser la dispersion de fabrication ou le vieillissement de ces composants moteur. Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de contrôle du taux d'alcool dans un carburant utilisé par un moteur à allumage commandé de type flex, comprenant, en cours de fonctionnement du moteur : - une étape de détermination du taux d'alcool du carburant utilisé par le moteur, - une étape de détermination d'une grandeur représentative de la quantité de carburant injecté pour faire fonctionner le moteur, caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape de détermination, pour le taux d'alcool déterminé, d'une grandeur représentative de référence de la quantité de carburant à injecter pour faire fonctionner le moteur, - une étape de comparaison de la grandeur représentative de la quantité de carburant injecté avec celle de référence, - une étape d'indication d'un taux d'alcool déterminé erroné lorsque l'étape de comparaison révèle un écart entre la grandeur représentative de la quantité de carburant injecté avec celle de référence supérieur à un seuil déterminé. De préférence, la grandeur représentative de la quantité de carburant est le temps d'injection. De préférence encore, le procédé comprend une étape de normalisation du temps d'injection du carburant injecté pour faire fonctionner le moteur relativement à des conditions de référence déterminées. De préférence encore, le temps d'injection normalisé (T, 1 est obtenu par la relation : norm, Riref Pref VAPini Tinorm ' T inj RI )/APinj ref Avec : T,norm le temps d'injection normalisé du carburant injecté, Tin], le temps d'injection du carburant injecté en fonctionnement RI, le remplissage de fonctionnement, Rlref, le remplissage dans les conditions de référence, (Pref, la richesse de référence, 9, la richesse de fonctionnement, APinj, la différence entre la pression d'injection de carburant et la pression du milieu dans lequel est réalisée l'injection en fonctionnement, APinj ref, la différence entre la pression d'injection de carburant et la pression du milieu dans lequel est réalisée l'injection dans les conditions de référence. De préférence encore, le procédé comprend une étape de détermination d'une moyenne du temps d'injection normalisé. Dans une variante, le procédé comprend une étape d'acquisition du temps d'injection normalisé. Dans une variante encore, la mise en oeuvre de procédé est conditionnée à la réalisation d'un ensemble de conditions requises de fonctionnement du moteur. De préférence, l'ensemble des conditions requises comprend : - Un régime moteur stable, - Une charge moteur stable, - Une boucle de régulation de richesse active, - Une richesse égale à richesse de consigne, - Une température moteur dans une plage déterminée, - Une température d'air dans une plage déterminée. De préférence, lorsque le taux d'alcool (Tx_Eth) dans le carburant utilisé par le moteur est déterminé par un estimateur par apprentissage, l'ensemble des conditions requises comprend de plus : - Aucun apprentissage demandé ou en cours du taux d'alcool (Tx_Eth). De préférence encore, lorsque le moteur est équipé d'un canister l'ensemble des conditions requises comprend de plus : - Une purge canister inactive depuis un délai déterminé. Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : - La figure 1 est un schéma de principe d'un moteur à allumage commandé de type flex et de son contrôle moteur. - La figure 2 présente sous forme de logigramme un mode de réalisation préféré du procédé de l'invention. - La figure 3 est un graphique présentant en fonction du taux d'éthanol contenu dans l'essence, l'évolution de la durée d'injection de référence. Description détaillée La figure 1 présente un schéma de principe d'un moteur flex prévu pour utiliser un carburant de type essence, alcool, ou un mélange essence / alcool de proportion variable. On prendra comme exemple classique d'alcool utilisé de l'éthanol. Le moteur comprend un bloc 1 moteur, une ligne 2 d'admission d'air, une ligne 3 d'échappement des gaz brûlés. Le moteur comprend encore une ligne 4 d'alimentation en carburant. Le bloc 1 moteur comprend au moins un cylindre 5 dans lequel se réalise la combustion. Sur la figure 1, quatre cylindres sont représentés, mais le moteur peut en posséder un nombre différent. La ligne d'alimentation 4 en carburant comprend, pour chaque cylindre 5, un injecteur 6 de carburant. Sur la figure 1 est représenté un moteur dit à injection directe car l'injecteur est implanté dans le cylindre, toutefois dans une variante le moteur peut également être à injection indirecte, l'injection du carburant s'effectuant classiquement dans ce cas en amont du cylindre, dans la ligne d'admission. La ligne 4 d'alimentation en carburant comprend un capteur 7 de taux d'éthanol. Le taux d'éthanol peut également être déterminé par un module d'estimation 22 qui remplace le capteur 7 de taux d'éthanol. La ligne 2 d'admission comprend encore une vanne 8 de contrôle du débit d'air admis. Dans le cas d'un moteur suralimenté, la ligne 2 d'admission peut comprendre également un compresseur 9 de turbocompresseur. Le compresseur 9 est relié classiquement à une turbine 10 disposée dans la ligne 3 d'échappement. La ligne 3 d'échappement peut comprendre un ou plusieurs organes 11 de dépollution des gaz d'échappement tels que par exemple un filtre à particules, un catalyseur, .... La ligne 3 d'échappement peut encore comprendre une ou plusieurs sondes 12, 12' de richesse par exemple disposées en amont et en aval de l'organe de dépollution, amont et aval étant ici définis relativement au sens d'écoulement des gaz d'échappement dans la ligne 3 d'échappement. Le moteur comprend aussi des moyens de contrôle moteur, non représentés. Les moyens de contrôle moteur comprennent un module de remplissage 13 qui détermine la masse d'air admise et un module 14 de calcul d'avance qui détermine l'instant de commande d'allumage à appliquer à la bougie d'allumage 15. Le module de remplissage 13 et le module de calcul d'avance utilisent comme information d'entrée un couple moteur C de consigne. Les moyens de contrôle moteur comprennent aussi un module 16 de détermination des températures d'échappement. Le module 16 de détermination des températures d'échappement utilise comme information d'entrée le remplissage et le calcul d'avance. Les moyens de contrôle moteur comprennent encore un module 18 de régulation de richesse en aval de l'organe 11 de dépollution. Le module 17 de régulation utilise comme données d'entrée la richesse mesurée en aval de l'organe 11 de dépollution par la sonde de richesse 12' ainsi que la consigne de richesse aval déterminée au module 17. Les moyens de contrôle moteur comprennent encore un module 20 de régulation de richesse en amont de l'organe 11 de dépollution. Le module 20 de régulation utilise comme données d'entrée la richesse mesurée en amont de l'organe 11 de dépollution par la sonde de richesse 12, la consigne de richesse amont déterminée au module 19 ainsi qu'une dérive de richesse, qui peut être égale à un écart entre une richesse mesurée et une richesse de consigne en provenance du module 18 de régulation de richesse en aval de l'organe 11 de dépollution. Les moyens de contrôle moteur comprennent encore un module 21 de calcul d'injection qui détermine le temps d'injection à appliquer aux injecteurs 6 de carburant. Le module 21 de calcul d'injection utilise comme données d'entrée le remplissage, la consigne de richesse amont en provenance du module 19 ainsi facteur correctif issu du module 20 de régulation de richesse en aval de l'organe 11 de dépollution. Le temps d'injection est corrigé en continu par la régulation de richesse. La connaissance du juste taux d'alcool dans le carburant utilisé par le moteur est nécessaire pour un bon fonctionnement des différents modules présentés. Afin de déterminer si le taux d'alcool déterminé ou estimé dans le carburant utilisé par le moteur est plausible on met en oeuvre le procédé de l'invention. La figure 2 présente sous forme de logigramme un mode de réalisation préféré du procédé de l'invention. Dans ce mode préféré, le procédé de l'invention permet de déterminer si l'information taux d'alcool est juste ou erronée en utilisant le temps d'injection acquis dans des conditions de fonctionnement stables et lorsque la régulation de richesse est active. Ce temps d'injection acquis est comparé à un temps d'injection obtenu dans des conditions de référence. Plus précisément, en référence à la figure 2, les étapes principales de la procédure sont les suivantes : A l'étape 200, on détermine le taux d'éthanol, Tx Eth, utilisé par le moteur à allumage commandé. Le taux d'éthanol, Tx Eth, est déterminé par mesure dans le cas d'un moteur équipé d'un capteur 7 d'éthanol ou par un estimateur 22 (figure 1). A l'étape 203, on détermine le temps d'injection, Tinj, courant pour faire fonctionner le moteur. La grandeur temps d'injection est une grandeur qui est représentative de la quantité de carburant. Le temps d'injection, Tinj, traduit la quantité de carburant injecté en fonctionnement, déterminé dans le module 21 de calcul d'injection. A l'étape 207, on détermine, pour le taux d'éthanol, Tx Eth, déterminé à l'étape 203, un temps d'injection de référence pour faire fonctionner le moteur. Le temps d'injection de référence traduit la quantité de carburant à injecter dans des conditions de référence (moteur nominal, taux d'alcool parfaitement connu,...). A l'étape 208, on compare d'injection, Tinj, courant au temps d'injection de référence. A l'étape 209, on indique que le taux d'éthanol, Tx Eth, déterminé à l'étape 203, est erroné lorsque l'étape 208 de comparaison révèle un écart entre le temps d'injection, Tinj, courant et le temps d'injection de référence supérieur à un seuil déterminé. Le seuil est de préférence un écart de quelque pourcent de la valeur de temps d'injection de référence, correspondant à une tolérance de dispersion de fabrication ou à un vieillissement du composant, par exemple +/- 5 à 7%. Afin d'exploiter les temps d'injection mesurés dans d'autres conditions de fonctionnement que celle de référence et donc d'élargir la plage de fonctionnement moteur où le contrôle peut être établi, il est prévu une étape 204 de normalisation du temps d'injection, Tinj, pour se ramener aux conditions de référence. Le temps d'injection normalisé, Tinorm, peut se déterminer par la relation suivante : Rire f (Pr f \/APin; Tni RI e x/ p A nj ref Avec : Tinorm, le temps d'injection normalisé du carburant injecté, -fini, le temps d'injection du carburant injecté en fonctionnement, RI, le remplissage de fonctionnement, c'est-à-dire la masse d'air admise en fonctionnement, 15 RIref, le remplissage dans les conditions de référence, (Pref, la richesse de référence, 9, la richesse de fonctionnement, APinj, la différence entre la pression d'injection de carburant et la pression du milieu dans lequel est réalisée l'injection en fonctionnement, 20 APinj ref, la différence entre la pression d'injection de carburant et la pression du milieu dans lequel est réalisée l'injection dans les conditions de référence. Les conditions de référence peuvent être choisies de sorte à correspondre pour un moteur nominal à un point de fonctionnement courant, par exemple avec un remplissage de référence, Rlref, correspondant à un remplissage moyen, une richesse de référence, 25 (pref, correspondant à la stoechiométrie, une pression d'injection de carburant de l'ordre de 200 bars. Afin d'obtenir un résultat plus stable, on peut prévoir une étape 205 de détermination d'une moyenne du temps d'injection normalisé, Tinorm sur plusieurs observations. Tinorm La figure 3 présente en fonction du taux d'éthanol contenu dans l'essence l'évolution du temps d'injection de référence (courbe 30) et permet d'illustrer graphiquement le procédé de l'invention. Dans cet exemple, à un taux d'alcool contenu dans l'essence, Tx_Eth déterminé ou estimé à l'étape 203 (figure 2) correspond un temps d'injection de référence, Tinj ref. Le temps d'injection normalisé, Tinorm, déterminé à l'étape 204 est dans cet exemple en dehors des limites de temps d'injection dues à une dispersion de fabrication ou à un vieillissement du composant et matérialisées par les courbes enveloppes 31 et 32. Afin d'améliorer la fiabilité du procédé, on peut prévoir une étape 206 d'acquisition du temps d'injection normalisé, Tinorm I et une étape 210 de vérification d'un état de stabilité de fonctionnement du moteur. Cette étape de 210 de vérification comprend un ensemble 201 de conditions requises de stabilité et une étape 202 de vérification de la réalisation de la condition requises. De préférence l'ensemble de conditions requises comprend : - Un régime moteur stable, c'est-à-dire une variation du régime moteur en fonction du temps inférieure à un seuil déterminé, - Une charge moteur stable, c'est-à-dire une variation de la quantité d'air admise par le moteur en fonction du temps inférieure à un seuil déterminé, - Une boucle de régulation de richesse active, - Une richesse mesurée égale à la richesse de consigne, - -Une température moteur dans une plage déterminée, - -Une température d'air dans une plage déterminée. Lorsque le moteur est équipé d'un canister, l'ensemble de requises comprend de plus - Une purge canister inactive depuis un délai déterminé, qui peut être ajustable. Lorsque le taux d'alcool, Tx Eth, dans le carburant utilisé par le moteur est déterminé par un estimateur par apprentissage, l'ensemble des conditions requises comprend de plus : - Aucun apprentissage demandé ou en cours du taux d'alcool. Ainsi la mise en oeuvre du procédé de l'invention est conditionnée à la réalisation de l'ensemble de ces conditions requises. Le procédé de l'invention est largement simplifié par rapport à l'état de l'art et permet de couvrir un grand nombre de défauts capteur ou liés à l'apprentissage du taux d'alcool qui sont à l'origine d'un taux d'alcool erroné : Capteur bloqué ou dérive du capteur Apprentissage par l'estimateur du taux d'alcool non-réalisé, Apprentissage par l'estimateur du taux d'alcool partiel et reprise de la dérive de richesse résiduelle par les paramètres d'adaptation moteur. Le procédé est plus simple et plus fiable car il est basé sur la surveillance d'un seul paramètre, le temps d'injection qui est corrigé en continu par la régulation de richesse. Toute erreur d'adaptation du moteur est donc reprise par la régulation de richesse. Le diagnostic est plus fiable. Le procédé n'est pas réalisé en surveillant les facteurs de correction prévus pour compenser la dispersion de fabrication ou le vieillissement de composants moteur. Il peut donc être réalisé avant que ceux-ci n'aient convergé vers leurs valeurs définitives, donc plus rapidement. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit précédemment. Dans une variante, le temps injection n'est pas la seule grandeur représentative de la quantité de carburant pouvant être utilisée dans le procédé de l'invention. On peut choisir de corriger par la régulation de richesse la masse de carburant en amont du calcul du temps d'injection ou le temps d'injection directement. REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle du taux d'alcool dans un carburant utilisé par un moteur à allumage commandé de type flex, comprenant, en cours de fonctionnement du moteur : - une étape de détermination (200) du taux d'alcool (Tx_Eth) du carburant utilisé par le moteur, - une étape de détermination (203) d'une grandeur représentative de la quantité de carburant injecté pour faire fonctionner le moteur, caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape de détermination (207), pour le taux d'alcool (Tx_Eth) déterminé, d'une grandeur représentative de référence de la quantité de carburant à injecter pour faire fonctionner le moteur, - une étape de comparaison (208) de la grandeur représentative de la quantité de carburant injecté avec celle de référence, - une étape d'indication (209) d'un taux d'alcool (Tx_Eth) déterminé erroné lorsque l'étape de comparaison (208) révèle un écart entre la grandeur représentative de la quantité de carburant injecté avec celle de référence supérieur à un seuil déterminé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur représentative de la quantité de carburant est le temps d'injection. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (204) de normalisation du temps d'injection (Tinj) du carburant injecté pour faire fonctionner le moteur relativement à des conditions de référence déterminées. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le temps d'injection normalisé (T, 1 est obtenu par la relation : (Tinorm) Rlref f r f '/APin; Tingi RI ep ' A nj ref Avec : Tinorm, le temps d'injection normalisé du carburant injecté, -fini, le temps d'injection du carburant injecté en fonctionnement TinormRI, le remplissage de fonctionnement, RIref, le remplissage dans les conditions de référence, (Pref, la richesse de référence, 9, la richesse de fonctionnement, APinj, la différence entre la pression d'injection de carburant et la pression du milieu dans lequel est réalisée l'injection en fonctionnement, APinj ref la différence entre la pression d'injection de carburant et la pression du milieu dans lequel est réalisée l'injection dans les conditions de référence. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (205) de détermination d'une moyenne du temps d'injection normalisé (Tinorm)- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (206) d'acquisition du temps d'injection normalisé (Tinorm)- 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa mise en oeuvre est conditionnée à la réalisation d'un ensemble de conditions requises de fonctionnement du moteur. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'ensemble des conditions requises comprend : - Un régime moteur stable, - Une charge moteur stable, - Une boucle de régulation de richesse active, - Une richesse égale à richesse de consigne, - Une température moteur dans une plage déterminée, - Une température d'air dans une plage déterminée. 9. Procédé selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que lorsque le taux d'alcool (Tx Eth) dans le carburant utilisé par le moteur estdéterminé par un estimateur par apprentissage, l'ensemble des conditions requises comprend de plus : - Aucun apprentissage demandé ou en cours du taux d'alcool (Tx Eth). 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que lorsque le moteur est équipé d'un canister l'ensemble des conditions requises comprend de plus : - Une purge canister inactive depuis un délai déterminé.