EP0948739A1 - Procede de calcul du couple d'un moteur thermique a injection commandee electroniquement - Google Patents
Procede de calcul du couple d'un moteur thermique a injection commandee electroniquementInfo
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- EP0948739A1 EP0948739A1 EP97951317A EP97951317A EP0948739A1 EP 0948739 A1 EP0948739 A1 EP 0948739A1 EP 97951317 A EP97951317 A EP 97951317A EP 97951317 A EP97951317 A EP 97951317A EP 0948739 A1 EP0948739 A1 EP 0948739A1
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- pmh
- torque
- combustion
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
- G01M15/042—Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12
- G01M15/046—Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12 by monitoring revolutions
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
- F02D2200/1002—Output torque
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- F02D2200/1015—Engines misfires
Definitions
- the invention relates to a method for calculating the torque of a four-stroke internal combustion engine with electronically controlled injection, in particular mounted in a motor vehicle.
- the torque measured is the average gas torque produced by the combustion of the air-petrol mixture in the different cylinders. It is interesting to measure the torque with precision over a large number of combustions to optimize certain engine settings, in particular thanks to the electronic injection computer and to diagnose certain malfunctions, including misfire or "misfire".
- a misfire in a cylinder of a controlled injection engine can be due to a lack of spark, a bad dosage of fuel, or a bad compression for example.
- This recognition of bad combustion is required by European EOBD (European On Board Diagnostic) or international OBD II (On Board Diagnostic) regulations concerning on-board diagnostic systems in vehicles, for the control of exhaust system emissions with a view to compliance with anti-pollution standards.
- the method of measuring such a torque uses a device comprising a target in the form of a crown, integral with the flywheel of the engine or the crankshaft and provided with markers on its circumference, teeth for example, running past a fixed sensor.
- the instantaneous value of the period of movement of the teeth in front of the sensor corresponds to the measurement of the instantaneous power produced in each of the cylinders of the engine successively.
- Electronic calculation means use the signal delivered by the sensor to calculate the average gas torque C produced by each combustion of the gas mixture in each of the engine cylinders.
- each of the four cycle times - intake, compression, combustion-expansion, exhaust - occurs during a particular U-turn of the flywheel integral with the engine crankshaft.
- the kinetic energy acquired by the system concerned, namely the crankshaft and the flywheel with alternative masses, is the result of the different instantaneous negative and positive torques exerted on it during each of the different times of the engine operating cycle.
- the gas torque Cg is calculated at each half-turn. This torque is generated during these compression and combustion-expansion phases of the gas mixtures respectively trapped in two contiguous combustion cylinders (1 and 4, 2 and 3). The other two cylinders are then in the intake and exhaust phases.
- the target has, on its periphery, 57 identical teeth regularly spaced and each formed by a niche and a hollow, and a reference tooth, of greater width equivalent to three other teeth, serving as the origin of 'indexing to allow numbering of said teeth.
- the angular period T of the combustions concerns 30 teeth and is equal to half the period of rotation of the crankshaft.
- the angular period of combustion T only concerns 20 teeth, etc.
- the fixed sensor can be of variable reluctance, adapted to deliver an alternating signal of frequency proportional to the speed of movement of the teeth of the crown, that is to say proportional to the instantaneous speed of the flywheel.
- a current method for calculating the average gas torque is described in the French patent application filed under the number 95 06780, in the name of the applicant, consisting of: - producing a primary numerical value d ⁇ representative of the instantaneous duration of scrolling before the sensor of each of the target teeth,
- ⁇ is a constant term proportional to the rotary inertia of the motor and ⁇ is a term which is a function of the moment of inertia of the alternating masses.
- the invention aims to learn and correct the defects of the target, as well as adapting to dispersions and wear of the motors.
- the object of the invention is a method of calculating the torque of an internal combustion engine, with injection controlled by an electronic computer, the engine being such as a target, for example in the form of a toothed ring.
- the engine being such as a target, for example in the form of a toothed ring.
- a tooth deflection sensor fixedly mounted in the vicinity of the target delivering a signal to electronic means for calculating the torque, consisting, from digital values d ⁇ representative of the instantaneous running time in front of the sensor of each of the teeth, to develop a numerical value ⁇ representative of the projection, on the phase reference line of the teeth corresponding to the origin of the angular periods of the combustions, from l amplitude of the alternating component of instantaneous durations d; at the frequency of combustion in the engine, characterized in that it consists in correcting the defects of the target by the following steps:
- FIG. 1 a front view of a toothed target, mounted on the flywheel of an internal combustion engine
- FIG. 3 a flow diagram of the different steps of the method of calculating the engine torque according to the invention.
- the invention applied to a four-stroke four-cylinder internal combustion engine, consists in learning the faults of each half-turn of the toothed target mounted at the end of the crankshaft, with the aim of correcting the calculation of the torque medium gas produced with each combustion. Indeed, there are significant differences in measured torques according to the U-turn target on which the calculation is made. These deviations can have several causes, such as for example the machining of the target, a front view of which constitutes FIG. 1. An imperfect machining of the target 1 causes defects in the measurements of durations of passage of each tooth 2 in front of the sensor 3, as well as a bad centering of the axis 4 of the target which no longer turns in a circle.
- Improper machining of the locating tooth 5 causes the electronic input stage of the torque measurement device to reflect an error in the calculation which leads to distortions of the signal.
- mounting the target at the end of the crankshaft can cause torsion and bending problems of the crankshaft. In all cases, the defect results in errors in the measurement of the time elapsed for a given angular displacement of the target.
- T a numerical value representative of the total running time before the sensor of each series of n teeth defining the angular interval of combustion in the engine
- ⁇ a representative value of the projection, on the phase reference line of the teeth corresponding to the origin angular periods of the combustions, the amplitude of the alternating component of the instantaneous durations d ⁇ of movement of the teeth in front of the sensor at the frequency of the combustions in the engine.
- the correction of the mean gas torque therefore implies a correction of the previous equation at the level of the term in N 2 , that is to say the learning of a term ⁇ relating to the angular segment to be learned.
- N 2 the level of the term in N 2
- ⁇ the degree of the term in N 2
- T ⁇ i being an integer equal to 1 or 2
- the calculation of the couple C Q ⁇ is carried out from the term ⁇ according to equation (E) which becomes:
- C gi ⁇ ( ⁇ N + ⁇ ⁇ ) ⁇ 2 .
- the learning of the term ⁇ ⁇ takes place under torque conditions corresponding to an absence of combustion, otherwise called non-combustion, in all the cylinders, such as for example during a cut-off. fuel injection by the electronic computer.
- This state of zero gas torque must be recognized, ensuring that none of the cylinders generate engine torque.
- the learning of the values of ⁇ ⁇ consists of a first step called rapid learning, taking place over a determined number P of successive top dead centers in non-combustion, for example at the end of production line of the vehicle on which the engine is mounted, controlled by an electronic ignition-injection computer, and of a second stage known as slow learning, during engine operation.
- the first quick learning step consists in calculating the average j. of the first values of the term? j _ (pmh), calculated from equation (E-,), on a determined number P of top dead centers, in non-combustion, a hundred for example, (pmh) being an integer between 1 and P corresponding to the serial number of top dead center initialized at the start of operation of the computer:
- This step enables good learning to be carried out at the end of the production line, under stable, controlled and known operating conditions, on a roller bench for example, thanks to rapid adaptation to manufacturing dispersions.
- This average value ⁇ im 'stored in the electronic computer is then used to calculate the torque C, from the output of the vehicle chain.
- the slow learning step consists, at each non-combustion phase, whatever its duration counted in top dead center, to strongly filter each value of the term ⁇ (pmh) corresponding to the half -turn of order i, calculated at each top dead center of order pmh, so as not to take into account values learned under conditions not representative of the operation of the engine.
- the value 3 jf (mh), obtained by this first order filtering is equal to the filtered value ⁇ ⁇ (pmh-1) at previous top dead center of order pmh-1, to which is added a fraction of the difference between the value / î '(pmh) measured and the filtered value (pmh-1):
- q being the filtering coefficient determined according to the desired response time for taking learning into account and pmh being an integer greater than P and less than or equal to D, corresponding to the end of the deceleration phase.
- slow learning takes place between two engine speed thresholds, which are calibration variables.
- two engine speed thresholds which are calibration variables.
- FIG. 3 groups together, in the form of a flowchart, the different steps of the method for calculating the torque of an engine according to the invention.
- this process calculates the average gas torque at each top dead center, referenced by the pmh index, so that at each of them, step a, consisting in recognizing whether the engine is in phase combustion or non-combustion, by cutting fuel injection into the cylinders for example, must be performed.
- step b the learning conditions concerning for example the engine speed N or the throttle leakage flow rate must be fulfilled (step b) for the calculation of the terms ⁇ ⁇ and? 2 , for each of the two half-turns, is carried out (step c) from the value of the pressure in the intake manifold P co ⁇ •
- the terms ⁇ -, and? 2 thus calculated are then memorized during a step d.
- a so-called fast learning step f is authorized during which the average of each of the terms ⁇ is calculated, and 2 over the number P of dead centers high taken into account since the beginning of the process.
- This mean value of the terms ⁇ -, and 3 2 will be used to calculate the engine torque during the following top dead centers, during the engine acceleration phases.
- step a it is checked whether the rapid learning of the terms / 3 1 and ⁇ 2 has already been carried out (step g), in which case the calculation of the gas torque means C • is made from the two appropriate terms ⁇ l e * " ⁇ 2m corres P is ing the two half-turns (step h), to be then operated in an engine control strategy, for example (step i).
- step e if the serial number of the top dead center pmh considered is less than the threshold P (step j), the terms ⁇ ⁇ and 2 calculated in step c are not taken into account for the calculation engine torque as long as pmh is not equal to P, whether the vehicle is at the end of the production chain with a first electronic computer or it is in the service life with a new computer.
- This method of calculating the torque of a heat engine, correcting the defects of the target can be advantageously used in all engine control strategies based on the analysis of the torque, such as the diagnosis of bad combustion or the recognition of the order of appearance of combustion in the different cylinders for the optimization of the controlled electronic injection.
- this calculation method which has just been described in the context of a four-cylinder engine is applicable to any engine regardless of the number of cylinders, the work period is no longer then the U-turn but the interval during which combustion takes place.
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Abstract
L'invention concerne un procédé de calcul du couple d'un moteur thermique, à injection commandée électroniquement, doté d'une cible dentée avec une référence d'indexation, tournant devant un capteur fixe. Il consiste à corriger les défauts de la cible en différenciant les intervalles de combustion (Ti) de la cible par rapport à la référence et à affecter à chacun d'eux un terme (βi), dont l'apprentissage se fait en l'absence de combustion, à partir de la mesure du couple moteur (Ci), qui est proportionnel à la pression (Pcoll) dans le collecteur selon la relation: Ci = K.Pcoll = α(ΣN + βi)N2, N étant le régime du moteur, K un coefficient de proportionnalité et α un terme constant. Le calcul du couple moteur (C¿gi?), fourni à chaque combustion, est réalisé à partir du terme (βi) obtenu, selon l'équation: Cgi = α(ΣN + βi)N?2¿.
Description
PROCEDE DE CALCUL DU COUPLE D'UN MOTEUR THERMIQUE A INJECTION COMMANDEE ELECTRONIQUEMENT
L'invention concerne un procédé de calcul du couple d'un moteur thermique à combustion interne, à quatre temps, à injection commandée électroniquement, notamment monté dans un véhicule automobile.
Plus précisément, le couple mesuré est le couple gaz moyen produit par les combustions du mélange air- essence dans les différents cylindres. Il est intéressant de mesurer le couple avec précision sur un grand nombre de combustions pour optimiser certains réglages du moteur, notamment grâce au calculateur électronique d'injection et pour diagnostiquer certains défauts de fonctionnement, dont les ratés de combustion ou "misfire" . Un raté de combustion dans un cylindre d'un moteur à injection commandée peut être dû à une absence d'étincelle, un mauvais dosage de carburant, ou une mauvaise compression par exemple. Cette reconnaissance des mauvaises combustions est exigée par la réglementation européenne EOBD (European On Board Diagnostic) ou internationale OBD II (On Board Diagnostic) concernant les systèmes de diagnostic embarqués dans les véhicules, pour le contrôle des émissions du système d'échappement en vue du respect des normes d'antipollution.
Le procédé de mesure d'un tel couple utilise un dispositif comprenant une cible en forme de couronne, solidaire du volant d'inertie du moteur ou du vilebrequin et dotée de repères sur sa circonférence, des dents par exemple, défilant devant un capteur fixe.
La valeur instantanée de la période de défilement des dents devant le capteur correspond à la mesure de la puissance instantanée produite dans chacun des cylindres du moteur successivement. Des moyens électroniques de calcul utilisent le signal délivré par le capteur pour calculer le couple gaz moyen C produit par chaque combustion du mélange gazeux dans chacun des cylindres du moteur.
Dans le cas particulier d'un moteur à essence à quatre cylindres et à quatre temps fonctionnant suivant le cycle de Beau de Rochas, chacun des quatre temps du cycle - admission, compression, combustion-détente, échappement - se produit au cours d'un demi-tour particulier du volant d'inertie solidaire du vilebrequin du moteur. L'énergie cinétique acquise par le système concerné, soit le vilebrequin et le volant avec des masses alternatives, est le résultat des différents couples instantanés négatifs et positifs exercés sur lui pendant chacun des différents temps du cycle de fonctionnement du moteur. On calcule le couple gaz Cg à chaque demi-tour. Ce couple est engendré pendant ces phases de compression et de combustion- détente des mélanges gazeux respectivement emprisonnés dans deux cylindres à combustions contigues (1 et 4, 2 et 3) . Les deux autres cylindres sont alors en phases d'admission et d'échappement. Les phases de compression étant moins sujettes à des variations ou à des dispersions que les phases de combustion-détente, on considère que le couple gaz C calculé sur un demi-tour est relatif au cylindre en combustion et donc qu'il est une estimation du couple gaz moyen sur les deux phases, compression et combustion-détente, du même cylindre emprisonnant donc le même mélange gazeux.
A titre d'exemple, la cible comporte, sur sa périphérie, 57 dents identiques régulièrement espacées et formées chacune par un créneau et un creux, et une dent de référence, de plus grande largeur équivalant à trois autres dents, servant d'origine d'indexation pour permettre la numérotation desdites dents. Pour un moteur à quatre temps et quatre cylindres, la période angulaire T des combustions concerne 30 dents et est égale à la moitié de la période de rotation du vilebrequin. Pour un moteur à quatre temps et six cylindres, la période angulaire des combustions T ne concerne plus que 20 dents, etc ...
Le capteur fixe peut être à réluctance variable, adapté à délivrer un signal alternatif de fréquence proportionnelle à la vitesse de défilement des dents de la couronne, c'est-à-dire proportionnelle à la vitesse instantanée du volant d'inertie.
Un procédé actuel de calcul du couple gaz moyen est décrit dans la demande de brevet français déposée sous le numéro 95 06780, au nom de la demanderesse, consistant à : - produire une valeur numérique primaire d^ représentative de la durée instantanée de défilement devant le capteur de chacune des dents de la cible,
- élaborer à partir de ces valeurs numériques d^, une première valeur numérique secondaire T représentative de la durée totale de défilement devant le capteur de chaque série de n dents définissant l'intervalle angulaire des combustions dans le moteur,
- élaborer une seconde valeur numérique secondaire Σ, représentative de la projection, sur la ligne de
référence de phase des dents correspondant à l'origine des périodes angulaires des combustions, de l'amplitude de la composante alternative des durées instantanées d^ de défilement des dents devant le capteur à la fréquence des combustions dans le moteur, cette valeur Σ étant par exemple définie par la relation :
(n-1) Σ = Σ dj_.cos (i.2π/n) 0
- élaborer la valeur numérique recherchée C à partir de la relation (E) suivante :
(E) : C ≈ a (Σ/T3 + β /T2 ) valable sur un intervalle T, quel que soit le régime du moteur, a et β étant deux constantes déterminées expérimentalement.
Le terme α est un terme constant proportionnel à l'inertie rotative du moteur et β est un terme qui est fonction du moment d'inertie des masses alternatives.
Les irrégularités de position des repères de la couronne vont, en première approximation, perturber la valeur du terme β/T2 .
Pour que la mesure du couple moyen gaz soit fiable et exploitable notamment dans des stratégies de détection des mauvaises combustions d'un moteur, élaborées par le calculateur d'injection, il est indispensable de s'affranchir des défauts de la cible, comme les irrégularités de position des repères, qui peuvent induire des risques de fausses détections de mauvaises combustions inacceptables, ces risques augmentant avec le régime.
C'est pourquoi l'invention a pour but l'apprentissage et la correction des défauts de la cible, ainsi que l'adaptation aux dispersions et à l'usure des moteurs.
Pour cela, l'objet de l'invention est un procédé de calcul du couple d'un moteur thermique à combustion interne, à injection commandée par un calculateur électronique, le moteur étant tel qu'une cible, par exemple en forme de couronne dentée, dotée d'une référence d'indexation, est solidaire du vilebrequin et tourne devant un capteur de défilement des dents, monté fixement au voisinage de la cible délivrant un signal à des moyens électroniques de calcul du couple, consistant, à partir de valeurs numériques d^ représentatives de la durée instantanée de défilement devant le capteur de chacune des dents, à élaborer une valeur numérique Σ représentative de la projection, sur la ligne de référence de phase des dents correspondant à l'origine des périodes angulaires des combustions, de l'amplitude de la composante alternative des durées instantanées d; à la fréquence des combustions dans le moteur, caractérisé en ce qu'il consiste à corriger les défauts de la cible par les étapes suivantes :
- différenciation des intervalles angulaires des combustions T de la cible par rapport à la référence, i étant un nombre entier (égal à 1 ou 2 pour un quatre cylindres) ;
- affectation d'un terme β _ pour chacun des intervalles tours T^; - reconnaissance des conditions de couple correspondant à une non combustion comme par exemple une coupure d'injection de carburant dans les cylindres ;
- apprentissage du terme β - dans lesdites conditions de non combustion par la mesure du couple moteur C^ qui
est proportionnel à la pression p Coll dans le collecteur d'admission selon la relation : Ci = K.Pcoll = (ΣN + β ^ K2
- calcul du couple moteur C • fourni à chaque combustion, correspondant à chaque intervalle T- de la cible, à partir du terme β^ , obtenu selon 1 'équation: Cgi = α(ΣN + βt ) K2 N étant le régime du moteur et K un coefficient de proportionnalité.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation particulier, illustrée par les figures suivantes qui sont :
- la figure 1 : une vue de face d'une cible dentée, montée sur le volant d'inertie d'un moteur à combustion interne ;
- la figure 2 : les courbes de variation du couple gaz moyen mesuré C en fonction de la pression collecteur Pcoιi' pour trois valeurs de régime N du moteur différentes;
- la figure 3 : un organigramme des différentes étapes du procédé de calcul du couple moteur selon l'invention.
L'invention, appliquée à un moteur à combustion interne à quatre temps et quatre cylindres, consiste à réaliser l'apprentissage des défauts de chaque demi-tour de la cible dentée montée au bout du vilebrequin, dans le but de corriger le calcul du couple moyen gaz produit à chaque combustion. En effet, on constate des écarts de couples mesurés importants selon le demi-tour de la
cible sur lequel le calcul est fait. Ces écarts peuvent avoir plusieurs causes, comme par exemple l'usinage de la cible, dont une vue de face constitue la figure 1. Un usinage imparfait de la cible 1 entraîne des défauts sur les mesures de durées de passage de chaque dent 2 devant le capteur 3, de même qu'un mauvais centrage de l'axe 4 de la cible qui ne tourne plus selon un cercle. Un mauvais usinage de la dent de repérage 5 fait que l'étage d'entrée électronique du dispositif de mesure du couple répercute une erreur dans le calcul qui conduit à des déformations du signal. Enfin, le montage de la cible au bout du vilebrequin peut occasionner des problèmes de torsion et de flexion du vilebrequin. Dans tous les cas, le défaut se traduit par des erreurs sur la mesure du temps écoulé pour un déplacement angulaire donné de la cible.
On démontre qu'il apparaît un terme proportionnel au carré du régime N, ou au carré de l'inverse de la période T de combustion. Le calcul du couple moyen gaz Cσ, selon le principe du couple-mètre logiciel, qui est basé sur le fait que l'amplitude des variations de vitesse instantanée du vilebrequin est proportionnelle au couple gaz et est estimée à partir de la variation de durée des dents de la cible, s'effectue selon l'équation (E) déjà donnée : (E) Cα = α(Σ/T3 + β /T2 )
= α(ΣN + /?)N2 où T est une valeur numérique représentative de la durée totale de défilement devant le capteur de chaque série de n dents définissant l'intervalle angulaire des combustions dans le moteur, et où Σ est une valeur représentative de la projection, sur la ligne de référence de phase des dents correspondant à l'origine
des périodes angulaires des combustions, de l'amplitude de la composante alternative des durées instantanées d^ de défilement des dents devant le capteur à la fréquence des combustions dans le moteur.
La correction du couple moyen gaz implique donc une correction de l'équation précédente au niveau du terme en N2 , c'est-à-dire l'apprentissage d'un terme β relatif au segment angulaire à apprendre. Pour un moteur à quatre cylindres, il y a combustion pour chaque demi-tour de sorte qu'il faut les différencier pour évaluer l'erreur sur chacun d'eux, à partir de la dent de référence. On affecte alors chacun des deux demi-tours T^, i étant un entier égal à 1 ou 2 , d'un terme β ^ et le calcul du couple CQ^ est effectué à partir du terme β selon l'équation (E) qui devient: Cgi = α(ΣN + β ± ) Η2 .
Selon une caractéristique fondamentale de l'invention, l'apprentissage du terme β ^ s'effectue dans des conditions de couple correspondant à une absence de combustion, autrement appelée non combustion, dans tous les cylindres, comme par exemple lors d'une coupure d'injection de carburant par le calculateur électronique. Cet état de couple gaz nul doit être reconnu, assurant qu'aucun des cylindres ne génère de couple moteur.
Cependant, si le couple moyen gaz est nul, le couple mesuré n'est pas nul compte tenu des effets de pompage et de compression de l'air qui s'opèrent dans les cylindres sous l'effet de la rotation du vilebrequin. Ce couple mesuré en l'absence de combustion est fonction de la pression dans le collecteur d'admission,
mesurée par un capteur de pression, donc des conditions d'apprentissage (régime, débit de fuite au papillon,...). On considère que le couple mesuré à couple gaz nul évolue de manière linéaire avec la pression dans le collecteur PCOIJ_/ c'est-à-dire que sa valeur est proportionnelle à Pcoτ_]_-
En l'absence de combustion, pour chacun des demi-tours Tj_ de la cible, le couple mesuré C^ est obtenu par l'équation suivante : (El) c± = K.PCO11
Pour chaque demi-tour, il faut donc calculer le terme β - , ,qui est la solution de l'équation (E.): (£-,_) C = K.Pcoll = α(ΣN + β ± ) N2 soit : α(ΣN + δi)N2 - K. Pcoll = 0. A partir de ce terme β ^ ainsi obtenu, on effectue le calcul du couple moteur C • selon l'équation :
-* . = r αv f( VΣ.TNsl 4 +- β R . ] M N2
- -gg ii <
Selon une caractéristique de l'invention, l'apprentissage des valeurs de β ^ se compose d'une première étape dite d'apprentissage rapide, ayant lieu sur un nombre déterminé P de points morts hauts successifs en non combustion, par exemple en fin de chaîne de production du véhicule sur lequel est monté le moteur contrôlé par un calculateur d'allumage- injection électronique, et d'une seconde étape dite d'apprentissage lent, en cours de fonctionnement du moteur.
Afin de disposer d'apprentissages adaptés le plus rapidement possible lors de l'utilisation du véhicule, la première étape d'apprentissage rapide consiste à calculer la moyenne j. des premières valeurs du terme ?j_(pmh), calculées à partir de l'équation (E-,) , sur un
nombre déterminé P de points morts hauts, en non combustion, une centaine par exemple, (pmh) étant un nombre entier compris entre 1 et P correspondant au numéro d'ordre du point mort haut initialisé au début du fonctionnement du calculateur:
Cette étape permet de réaliser un bon apprentissage en sortie de chaîne de fabrication, dans des conditions de fonctionnement stables, maîtrisées et connues, sur un banc à rouleaux par exemple, grâce à une adaptation rapide aux dispersions de fabrication. Cette valeur moyenne ^im' mémorisée dans le calculateur électronique, est alors utilisée pour le calcul du couple C , à partir de la sortie de la chaîne du véhicule .
Dans le cas particulier d'un véhicule automobile dont le calculateur électronique de commande a été changé au cours de la vie du véhicule, l'apprentissage rapide des termes β -, et ^ a lieu toujours sur un nombre P de points morts hauts comptés en une ou plusieurs phases de non combustion du moteur.
Pour s'adapter au vieillissement du véhicule, l'étape d'apprentissage lent consiste, à chaque phase de non combustion, quelle que soit sa durée comptée en points morts hauts, à filtrer fortement chaque valeur du terme ^(pmh) correspondant au demi-tour d'ordre i, calculée à chaque point mort haut d'ordre pmh, afin de ne pas prendre en compte des valeurs apprises dans des conditions non représentatives du fonctionnement du moteur. Pour un demi-tour i considéré de vilebrequin,
au point mort haut d'ordre pmh, la valeur 3jf ( mh) , obtenue par ce filtrage du premier ordre, est égale à la valeur filtrée β ^ (pmh-1) au point mort haut précédent d'ordre pmh-1, à laquelle on ajoute une fraction de la différence entre la valeur /î'(pmh) mesurée et la valeur filtrée
(pmh-1) :
j8i f (pmh) = ?i f (pmh-l ) + q [ /3 i (pmh ) - ?i f (pm -1 ) ]
q étant le coefficient de filtrage déterminé selon le temps de réponse souhaité pour la prise en compte de l'apprentissage et pmh étant un nombre entier supérieur à P et inférieur ou égal à D, correspondant à la fin de la phase de décélération.
On utilise cette valeur filtrée /3^f (D) =/3j_f , obtenue en fin de décélération au point mort haut d'ordre D, pour le calcul du couple moteur C à chaque point mort haut de la phase d'accélération suivante du moteur : - pour le demi-tour 1 : C -,_ = [ΣN + ?lf]N2
- pour le demi-tour 2 : Cα2 = α[∑N + βj f l N 2
Selon une autre caractéristique, l'apprentissage lent se fait entre deux seuils de régime du moteur, qui sont des variables de calibration. A titre d'exemple non limitatif, on peut choisir pour seuil minimal 3000tr/mn et pour seuil maximal 3500 tr/mn.
Ainsi, à chaque phase d'absence de combustion du moteur, quelque soit sa durée, se produit une phase d'apprentissage lent des termes β ^ et 2 permettant le calcul du couple moteur qui tient compte des défauts de cible.
La figure 3 regroupe, sous forme d'un organigramme, les différentes étapes du procédé de calcul du couple d'un moteur selon l'invention.
Tout d'abord, ce procédé calcule le couple gaz moyen à chaque point mort haut, référencé par l'indice pmh, de telle sorte qu'à chacun d'eux, l'étape a, consistant à reconnaître si le moteur est en phase de combustion ou de non combustion, par coupure d'injection de carburant dans les cylindres par exemple, doit être réalisée.
Si le moteur est en phase de non combustion, les conditions d'apprentissage concernant par exemple le régime moteur N ou le débit de fuite au papillon doivent être remplies (étape b) pour que le calcul des termes β ^ et ?2, pour chacun des deux demi-tours, soit effectué (étape c) à partir de la valeur de la pression dans le collecteur d'admission Pcoιτ • Les termes β-, et ?2 ainsi calculés sont alors mémorisés lors d'une étape d. Ensuite, on regarde le numéro d'ordre du point mort haut pmh considéré et on le compare à un seuil minimum P nécessaire pour prendre en compte les valeurs de β -, et 32 mémorisées (étape e) . Dès que le numéro d'ordre pmh du point mort haut est égal à P, on autorise une étape f d'apprentissage dit rapide au cours de laquelle est calculée la moyenne de chacun des termes β , et 2 sur le nombre P de points morts hauts pris en considération depuis le début du procédé. Cette valeur moyenne des termes β -, et 32 va servir à calculer le couple moteur lors des points morts hauts suivants, pendant les phases d'accélération du moteur.
Ainsi, au point mort haut suivant pour lequel on reconnaît une combustion (étape a) , on vérifie si l'apprentissage rapide des termes /31 et β2 a été déjà réalisé (étape g) , auquel cas le calcul du couple gaz
moyen C • est effectué à partir des deux termes adaptés ^l e*" ^2m corresPondant aux deux demi-tours (étape h) , pour être ensuite exploité dans une stratégie de commande du moteur par exemple (étape i) .
Lors de l'étape e, si le numéro d'ordre du point mort haut pmh considéré est inférieur au seuil P (étape j), les termes β ^ et 2 calculés à l'étape c ne sont pas pris en compte pour le calcul du couple moteur tant que pmh n'est pas égal à P, que le véhicule soit en fin de chaîne de production avec un premier calculateur électronique ou qu'il soit en cours de vie avec un nouveau calculateur. Par contre, si le numéro d'ordre du point mort haut pmh considéré est supérieur au seuil P, un apprentissage rapide ayant obligatoirement eu lieu auparavant, une étape k dite d'apprentissage lent consiste à filtrer les termes /?1 et 2 , calculés à l'étape c, pour délivrer les valeurs filtrées β1^ ( ) et 2f( ) au point mort haut d'ordre pmh=n . La valeur filtrée β ^ ( O) =β ^^ , obtenue en fin de décélération au point mort haut d'ordre pmh=D, sert au calcul du couple moteur C à chaque point mort haut de la phase d'accélération suivante du moteur.
Ce procédé de calcul du couple d'un moteur thermique, corrigeant les défauts de la cible, peut être avantageusement utilisé dans toutes les stratégies de contrôle du moteur reposant sur l'analyse du couple, comme le diagnostic des mauvaises combustions ou la reconnaissance de l'ordre d'apparition de la combustion dans les différents cylindres pour l'optimisation de l'injection électronique commandée.
Bien évidemment, ce procédé de calcul qui vient d'être décrit dans le cadre d'un moteur à quatre cylindres est applicable à tout moteur quel que soit le nombre de cylindres, la période de travail n'est plus alors le demi-tour mais l'intervalle pendant lequel s'effectue une combustion.
Claims
1. Procédé de calcul du couple d'un moteur thermique à combustion interne, à quatre temps, à injection commandée électroniquement, le moteur étant tel qu'une cible dotée d'une référence d'indexation, est solidaire du vilebrequin et se déplace devant un capteur de défilement des dents, monté fixement au voisinage de la cible délivrant un signal à des moyens électroniques de calcul du couple, consistant, à partir de valeurs numériques (d^) représentatives de la durée instantanée de défilement devant le capteur de chacune des dents, à élaborer une valeur numérique (Σ) représentative de la projection, sur la ligne de référence de phase des dents correspondant à l'origine des périodes angulaires des combustions, de l'amplitude de la composante alternative des durées instantanées (d ) à la fréquence des combustions dans le moteur, caractérisé en ce qu'il consiste à corriger les défauts de la cible par :
- différenciation des intervalles des combustions (Tj) de la cible par rapport à la référence ; - affectation d'un terme (β _\ ) pour chacun des intervalles (Tj_) ; et à chaque point mort haut :
- reconnaissance des conditions de couple correspondant à une absence de combustion dans les cylindres ; - apprentissage du terme (jδj_) dans lesdites conditions de non combustion par la mesure du couple moteur (C') qui est proportionnel à la pression (p Coll^ dans le collecteur selon la relation : ci = κ-pcoiι = Ω(∑N + P "2 N étant le régime du moteur, K un coefficient de proportionnalité et un terme constant;
- calcul du couple moteur (c αi) ι fourni en phase d'accélération du moteur à chaque combustion correspondant à chaque demi-tour ( ^) , à partir du terme (β ^ ) obtenu, selon l'équation : Cgi = (ΣN + β^ K2
2 . Procédé de calcul du couple selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'apprentissage du terme (β ; ) , réalisé en phase de non combustion du moteur dans des conditions d'apprentissage déterminées concernant le régime et le débit de fuite au papillon notamment, se compose de :
- une étape d'apprentissage rapide sur les P premiers points morts hauts d'ordre (pmh), avec (pmh) nombre entier compris entre 1 et P initialisé au début du fonctionnement du calculateur, consistant à calculer la moyenne (r3 m) des P premières valeurs de [/3i (piti ) ] , correspondant à l'intervalle (T^) :
β ( l ) + β ( 2 ) + ... β i CP ) im =
P cette valeur moyenne servant au calcul du couple moteur (^qi^ pendant la phase d'accélération suivante, suivie de :
- une étape d'apprentissage lent réalisée au cours du fonctionnement du moteur à chaque phase de non combustion, consistant en un filtrage du premier ordre de chaque valeur [β pmh)] correspondant à l'intervalle (T^) , calculée à chaque point mort haut d'ordre (pmh) :
j3if(pmh) = /3if(pmh-l) + q[3i(pmh) - j8if (pmh-1) ]
délivrant une valeur filtrée [ _(pmh)] en fonction de la valeur filtrée au point mort haut précédent d'ordre (pmh-1) et d'un coefficient de filtrage (q) choisi selon le temps de réponse souhaité pour le calcul du couple, la valeur filtrée finale [ β^^ pmh) ] obtenue au dernier point mort haut de la phase de non combustion servant au calcul du couple moteur (Cσ ) pendant la phase de combustion suivante.
3. Procédé de calcul du couple selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'apprentissage lent du terme β^ ) se fait entre deux seuils de régime du moteur, qui sont des variations de calibration, par exemple le seuil minimal étant 3000 tr/mn et le seuil maximal étant 3500 tr/mn.
4. Procédé de calcul du couple selon l'une des revendications 1 à 3 , pour un moteur thermique à quatre cylindres, caractérisé en ce qu'il consiste à corriger les défauts de la cible par :
- différenciation des deux demi-tours (T-) de la cible par rapport à la référence, i étant un nombre entier égal à 1 ou 2 ;
- affectation d'un terme (β _\_ ) pour chacun des intervalles (T^) ; et à chaque point mort haut :
- reconnaissance des conditions de couple correspondant à une absence de combustion dans les cylindres ;
- apprentissage du terme (β _\ ) dans lesdites conditions de non combustion par la mesure du couple moteur (Cj_) qui est proportionnel à la pression (p con) dans le collecteur selon la relation :
C 2 i = K-Pcoll = Ω<ΣN + ^i)N
N étant le régime du moteur, K un coefficient de proportionnalité et un terme constant; - calcul du couple moteur (c gi) ' fourni en phase d'accélération du moteur à chaque combustion correspondant à chaque demi-tour (T^) , à partir du terme (/?j_) obtenu, selon l'équation : Cgi = (ΣN + β^ N2
5. Procédé de calcul du couple selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'apprentissage du terme (β i ) , réalisé en phase de non combustion du moteur dans des conditions d'apprentissage déterminées concernant le régime et le débit de fuite au papillon notamment, se compose de : - une étape d'apprentissage rapide sur les P premiers points morts hauts d'ordre (pmh) , avec (pmh) nombre entier compris entre 1 et P initialisé au début du fonctionnement du calculateur, consistant à calculer la moyenne (β _ιm) des P premières valeurs de [^(pmh)] en phase de non combustion, correspondant au demi- tour (Tj_) d'ordre i :
cette valeur moyenne servant au calcul du couple moteur (C^) pendant la phase de combustion suivante, suivie : - d'une étape d'apprentissage lent réalisée au cours du fonctionnement du moteur à chaque phase de non combustion, consistant en un filtrage du premier ordre de chaque valeur [/3j_(pmh)] correspondant au demi-tour d'ordre i, calculée à chaque point mort haut d'ordre (pmh) :
/3if(pmh) = j8if(pmh-l) + q[3i(pmh) - jSif (pm -1) ]
délivrant une valeur filtrée [ /? j_ ( pmh ) ] en fonction de la valeur filtrée au point mort haut précédent d'ordre (pmh-1) et d'un coefficient de filtrage (q) choisi selon le temps de réponse souhaité pour le calcul du couple, la valeur filtrée finale [?if(pmh)] obtenue au dernier point mort haut de la phase de non combustion servant au calcul du couple moteur (c αi) pendant la phase de combustion suivante.
6. Procédé de calcul du couple selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la valeur numérique (Σ) représentative de la projection, sur la ligne de référence de phase des dents correspondant à l'origine des périodes angulaires des combustions, de l'amplitude de la composante alternative des durées instantanées (d^) à la fréquence des combustions dans le moteur, est par exemple définie par la relation :
(n-1) Σ = Σ dj_. cos (i.2π/n) 0
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