FR2874237A1 - Procede et dispositif de gestion d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Abstract

Procédé de gestion d'un moteur à combustion interne (1) selon lequel on modélise une première valeur d'un débit massique d'air alimentant le moteur (1) à partir d'au moins deux paramètres de fonctionnement du moteur (1). On détermine une seconde valeur du débit massique d'air destiné au moteur (1) à partir de la différence de pression de part et d'autre d'un composant (5) d'une alimentation en air (10) du moteur (1), on compare entre elles les deux valeurs du débit massique d'air, et en cas de différence d'amplitude des deux valeurs du débitmètre massique d'air d'une différence supérieure à un seuil prédéfini, on estime qu'il y a un défaut.

Description

Domaine de l'invention

L'invention concerne un procédé de gestion d'un moteur à combustion interne selon lequel on modélise une première valeur d'un débit massique d'air alimentant le moteur à partir d'au moins deux pa- s ramètres de fonctionnement du moteur.

L'invention concerne également un dispositif de gestion d'un moteur à combustion interne selon lequel on prévoit des moyens de modélisation qui modélisent une première valeur d'un débit massique d'air alimentant le moteur à combustion interne à partir d'au moins deux paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne. Etat de la technique On connaît déjà des procédés et dispositifs de gestion d'un moteur à combustion interne selon lesquels on modélise une va-leur du débit massique d'air du moteur à partir d'au moins deux para- mètres de fonctionnement du moteur. Ces deux paramètres de fonctionnement du moteur sont par exemple la pression en amont du volet d'étranglement et la position du volet d'étranglement.

En outre, dans le cas d'un moteur à combustion interne à suralimentation, il est connu qu'une fuite en aval du compresseur de l'alimentation en air du moteur fait baisser la pression de charge (pression d'alimentation). La régulation de pression de charge commande alors la fermeture d'une soupape de dérivation de la turbine dans la conduite des gaz d'échappement du moteur à combustion interne, cette turbine entraînant le compresseur installé dans l'alimentation en air par l'intermédiaire d'un arbre. Cela permet de rétablir une valeur de consigne prédéterminée de la pression d'alimentation. La turbine tourne alors plus rapidement car elle doit également fournir la puissance servant à comprimer l'air de fuite. On risque ainsi un emballement. Dans le cas de moteurs à combustion interne à suralimentation, on utilise habituellement des débitmètres massiques d'air pour mesurer le débit massique d'air alimentant le moteur à combustion interne ou la charge de la chambre de combustion du moteur. Le débitmètre massique d'air installé en aval du compresseur, mesure ainsi la somme de l'air de fuite et de l'air qui finalement alimente le moteur à combustion interne. A l'aide du capteur de pression en amont du volet d'étranglement, qui me- sure la pression de suralimentation et du volet d'étranglement, on peut en outre modéliser le débit massique d'air de l'air qui arrive finalement dans le moteur à combustion interne. Par comparaison du débit massique d'air mesuré par le débitmètre et le débit massique d'air modélisé, on peut reconnaître s'il y a ou non une fuite entre le débitmètre massi- que d'air et le capteur de pression.

Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on détermine une seconde valeur du dé-bit massique d'air destiné au moteur à partir de la différence de pression de part et d'autre d'un composant d'une alimentation en air du moteur, on compare entre elles les deux valeurs du débit massique d'air, et en cas de différence d'amplitude des deux valeurs du débitmètre massique d'air d'une différence supérieure à un seuil prédéfini, on estime qu'il y a un défaut.

L'invention concerne également un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé par des moyens de détermination qui déterminent une seconde valeur du débit massique d'air du moteur à combustion interne à partir de la différence de pression de part et d'autre d'un composant de l'alimentation en air du moteur, des moyens de comparaison pour comparer entre elles les deux valeurs du débit massique d'air, et des moyens de reconnaissance de défaut qui, si les deux valeurs du débit massique d'air ont une amplitude différente de plus d'un seuil prédéfini, reconnaissent un défaut.

Le procédé et le dispositif selon l'invention avec les caractéristiques telles que définies ci-dessus ont l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique de déceler un défaut ou une fuite dans l'alimentation en air dans le cas où il n'y a pas de débitmètre massique d'air mesurant le débit massique d'air dans l'alimentation en air.

La première valeur du débit massique d'air se modélise d'une manière particulièrement simple à partir de la pression dans la conduite d'admission et du régime du moteur (vitesse de rotation du moteur).

On peut également modéliser la première valeur du débit massique d'air de manière simple à partir de la pression régnant dans l'alimentation en air en amont d'un élément de réglage de puissance et du degré d'ouverture de l'élément réglant la puissance.

On augmente la précision de la détermination de la seconde valeur du débit massique d'air si on corrige cette seconde valeur du débit massique d'air.

Cette correction se fait d'une manière particulièrement simple et précise en fonction de la différence entre la première valeur et la seconde valeur du débit massique d'air.

La correction se fait d'une manière particulièrement simple et exacte à l'aide d'une régulation.

On augmente la précision de la détermination de la première valeur du débit massique d'air si cette première valeur du débit massique d'air est corrigée en fonction de la variation de pression dans le temps en amont d'un élément de réglage de puissance dans l'alimentation en air.

Il est également avantageux que les deux valeurs caractérisent le débit massique d'air en des endroits différents de l'alimentation en air. Cela permet ainsi de déceler une fuite entre ces deux points de l'alimentation en air.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après à titre d'exemple à l'aide d'un mode de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion in- terne, - la figure 2 est un diagramme fonctionnel servant à décrire le procédé et le dispositif de l'invention.

Description du mode de réalisation

Selon la figure 1, la référence 1 désigne un moteur à combustion interne qui est par exemple un moteur à essence ou un moteur Diesel. Dans la suite, on supposera à titre d'exemple que le moteur à combustion interne 1 est un moteur à essence. Le moteur à essence 1 comprend un bloc-cylindres 110 à un ou plusieurs cylindres ayant chacun une chambre de combustion. A la figure 1 on a repré- senté schématiquement la chambre de combustion d'un cylindre du bloc 110. Cette chambre de combustion est alimentée en air frais à travers une soupape d'admission non représentée à la figure 1 à partir d'un canal d'alimentation en air 10 encore appelé alimentation en air dans la suite de la description. La direction d'écoulement de l'air frais dans la conduite d'alimentation en air 10 est représentée à la figure 1 par des flèches. L'air frais traverse tout d'abord un filtre à air 5 installé dans la conduite d'alimentation en air 10 qui en élimine la poussière entraînée dans l'air aspiré. Un capteur de différence de pression 55 dé- termine la différence de pression entre l'entrée d'air et la sortie d'air du filtre 5 dans la conduite d'alimentation en air 10 et transmet le résultat de la mesure à la commande de moteur 20. Ces capteurs de différence de pression sont des moyens connus depuis longtemps. En aval du filtre à air 5, la conduite d'alimentation en air 10 est équipée d'un compresseur 45 qui comprime l'air frais fourni au moteur 1. En aval du corn- presseur 15, la conduite d'alimentation en air 10 comporte un capteur de pression 50 mesurant la pression dans la conduite 10 et transmet-tant le résultat de la mesure à la commande de moteur 20. Un élément de réglage de puissance 15 est installé en aval du capteur de pression 50 dans la conduite d'alimentation en air 10; dans cet exemple, cet élément est constitué par un volet d'étranglement. Ainsi, le capteur de pression 50 détecte la pression dans la conduite d'alimentation en air 10 directement en amont du volet d'étranglement 15. Le volet d'étranglement 15 est lui-même commandé par la commande de moteur 20. On supposera à titre d'exemple que le moteur à essence 1 entraîne un véhicule et le conducteur prédéfinit sa demande par l'intermédiaire de la pédale d'accélérateur non représentée à la figure 1; cette demande est convertie par la commande de moteur 20 en une valeur prédéfinie du degré d'ouverture du volet d'étranglement 15.

La commande de moteur 15 demande alors le réglage de ce degré d'ouverture prédéfini du volet d'étranglement 15. L'air comprimé ou le cas échéant l'air frais étranglé qui arrive dans la chambre de combustion est mélangé à du carburant injecté par un injecteur 60. Selon la figure 1, le carburant est injecté directement dans la chambre de combustion par l'injecteur 60. En variante, le carburant peut égale- ment être injecté déjà dans la conduite d'alimentation en air 10 en amont ou en aval du volet d'étranglement 15. L'injecteur 60 est dans ce cas également commandé par la commande de moteur 20 par exemple pour avoir un rapport prédéfini du mélange air/carburant. Le mélange air/carburant obtenu de cette manière est allumé par une bougie d'allumage 65. La bougie d'allumage 65 est également commandée par la commande de moteur 20 pour réaliser par exemple un instant d'allumage défini. Cet instant peut être prédéfini par exemple en fonction de la réserve de couple à régler ou du chauffage d'un éventuel catalyseur installé dans la conduite des gaz d'échappement du moteur 1.

Les gaz d'échappement engendrés par la combustion du mélange air/carburant dans la chambre de combustion sont expulsés dans la conduite des gaz d'échappement 70 à travers une soupape d'échappement non représentée à la figure 1. La direction d'écoulement des gaz d'échappement dans la conduite des gaz d'échappement 70 est également indiquée par des flèches à la figure 1.

Selon la figure 1, la conduite des gaz d'échappement 70 est équipée d'une turbine 75 entraînée par le débit massique des gaz d'échappement dans la conduite des gaz d'échappement 70. La turbine 75 entraîne par un arbre 80 le compresseur 45 servant à comprimer l'air frais fourni au moteur 1. Le compresseur 45, la turbine 75 et l'arbre 90 constituent dans cet exemple de réalisation un turbocompresseur de gaz d'échappement.

La double flèche représentée à la figure 1 entre le volet d'étranglement 15 et la commande de moteur 20 signifie qu'il y a égale- ment transmission d'un signal de retour de charge c'est-à-dire qu'une installation de mesure prévue au niveau du volet d'étranglement 15 par exemple sous la forme d'un potentiomètre, saisit la position du volet d'étranglement 15 et transmet ce signal en retour à la commande de moteur 20. Cette valeur de mesure est également appelée adk. La valeur de pression saisie par le capteur de pression 50 en amont du volet d'étranglement est appelée pvdk. La différence de pression déterminée par le capteur de différence de pression 55 de part et d'autre du filtre à air 5 est appelée dplufi. Une commande d'une dérivation contournant la turbine 75 du turbocompresseur des gaz d'échappement n'a pas été re- présentée à la figure 1 dans un but de simplification.

La figure 2 explicite le procédé et le dispositif selon l'invention à l'aide d'un diagramme fonctionnel permettant une description plus précise. Ce diagramme fonctionnel peut être implémenté sous forme de programme et/ ou sous forme de circuit dans la commande de moteur 20. La différence de pression dplufi mesurée par le capteur de différence de pression 55 est fournie à une unité de détermination 30. Dans cet exemple, cette unité est réalisée sous la forme d'une courbe caractéristique et cette unité convertit la différence de pression dplufi en un débit massique d'air correspondant mslufiuk. La courbe caractéristique 30 décrit ainsi la relation entre la chute de pression dans le filtre à air 5 et le débit massique d'air correspondant traversant le filtre à air 5. Cette courbe caractéristique 30 peut se déterminer par exemple par des essais faits sur un banc d'essais. A la place de la courbe caractéristique 30, on peut également utiliser un champ de caractéristiques contenant non seulement la différence de pression dplufi, mais également d'autres grandeurs d'entrée telles que la température de l'air dans la conduite d'alimentation en air 10 au niveau du filtre à air 5; cette température se mesure par exemple à l'aide d'un capteur de température ou en par-tant de différents paramètres de fonctionnement du moteur à essence 1 par modélisation. La grandeur de sortie du champ de caractéristiques utilisée alors à la place de la courbe caractéristique 30 est de nouveau le débit massique d'air mslufiuk traversant le filtre à air 50; toutefois, comme on tient compte de la température de l'air, ce débit sera beau-coup plus précis. Le champ de caractéristiques peut par exemple se déterminer également par des essais sur un banc d'essais. Le débit massique d'air mslufiuk obtenu de cette manière en fonction de la pression différentielle ou différence de pression dplufi, pour l'air traversant le filtre à air 5 est multiplié dans un premier élément multiplicateur 90 par un coefficient de correction fkmslufi. Le produit de cette multiplica- tion à la sortie du premier élément multiplicateur 90 est ainsi un débit massique d'air corrigé mslufi. Cette correction est également en option et tient compte par exemple de l'augmentation de l'encrassement du filtre à air 5. Un tel encrassement croissant conduit à une augmentation du coefficient de résistance aéraulique du filtre à air 5. La valeur de correction fkmslufi est le signal de sortie d'un intégrateur 85 travaillant très lentement dont l'entrée reçoit la différence entre le débit massique d'air corrigé mslufi et un débit massique d'air modélisé msdk à travers le volet d'étranglement 15. En option on peut corriger ce débit de manière dynamique et le débit massique d'air modélisé corrigé de manière dynamique correspond à la référence msdkk à la figure 2. Le débit massique d'air modélisé msdk à travers le volet d'étranglement 15 est modélisé dans une unité de modélisation 25 en partant de la pression pvdk en amont du volet d'étranglement 15 et de la position c'est-à-dire du degré d'ouverture adk du volet d'étranglement 15. En variante, on peut modéliser le débit massique d'air msdk à travers le volet d'étranglement 15 à partir de la pression dans la conduite d'admission en aval du volet d'étranglement 15 et du régime du moteur 1. La pression dans la con-duite d'admission peut se mesurer par un capteur de pression de con-duite d'admission ou par modélisation en partant de différents paramètres de fonctionnement du moteur à essence 1. Le régime du moteur 1 peut se mesurer par exemple à l'aide d'un capteur de vitesses de rotation installé au niveau du bloc-cylindres 110 mais qui n'a pas été représenté à la figure 1 dans un but de simplification.

Il convient de tenir compte de la relation suivante pour la comparaison du débit massique d'air mslufiuk obtenu à partir de la différence de pression dplufi à travers le filtre à air 5 et du débit massique d'air modélisé msdk à travers le volet d'étranglement 15: la masse d'air fournie au filtre à air 5 est égale à la masse d'air traversant le volet d'étranglement 15 en direction du bloc-cylindres 110 augmentée de la variation de la masse d'air dans le volume appelé réservoir et qui est formé à l'intérieur de la conduite d'alimentation en air 10 entre la sortie du filtre à air 5 et du volet d'étranglement 15. La variation de masse d'air dans ce réservoir est proportionnelle à la variation de pression dpvd/dt dans ce réservoir. La constante de proportionnalité porte la ré- férence K. La variation dans le temps dpvd/dt se détermine à partir du signal de mesure fourni par le capteur de pression 50. Au point d'addition 100, on additionne le débit massique d'air msdk modélisé par l'unité de modélisation 25 à travers le volet d'étranglement 15 et le produit de la constante de proportionnalité K et de la variation de pression dans le temps dpvd/dt dans le réservoir; on obtient ainsi à la sortie de l'additionneur 100, le débit massique d'air msdkk corrigé de manière dynamique. Ce débit massique est comparable à la valeur corrigée mslufi du débit massique d'air. La valeur modélisée et corrigée de manière dynamique en option msdkk du débit massique d'air représente une première valeur du débit massique d'air; la valeur du débit massique d'air obtenue à partir de la différence de pression dplufi avec également une valeur corrigée éventuellement mslufi représente la seconde valeur du débit massique d'air. Un élément de soustracteur 105 retranche la seconde valeur mslufi de la première valeur msdkk du débit massique d'air. La différence obtenue est appliquée à l'entrée de l'intégrateur 85 qui forme ensuite comme cela a été décrit le coefficient de correction ou d'adaptation fkmslufi. Avec ce coefficient, on corrige la dérive de la conversion entre la différence de pression dplufi et le débit massique d'air mslufiuk que l'on en déduit, débit massique qui corres- pond à l'encrassage progressif du filtre à air 5. Ainsi à l'aide du débit massique d'air modélisé et le cas échéant corrigé de manière dynamique msdkk, on peut adapter la conversion de la différence de pression dplufi dans le débit massique d'air mslufiuk.

La constante de proportionnalité K peut se déterminer par exemple en effectuant une série de mesure sur un banc d'essai.

Il est en outre prévu selon l'invention de multiplier la sortie de l'élément soustracteur 105 dans un second élément multiplicateur 95 par le coefficient (-1) pour inverser le signe algébrique de la différence. On a ainsi une différence positive si le débit massique d'air mslufi fourni par le capteur de différence de pression 55 dépasse la va-leur modélisée msdkk. Cette différence inversée est appliquée à un comparateur 35 avec un seuil S. Le comparateur ou élément comparateur 35 comprend une unité de détection d'erreur 40 qui reçoit à la fois la différence inversée de la sortie du second élément multiplicateur 95 et le seuil S. Si la différence inversée à la sortie du second élément multiplicateur 95 dépasse le seuil S, l'unité de détection de défaut 40 émet un signal de défaut E.leck et le transmet par exemple à un dispositif d'affichage permettant de reproduire l'erreur détectée et/ ou à l'unité de fonctionnement de secours qui lance le fonctionnement de secours du moteur 1 par exemple en coupant un ou plusieurs cylindres du bloc- cylindres 110 ou en dernière conséquence, en coupant le moteur 1.

S'il se produit brusquement une fuite par exemple en aval du compresseur 45 et en amont du volet d'étranglement 15, une partie de l'air fourni par le compresseur 45 est évacuée à l'air libre et l'autre partie traverse le volet d'étranglement 15 en direction du bloc-cylindres 110. La somme du débit massique d'air de fuite évacué à l'air libre et du débit massique d'air traversant le volet d'étranglement 15 en direction de la chambre de combustion du bloc-cylindres 110 correspond au débit massique total d'air qui a précédemment traversé le filtre à air 5. Ainsi, à partir de la chute de pression ou de la différence de pression dplufi de part et d'autre du filtre à air 5 et en utilisant toujours la courbe caractéristique 30 du débit massique d'air mslufiuk ou après correction par le coefficient fkmslufi, on détermine le débit massique d'air corrigé mslufi qui représente le débit massique d'air total ayant traversé le filtre à air 5. Le débit massique d'air msdk déterminé en fonction de la pression pvdk en amont du volet d'étranglement 15 et du degré d'ouverture adk du volet d'étranglement 15, débit ayant traversé le volet d'étranglement 15, diffère alors considérablement du débit mas- Bique d'air ayant traversé le filtre à air 5. Dans ce cas, la différence in-versée à la sortie du second élément multiplicateur 95 dépasse le seuil S de sorte que l'on détecte un défaut ou une erreur ou une fuite dans la conduite d'air 10. Pour cela, il faut évidemment choisir de manière appropriée le seuil S. Celui-ci peut par exemple se sélectionner de manière appropriée sur un banc d'essai de façon à tenir compte des tolérances liées à la différence de détermination de la seconde valeur mslufi et de la première valeur msdkk du débit massique d'air que, toute fois, lors-que se produit une fuite dans la conduite d'alimentation en air 10 entre le compresseur 45 et le volet d'étranglement 15, ce seuil sera dans tous les cas dépassé.

Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent de détecter une fuite dans la conduite d'alimentation en air 10 sans utiliser de débitmètre massique d'air.

La progression de l'encrassement du filtre à air 5 se pro-duit normalement de façon lente. C'est pourquoi, l'intégrateur 85 peut être un intégrateur fonctionnant très lentement.

La pression pvdk déterminée par le capteur de pression 50 en amont du volet d'étranglement 15 est en même temps la pression d'alimentation fournie par le compresseur 45.

La position du volet d'étranglement 15 est représentée par l'angle du volet d'étranglement ou degré d'ouverture du volet d'étranglement adk.

La différence considérable entre le débit massique d'air msdk à travers le volet d'étranglement 15 et le débit massique d'air mslufiuk à travers le filtre à air 5 en cas de fuite, ne peut plus se corriger par la correction dynamique K * dpvd/ dt dans l'additionneur 100 car le réservoir décrit précédemment n'existe plus sous cette forme à cause de la fuite et une correction qui appliquerait ce moyen ne donne- rait pas de résultat fiable.

Il est décisif pour la détection d'une fuite, que les deux valeurs du débit massique d'air soient obtenues en des endroits différents de la conduite d'alimentation en air 10 de manière à pouvoir dé- tecter une fuite qui se produirait dans cet intervalle. On peut saisir la différence de pression non pas de part et d'autre du filtre à air, mais également au niveau d'autres composants de la conduite d'alimentation en air par exemple le radiateur d'air de suralimentation. Au lieu de multiplier dans le second élément multiplicateur 95, on peut également utiliser de manière tout à fait générale la différence formée à la sortie de l'élément soustracteur 105.

Le premier élément multiplicateur 90, l'élément sous-tracteur 105 et l'intégrateur 85 réalisent une boucle de régulation ou plus simplement une régulation.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1 ) Procédé de gestion d'un moteur à combustion interne (1) selon lequel on modélise une première valeur d'un débit massique d'air alimentant le moteur (1) à partir d'au moins deux paramètres de fonctionnement du moteur (1), caractérisé en ce qu' on détermine une seconde valeur du débit massique d'air destiné au moteur (1) à partir de la différence de pression de part et d'autre d'un composant (5) d'une alimentation en air (10) du moteur (1), on compare entre elles les deux valeurs du débit massique d'air, et en cas de différence d'amplitude des deux valeurs du débitmètre massique d'air d'une différence supérieure à un seuil prédéfini, on estime qu'il y a un défaut.

2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on modélise la première valeur du débit massique d'air à partir de la pression dans la conduite d'admission et du régime du moteur.

3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on modélise la première valeur du débit massique d'air à partir de la pression dans l'alimentation en air (10) en amont d'un élément de réglage de puissance (15) et à partir du degré d'ouverture de l'élément de réglage de puissance (15).

4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on corrige la seconde valeur du débit massique d'air.

5 ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' on effectue la correction en fonction de la différence entre la première valeur et la seconde valeur du débit massique d'air.

6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu' on effectue la correction par une régulation.

7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on corrige la première valeur du débit massique d'air à partir d'une variation de pression dans le temps en aval d'un élément de réglage de puissance (15) installé dans l'alimentation en air (10).

8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux valeurs caractérisent le débit massique d'air en des endroits différents de l'alimentation en air (10).

9 ) Dispositif (20) de gestion d'un moteur à combustion interne (1) selon lequel on prévoit des moyens de modélisation (25) qui modélisent une première valeur d'un débit massique d'air alimentant le moteur à combustion interne (1) à partir d'au moins deux paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne (1), caractérisé par des moyens de détermination (30) qui déterminent une seconde valeur du débit massique d'air du moteur à combustion interne (1) à partir de la différence de pression de part et d'autre d'un composant (5) de l'alimentation en air (10) du moteur (1), des moyens de comparaison (35) pour comparer entre elles les deux va-leurs du débit massique d'air, et des moyens de reconnaissance de défaut (40) qui, si les deux valeurs du débit massique d'air ont une amplitude différente de plus d'un seuil prédéfini, reconnaissent un défaut.