EP1170494A2 - Procédé de régulation de la richesse du mélange carburant/air d'alimentation d'un moteur à combustion - Google Patents

Procédé de régulation de la richesse du mélange carburant/air d'alimentation d'un moteur à combustion Download PDF

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EP1170494A2 EP01401653A EP01401653A EP1170494A2 EP 1170494 A2 EP1170494 A2 EP 1170494A2 EP 01401653 A EP01401653 A EP 01401653A EP 01401653 A EP01401653 A EP 01401653A EP 1170494 A2 EP1170494 A2 EP 1170494A2
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EP
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engine
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parameter
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Pierrick Cornet
Dusan Lazarevic
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Definitions

  • the invention relates to a method for regulating the richness of the fuel / air supply mixture of a combustion.
  • the invention relates more particularly to a method of regulation of the richness of the fuel / feed air mixture of a combustion engine of a motor vehicle whose line exhaust is equipped with a gas treatment device exhaust.
  • exhaust systems are equipped in a known manner with catalysts, in particular with "three-way" catalysts so as to cause the reaction polluting substances passing through them, to reduce harmful emissions.
  • three-way type catalysts have a maximum yield when the richness of the mixture is stoichiometric.
  • the richness of the fuel / air mixture corresponds to ratio of fuel mass to air mass.
  • the stoichiometric richness corresponds to the mixture of 1 gram of fuel and 14.7 grams of air. Such a mixture theoretically allows the complete combustion of the fuel.
  • the fuel / air mixture When wealth is greater than wealth stoichiometric, the fuel / air mixture has an excess fuel. The mixture is said to be rich.
  • sensors for example of the lambda type, which allow, when the temperature is above a minimum operating temperature, to provide a information representative of the richness of the mixture Fuel / air.
  • this representative information of the richness of the fuel / air mixture is used to determine the amount of fuel injected so that the richness of the mixture is close to the stoichiometric richness.
  • This operating process is in a closed loop.
  • the invention provides a method for regulating the richness of the fuel / air mixture supplying a combustion engine of a motor vehicle whose exhaust line is equipped with a exhaust gas treatment device, to minimize the production of polluting substances, such as hydrocarbons, carbon monoxide, of the type in which the quantity of fuel injected depends in particular on a proportional term and an integral term which are determined in particular from the pressure prevailing in the intake manifold and the engine speed, characterized in that during a particular phase of engine operation which causes a variation in the richness of the mixture, the proportional term Bprop and the integral term Bint are multiplied by a first and a second coefficients D 1 , D 2 respectively which are greater than or equal to 1, so as to accelerate the ret or to the stoichiometric richness and to minimize the production of polluting substances.
  • polluting substances such as hydrocarbons, carbon monoxide
  • FIG. 1 a processing device 10 of the exhaust gases G of a combustion engine 12, in particular of a combustion engine of a motor vehicle.
  • the engine 12 is a spark-ignition engine with injection direct or indirect.
  • An exhaust line 14 allows the evacuation of gases G from the engine to the atmosphere.
  • a processing device intended for purifying the exhaust gases G is interposed in line 14. It mainly consists of a processing device 16 such than a three-way type catalyst.
  • Catalyst 16 of the three-way type makes it possible to treat simultaneously several polluting substances such as nitrogen oxides, unburnt hydrocarbons and oxides of carbon. Treatment of polluting substances is possible when the catalyst temperature is higher than one minimum ignition temperature. Its efficiency is optimal when the richness of the fuel / air mixture corresponds to the stoichiometric richness.
  • An electronic control system 18 makes it possible to determine the quantity Q of fuel to be injected into each cylinder so that the richness of the fuel / air mixture is the as close as possible to the stoichiometric richness.
  • the electronic control system 18 determines the fuel injection time that corresponds the quantity Q of fuel injected, in particular as a function of the type of injector and injection pressure.
  • the electronic control system 18 is connected, in accordance with FIG. 1, to a pressure sensor 20 to determine the pressure prevailing in the manifold intake, to a sensor 22 making it possible to determine the number of passages in top dead center of at least one of the pistons of the motor 12, as well as a probe 24, for example of the lambda type which provides information representative of the richness of the fuel / air mixture.
  • the method of regulating the richness of the mixture fuel / air cannot be initialized before respondent 24 has reaches its operating temperature.
  • the regulation coefficient B is determined from a proportional term Bprop and an integral term Bint, as well as from the information provided by the lambda sensor 24.
  • proportional Bprop and integral Bint can be determined by means of a mapping according to the pressure in the intake manifold and engine speed engine.
  • the sign + or - is determined according to the value of the information provided by the lambda sensor 24.
  • the information provided by the lambda 24 probe is a voltage, in accordance with sinusoid 26 whose scale is represented on the right of figure 2.
  • the threshold value 450mV is supplied by the lambda 24 probe when the richness of the fuel / air mixture is stoichiometric.
  • the curve 28 represented in FIG. 2 corresponds to the evolution of the regulation coefficient B over time.
  • the pressure prevailing in the manifold intake and engine speed are constant so that the proportional term Bprop, as well as the evolution (or slope) of the integral term Bint, are also constant.
  • the first part of the graph corresponding to the first sinusoid lobe 26, illustrates an operation of the motor in which the richness of the fuel / air mixture is less than stoichiometric richness.
  • the regulation coefficient B then corresponds to the sum of the integral term Bint represented in dashed lines 30 and of the product of the constant C 2 is of the proportional term Bprop represented in broken dashed lines.
  • regulation period P the time elapsed between two passages to the stoichiometric richness is substantially constant, it is called regulation period P, here regulation period P 1 .
  • the processing device 16 When the processing device 16 is not sufficiently hot, i.e. its temperature is below its minimum ignition temperature, almost all polluting substances is emitted into the atmosphere.
  • the present invention reduces the amount of polluting substances emitted into the atmosphere by decreasing especially the difference between the richness of the mixture fuel / air and stoichiometric richness, as well as the period P.
  • the regulation method according to the invention modifies the calculation of the regulation coefficient B during the phases engine operation, such as accelerations or decelerations, which cause variation of the richness of the mixture.
  • the regulation process can take place according to the flowchart shown in Figure 3.
  • the first step 50 is an initialization step. Certain conditions must be fulfilled in order for the regulation can determine the quantity Q of fuel injected.
  • the first step 50 is activated when the engine starts 12. It can consist of the comparison of a first parameter of engine operation, called initialization parameter with a threshold value.
  • the signal supplied by the probe 24 is representative of the richness of the fuel / air mixture, when the temperature of the probe is greater than an actuation value.
  • the first parameter can be representative of the probe temperature 24.
  • the first parameter can also correspond to time since the engine 12 started, or the number of passages of a piston in top dead center.
  • the threshold value of first parameter then corresponds to the time or the number of passages of the piston in top dead center necessary for the probe 24 to reach its activation temperature.
  • the probe 24 is a type probe "planar" whose temperature value quickly reaches the threshold value after starting the engine 12.
  • the threshold value of the first parameter can be variable according to a second operating parameter of the engine, such as the temperature of the fluid in the engine start cooling.
  • the temperature of probe 24 during startup of the engine may vary. So, depending on the value of this temperature, the time or the number of passages of a piston in top dead center necessary for the temperature of probe 24 to reach its activation temperature is more or less important.
  • the temperature of probe 24 may still be higher than its activation temperature.
  • the threshold value of the first parameter is weak, even zero.
  • the second parameter of the motor 12 can correspond at the time elapsed between the engine 12 stopping and the next start, or at the temperature of the liquid in the engine start cooling 12.
  • a particular phase of operation in particular a acceleration or deceleration phase. Indeed, it is during such operating phases of the engine 12 that the difference between the richness of the fuel / air mixture and the stoichiometric richness is the most important, that is to say that the production of polluting substances is the highest.
  • the method according to the invention makes it possible to modify the determination of the wealth regulation coefficient B during of a particular phase to reduce the differences in wealth the fuel / air mixture with the stoichiometric richness, and therefore decrease the production and emission of polluting substances.
  • the determination of a particular phase is carried out at from a third engine operating parameter.
  • the third parameter is the intake manifold pressure motor 12 which can be measured by the pressure sensor 20.
  • a device for processing the electronic system of command 18 can also determine a pressure parameter of the manifold calculated from the manifold pressure measured by the pressure sensor 20 as well as the engine speed.
  • Determination of the manifold pressure calculated allows to anticipate the evolution of the pressure value of the manifold measured as a function in particular of the engine speed, which makes it possible to overcome the variation in the pressure of the collector between the instant at which it is measured by the sensor 20 and when it is used by the electronic system 18.
  • a particular phase can be detected when the value the difference between the manifold pressure measured or calculated and a filtered manifold pressure is greater than one high threshold value or lower than a low threshold value.
  • the absolute values of the high and low thresholds can be equal.
  • the filtered manifold pressure is the result of a calculation which is carried out by the electronic control system 18 and which takes into account, in particular the pressure of the filtered manifold, calculated in the previous iteration, as well as the pressure of the collector measured or calculated.
  • Collector pressure filtered somehow defines an average value whose deviation from the measured or calculated pressure value determines a variation in the pressure of the intake manifold, and by therefore a particular phase such as an acceleration or deceleration.
  • a particular phase of deceleration is detected when the difference between the manifold pressure measured or calculated and the filtered manifold pressure is below a low threshold.
  • the regulation coefficient B of the wealth is determined by known step 54, in accordance with the figure 3.
  • the proportional term Bprop and the integral term Bint are multiplied by first and second coefficients D 1 , D 2 respectively which are greater than or equal to 1, so as to accelerate the return. to stoichiometric richness and to minimize the production of polluting substances.
  • the first and the second coefficient D 1 , D 2 can be constants determined during the development of the engine. They can also be variable and depend for example on the engine speed.
  • the first and second coefficient D 1 , D 2 can be natural numbers. They can also be decimal numbers greater than 1.
  • FIG. 4 represents a curve 70 which illustrates the evolution of the regulation coefficient B, determined according to the state of the technique, during a cycle of the engine 12 represented by the curve 72.
  • FIG. 5 represents a curve 74 which illustrates the evolution of the regulation coefficient B, determined according to the invention, during the cycle of the engine 12 represented by the curve 72.
  • Determination of the regulation coefficient B according to the invention is shown in FIG. 5 by an increase in the slope of curve 74 relative to the slope of curve 70. That is to say that for an identical duration the value of regulation coefficient B determined according to the invention evolves more that the regulation coefficient B determined according to the state of the technical.
  • the portion of the curve 72 represented in FIGS. 4 and 5 illustrates a phase of acceleration of the engine 12.
  • Figure 5 shows the detection of a phase particular to point 76. Indeed, we notice a change in brutal slope which is the translation of the calculation of the coefficient of regulation B according to the invention.
  • Calculation of the regulation coefficient B according to the invention optimizes the regulation of stoichiometric richness of the fuel / air mixture.
  • Figure 6 illustrates the evolution of wealth during a engine acceleration and stabilization phase.
  • Curve 78 illustrates the evolution of average wealth according to the state of the art
  • curve 80 illustrates the evolution of the average wealth according to the invention.
  • the regulation of richness to stoichiometric richness is more efficient according to the invention.
  • the regulation method according to the invention makes it possible to greatly reduce the "peak" of wealth 82, ie its scale and duration, which greatly reduces the production of polluting substances compared to the state of the art.
  • the process according to the invention allows to determine a regulation coefficient B which allows optimize wealth regulation.
  • Step 58 then makes it possible to determine in a known manner the quantity Q of fuel injected.
  • Such a process makes it possible to minimize the production of polluting substances without reducing engine performance 12 and without deteriorating the driving pleasure of the vehicle.
  • the regulation method according to the invention makes it possible to divide by half the "peak" of wealth 82, ie its magnitude and its duration, which greatly reduces the production of substances polluting compared to the state of the art.
  • Figure 7 shows two curves 84 and 86 which represent the cumulative emissions of unburnt hydrocarbons, when the fuel injection is managed by a process of regulating the richness according to the state of the art and according to the process of wealth regulation according to the invention respectively, at during an engine operating cycle represented by a curve 88.
  • Determining the quantity Q of fuel injected according to the regulatory process of the invention can in certain case, cause combustion instabilities inside a engine chamber 12, when the engine speed is constant.
  • step 52 allows to determine the particular phases corresponding to variations in engine speed 12.
  • step 60 makes it possible to stop the process of regulation.
  • the stop can be obtained when a fourth parameter of operation of the motor 12 reaches a threshold value.
  • the fourth parameter is also called stop parameter.
  • the stop parameter can correspond to a signal representative of the temperature of the treatment device 16 of exhaust gas G.
  • the threshold value can be minimum priming temperature of the treatment device 16.
  • the stop parameter can also be representative of the number of passages of a piston in top dead center or engine coolant water temperature 12. In these two cases, it is possible to establish a link between the stop parameter, and the temperature of the treatment device 16.
  • the value threshold of the fourth stop parameter may depend on the second parameter.
  • the method according to the invention makes it possible to regulate the richness of the fuel / air mixture, especially between the instant at which the probe 24 has reached its operating temperature, and the instant at which the processing device 16 reaches its minimum ignition temperature.

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Abstract

L'invention propose un procédé de régulation de la richesse du mélange carburant/air d'alimentation d'un moteur à combustion d'un véhicule automobile dont ia ligne d'échappement est équipée d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement, pour minimiser la production de substances polluantes, telles que des hydrocarbures, du monoxyde de carbone, du type dans lequel la quantité de carburant injectée (Q) dépend notamment d'un terme proportionnel (Bprop) et d'un terme intégral (Bint) qui sont déterminés notamment à partir de la pression régnant dans le collecteur d'admission et du régime du moteur, caractérisé en ce que lors d'une phase particulière de fonctionnement du moteur qui provoque une variation de la richesse du mélange, le terme proportionnel (Bprop) et le terme intégral (Bint) sont multipliés par un premier et un second coefficients (D1, D2) respectivement qui sont supérieurs ou égaux à 1, de façon à accélérer le retour à la richesse stoechiométrique et à minimiser la production de substances polluantes.

Description

L'invention concerne un procédé de régulation de la richesse du mélange carburant/air d'alimentation d'un moteur à combustion.
L'invention concerne plus particulièrement un procédé de régulation de la richesse du mélange carburant/air d'alimentation d'un moteur à combustion d'un véhicule automobile dont la ligne d'échappement est équipée d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement.
De façon à réduire les émissions de substances polluantes teiies que notamment les oxydes d'azote, les hydrocarbures imbrûlés et les oxydes de carbone, les dispositifs d'échappement sont équipés de manière connue de catalyseurs, notamment de catalyseurs de type "trois voies" de façon à provoquer la réaction des substances polluantes qui les traversent, pour diminuer les émissions nocives.
Les normes concernant les émissions de substances polluantes sont de plus en plus strictes.
Or, dans certaines conditions de fonctionnement du moteur et notamment lors de son démarrage à froid, l'efficacité du catalyseur situé dans la ligne d'échappement est très faible, voire nulle. En effet, un tel dispositif de dépollution nécessite une température minimale d'amorçage pour traiter les substances polluantes qui le traversent. Tant que cette température minimale d'amorçage n'est pas atteinte, la quasi-totalité des substances polluantes produite par le moteur est relâchée dans l'atmosphère.
De plus, les catalyseurs de type trois voies ont un rendement maximal lorsque la richesse du mélange est stoechiométrique.
La richesse du mélange carburant/air correspond au rapport entre la masse de carburant et la masse d'air.
La richesse stoechiométrique correspond au mélange de 1 gramme de carburant et de 14,7 grammes d'air. Un tel mélange permet théoriquement de réaliser la combustion complète du carburant.
Lorsque la richesse est supérieure à la richesse stoechiométrique, le mélange carburant/air présente un excès carburant. On dit que le mélange est riche.
Lorsque la richesse est inférieure à la richesse stoechiométrique, le mélange carburant/air présente un excès d'air. On dit que le mélange est pauvre.
Pour limiter les émissions de substances polluantes, il est connu de réguler la richesse du mélange carburant/air d'alimentation du moteur à la richesse stoechiométrique.
Cependant, lors de certaines phases de fonctionnement du moteur, notamment les phases d'accélération et de décélération, la richesse du mélange s'écarte de la richesse stoechiométrique.
Il existe des sondes, par exemple de type lambda, qui permettent, lorsque la température est supérieure à une température minimale de fonctionnement, de fournir une information représentative de la richesse du mélange carburant/air.
Selon un procédé connu, cette information représentative de la richesse du mélange carburant/air est utilisée pour déterminer la quantité de carburant injectée de façon que la richesse du mélange se rapproche de la richesse stoechiométrique. Ce procédé de fonctionnement est en boucle fermée.
L'efficacité de ce procédé est satisfaisante lorsque le dispositif de traitement des gaz d'échappement a atteint sa température minimale d'amorçage et permet de traiter de façon efficace les substances polluantes. Cependant, avant que le dispositif de traitement ait atteint sa température d'amorçage l'efficacité d'un tel procédé est insuffisante.
Dans le but de remédier à ces inconvénients, l'invention propose un procédé de régulation de la richesse du mélange carburant/air d'alimentation d'un moteur à combustion d'un véhicule automobile dont la ligne d'échappement est équipée d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement, pour minimiser la production de substances polluantes, telles que des hydrocarbures, du monoxyde de carbone, du type dans lequel la quantité de carburant injectée dépend notamment d'un terme proportionnel et d'un terme intégral qui sont déterminés notamment à partir de la pression régnant dans le collecteur d'admission et du régime du moteur, caractérisé en ce que lors d'une phase particulière de fonctionnement du moteur qui provoque une variation de la richesse du mélange, le terme proportionnel Bprop et le terme intégral Bint sont multipliés par un premier et un second coefficients D1, D2 respectivement qui sont supérieurs ou égaux à 1, de façon à accélérer le retour à la richesse stoechiométrique et à minimiser la production de substances polluantes.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
  • la quantité de carburant injectée est déterminée selon la formule Q=A1+A2*(1+B/C1), dans laquelle A1, A2 et C1 sont des constantes, et B est un coefficient de régulation de la richesse qui est déterminé à partir du terme proportionnel et du terme intégral;
  • lorsque la richesse est inférieure au mélange stoechiométrique, le coefficient de régulation de la richesse est déterminé par la formule B=C2* D1* Bprop+ D2* Bint, dans laquelle C2 est une constante ;
  • lorsque la richesse est supérieure au mélange stoechiométrique, le coefficient de régulation de la richesse est déterminé par la formule B=-(C2* D1* Bprop+ D2* Bint), dans laquelle C2 est une constante ;
  • l'un au moins du premier et/ou du second coefficients est un entier naturel ;
  • le procédé est initialisé lorsqu'un premier paramètre de fonctionnement du moteur atteint une valeur de seuil ;
  • la valeur de seuil du premier paramètre est variable en fonction d'au moins un deuxième paramètre de fonctionnement du moteur, tel que la température du liquide du circuit de refroidissement au démarrage du moteur ;
  • le premier paramètre est représentatif de la température d'une sonde ;
  • la sonde est de type lambda ;
  • la sonde est de type planar ;
  • l'un au moins des termes proportionnel et/ou intégral est déterminé par une cartographie notamment à partir de la pression régnant dans le collecteur d'admission et du régime du moteur ;
  • ladite phase particulière de fonctionnement est détectée à partir d'une valeur représentative d'un troisième paramètre de fonctionnement du moteur ;
  • le troisième paramètre de fonctionnement du moteur correspond à la pression du collecteur d'admission du moteur dont la valeur est fournie par un capteur ;
  • la valeur de la pression du collecteur correspond au résultat du traitement, par un dispositif de traitement, de la valeur de la pression du collecteur fournie par le capteur de façon à anticiper son évolution ;
  • la valeur de la pression du collecteur est filtrée de façon à définir une valeur filtrée, et en ce que la phase particulière de fonctionnement est détectée lorsque la valeur de la différence entre la pression du collecteur mesurée ou calculée par le dispositif de traitement et la pression du collecteur filtrée est supérieure à une valeur de seuil haut ou est inférieure à une valeur de seuil bas;
  • le procédé est arrêté lorsqu'un quatrième paramètre de fonctionnement du moteur atteint une valeur de seuil ;
  • le quatrième paramètre est représentatif de la température du dispositif de traitement des gaz d'échappement ;
  • le premier et/ou le quatrième paramètre est représentatif du nombre de passages d'un piston au point mort haut ;
  • le dispositif de traitement des gaz d'échappement comporte un catalyseur de type catalyseur trois voies.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1 représente schématiquement une ligne d'échappement d'un moteur à combustion équipée d'un catalyseur;
  • la figure 2 représente schématiquement l'évolution du coefficient de régulation, ainsi que la richesse du mélange carburant/air dans un moteur régulé selon l'état de la technique ;
  • la figure 3 représente l'organigramme du procédé selon l'invention ;
  • la figure 4 représente l'évolution du coefficient de régulation, déterminé selon l'état de la technique ;
  • la figure 5 représente l'évolution du coefficient de régulation, déterminé selon l'invention ;
  • la figure 6 représente deux courbes illustrant l'évolution de la richesse, l'une selon l'état de la technique, l'autre selon l'invention ;
  • la figure 7 représente deux courbes illustrant l'évolution le cumul des émissions d'hydrocarbures imbrûlés, l'une selon l'état de la technique, l'autre selon l'invention.
On a représenté sur la figure 1, un dispositif de traitement 10 des gaz d'échappement G d'un moteur à combustion 12, notamment d'un moteur à combustion d'un véhicule automobile. Le moteur 12 est un moteur à allumage commandé à injection directe ou indirecte.
Une ligne 14 d'échappement permet l'évacuation des gaz G du moteur vers l'atmosphère. Un dispositif de traitement destiné à purifier les gaz d'échappement G est interposé dans la ligne 14. Il se compose principalement d'un dispositif de traitement 16 tel qu'un catalyseur du type trois voies.
Le catalyseur 16 de type trois voies permet de traiter simultanément plusieurs substances polluantes telles que les oxydes d'azote, les hydrocarbures imbrûlés et les oxydes de carbone. Le traitement des substances polluantes est possible lorsque la température du catalyseur est supérieure à une température minimale d'amorçage. Son efficacité est optimale lorsque la richesse du mélange carburant/air correspond à la richesse stoechiométrique.
De façon à réduire le rejet d'émissions polluantes dans l'atmosphère, il est connu de mettre en oeuvre un procédé de régulation de la richesse du mélange carburant/air.
Un système électronique de commande 18 permet de déterminer la quantité Q de carburant à injecter dans chaque cylindre de façon que la richesse du mélange carburant/air soit la plus proche possible de la richesse stoechiométrique.
Il est aussi possible au système électronique de commande 18 de déterminer le temps d'injection du carburant qui correspond à la quantité Q de carburant injectée, notamment en fonction du type d'injecteur et de la pression d'injection.
Pour déterminer la quantité Q de carburant à injecter de façon à réguler la richesse à la richesse stoechiométrique, il est nécessaire de fournir au système électronique de commande 18 des informations et des paramètres tels que la pression régnant dans le collecteur d'admission, le régime du moteur et une information représentative de la richesse du mélange carburant/air.
Ainsi, le système électronique de commande 18 est relié, conformément à la figure 1, à un capteur de pression 20 permettant de déterminer la pression régnant dans le collecteur d'admission, à un capteur 22 permettant de déterminer le nombre de passages au point mort haut de l'un au moins des pistons du moteur 12, ainsi qu'à une sonde 24 par exemple de type lambda qui fournit une information représentative de la richesse du mélange carburant/air.
Le procédé de régulation de la richesse du mélange carburant/air ne peut être initialisé avant que la sondé 24 ait atteint sa température de fonctionnement.
La quantité Q de carburant à injecter, de façon à réguler la richesse à la richesse stoechiométrique, est déterminée par le système électronique de commande 18 selon la formule 1 : Q=A1+A2*(1+B/C1) dans laquelle A1, A2 et C1 sont des constantes, et B est un coefficient de régulation de la richesse.
Le coefficient de régulation B est déterminé à partir d'un terme proportionnel Bprop et d'un terme intégral Bint, ainsi qu'à partir de l'information fournie par la sonde lambda 24.
Les termes proportionnel Bprop et intégral Bint peuvent être déterminés au moyens d'une cartographie en fonction de la pression régnant dans le collecteur d'admission et du régime du moteur.
Le coefficient de régulation B est déterminé de façon connue selon la formule 2 : B=+/- (C2* Bprop+ Bint) dans laquelle C2 est une constante.
Le signe + ou - est déterminé en fonction de la valeur de l'information fournie par la sonde lambda 24.
L'information fournie par la sonde lambda 24 est une tension, conformément à la sinusoïde 26 dont l'échelle est représentée à droite de la figure 2. Ici, la valeur de seuil 450mV est fournie par la sonde lambda 24 lorsque la richesse du mélange carburant/air est stoechiométrique.
Lorsque la valeur fournie par la sonde lambda 24 est supérieure à la valeur de seuil 450mV, cela signifie que la richesse du mélange carburant/air est supérieure à la richesse stoechiométrique, c'est-à-dire qu'il présente un excès de carburant.
Dans ce cas, le signe négatif est utilisé dans la formule 2 de façon à limiter la quantité Q de carburant injectée et à se rapprocher de la richesse stoechiométrique. Ainsi on a : B= - (C2* Bprop+ Bint).
À l'inverse, lorsque la valeur fournie par la sonde lambda 24 est inférieure à la valeur de seuil 450mV, cela signifie que la valeur du mélange carburant/air est inférieur à la richesse stoechiométrique, c'est-à-dire qu'il présente un excès d'air.
Dans ce cas, le signe positif est utilisé dans la formule 2. On a alors : B= C2* Bprop+ Bint.
La courbe 28 représentée à la figure 2 correspond à l'évolution du coefficient de régulation B au cours du temps. On considère ici que la pression régnant dans le collecteur d'admission et le régime du moteur sont constants de façon que le terme proportionnel Bprop, ainsi que l'évolution (ou la pente) du terme intégral Bint, soient aussi constants.
La première partie du graphique, correspondant au premier lobe de la sinusoïde 26, illustre un fonctionnement du moteur dans lequel la richesse du mélange carburant/air est inférieure à la richesse stoechiométrique.
Le coefficient de régulation B correspond alors à la somme du terme intégral Bint représenté en traits interrompus 30 et du produit de la constante C2 est du terme proportionnel Bprop représenté en traits mixtes interrompus.
Ainsi, le système électronique de commande 18 peut calculer la quantité de carburant injectée à partir de la formule 1 qui s'écrit alors : Q=A1+A2*[1+ (C2* Bprop+ Bint) /C1]
Lorsque la valeur fournie par la sonde lambda 24 est égale à 450 mV conformément au point 34, la richesse du mélange carburant/air correspond à la richesse stoechiométrique.
Ici, le temps écoulé entre deux passages à la richesse stoechiométrique est sensiblement constant, on l'appelle période de régulation P, ici période de régulation P1.
On peut considérer que plus l'écart entre la richesse du mélange carburant/air et la richesse stoechiométrique est grand et plus la période de régulation P est grande, plus les substances polluantes produites par le moteur 12 sont importantes.
Lorsque le dispositif de traitement 16 n'est pas suffisamment chaud, c'est-à-dire que sa température est inférieure à sa température minimale d'amorçage, la quasi-totalité des substances polluantes est émise dans l'atmosphère.
La présente invention permet de réduire la quantité de substances polluantes émises dans l'atmosphère en diminuant notamment la différence entre la richesse du mélange carburant/air et la richesse stoechiométrique, ainsi que la période de régulation P.
Pour ce faire, le procédé de régulation suivant l'invention modifie le calcul du coefficient de régulation B lors des phases particulières de fonctionnement du moteur, telles que des accélérations ou des décélérations, qui provoquent une variation de la richesse du mélange.
Le procédé de régulation peut se dérouler suivant l'organigramme représenté à la figure 3.
La première étape 50 est une étape d'initialisation. Certaines conditions doivent être remplies pour que le procédé de régulation puisse déterminer la quantité Q de carburant injectée.
La première étape 50 est activée au démarrage du moteur 12. Elle peut consister en la comparaison d'un premier paramètre de fonctionnement du moteur, appelé paramètre d'initialisation avec une valeur de seuil.
Le signal fourni par la sonde 24 est représentative de la richesse du mélange carburant/air, lorsque la température de la sonde est supérieure à une valeur de mise en action.
Le premier paramètre peut être représentatif de la température de la sonde 24.
Le premier paramètre peut aussi correspondre au temps écoulé depuis le démarrage du moteur 12, ou au nombre de passages d'un piston au point mort haut. La valeur de seuil du premier paramètre correspond alors au temps ou au nombre de passages du piston au point mort haut nécessaire à la sonde 24 pour atteindre sa température de mise en action.
Avantageusement, la sonde 24 est une sonde de type "planar" dont la valeur de la température atteint rapidement la valeur de seuil après le démarrage du moteur 12.
La valeur de seuil du premier paramètre peut être variable en fonction d'un deuxième paramètre de fonctionnement du moteur, tel que la température du liquide du circuit de refroidissement au démarrage du moteur.
En effet, la température de la sonde 24 lors du démarrage du moteur peut varier. Ainsi, selon la valeur de cette température, le temps ou le nombre de passages d'un piston au point mort haut nécessaire pour que la température de la sonde 24 atteigne sa température de mise en action est plus ou moins important.
Si le moteur 12 a fonctionné pendant une durée qui a permis à la sonde 24 d'atteindre sa température de mise en action, et que le moteur 12 est arrêté pendant une courte période, la température de la sonde 24 peut encore être supérieure à sa température de mise en action. Dans ce cas, la valeur de seuil du premier paramètre est faible, voire nulle.
Ainsi, le deuxième paramètre du moteur 12 peut correspondre au temps écoulé entre l'arrêt du moteur 12 et le démarrage suivant, ou à la température du liquide du circuit de refroidissement au démarrage du moteur 12.
Le procédé se poursuit par une étape de détermination 52 d'une phase particulière de fonctionnement, notamment d'une phase d'accélération ou de décélération. En effet, c'est au cours de telles phases de fonctionnement du moteur 12 que la différence entre la richesse du mélange carburant/air et la richesse stoechiométrique est la plus importante, c'est-à-dire que la production de substances polluantes est la plus élevée.
Le procédé selon l'invention permet de modifier la détermination du coefficient B de régulation de la richesse lors d'une phase particulière pour diminuer les écarts de la richesse du mélange carburant/air avec la richesse stoechiométrique, et par conséquent diminuer la production et l'émission de substances polluantes.
La détermination d'une phase particulière est réalisée à partir d'un troisième paramètre de fonctionnement du moteur. Ici, le troisième paramètre est la pression du collecteur d'admission du moteur 12 qui peut être mesurée par le capteur de pression 20.
Un dispositif de traitement du système électronique de commande 18 peut aussi déterminer un paramètre de pression du collecteur calculé à partir de la pression du collecteur mesurée par le capteur de pression 20 ainsi que du régime du moteur.
La détermination de la pression du collecteur calculée permet d'anticiper l'évolution de la valeur de la pression du collecteur mesurée en fonction notamment du régime du moteur, ce qui permet de s'affranchir la variation de la pression du collecteur entre l'instant auquel elle est mesurée par le capteur 20 et le moment auquel elle est utilisée par le système électronique de commande 18.
Une phase particulière peut être détectée lorsque la valeur de la différence entre la pression du collecteur mesurée ou calculée et une pression du collecteur filtrée est supérieure à une valeur de seuil haut ou inférieure à une valeur de seuil bas. Les valeurs absolues des seuils haut et bas peuvent être égales.
La pression du collecteur filtrée est le résultat d'un calcul qui est réalisé par le système électronique de commande 18 et qui prend en compte, notamment la pression du collecteur filtrée, calculée à l'itération précédente, ainsi que la pression du collecteur mesurée ou calculée. La pression du collecteur filtrée définit en quelque sorte une valeur moyenne dont l'écart avec la valeur de la pression mesurée ou calculée permet de déterminer une variation de la pression du collecteur d'admission, et par conséquent une phase particulière telle qu'une accélération ou une décélération.
Ainsi, une phase particulière d'accélération est détectée, lorsque la différence entre la pression du collecteur mesurée ou calculée et la pression du collecteur filtrée est supérieure à un seuil haut.
De façon similaire, une phase particulière de décélération est détectée, lorsque la différence entre la pression du collecteur mesurée ou calculée et la pression du collecteur filtrée est inférieure à un seuil bas.
Tant qu'une phase particulière de fonctionnement du moteur n'est pas détectée, le coefficient de régulation B de la richesse est déterminé par l'étape 54 connue, conformément à la figure 3.
Lorsqu'une phase particulière de fonctionnement du moteur est détectée, le terme proportionnel Bprop et le terme intégral Bint sont multipliés par un premier et un second coefficients D1, D2 respectivement qui sont supérieurs ou égaux à 1, de façon à accélérer le retour à la richesse stoechiométrique et à minimiser la production de substances polluantes.
Ainsi, l'étape 56 permet de déterminer le coefficient de régulation selon la formule 3 : B=+/-(C2* D1* Bprop+ D2* Bint)
Le premier et le second coefficient D1, D2 peuvent être des constantes déterminées lors de la mise au point du moteur. Ils peuvent aussi être variables et dépendre par exemple du régime du moteur.
Le premier et le second coefficient D1, D2 peuvent être des entiers naturels. Ils peuvent aussi être des nombres décimaux supérieurs à 1.
La figure 4 représente une courbe 70 qui illustre l'évolution du coefficient de régulation B, déterminé selon l'état de la technique, au cours d'un cycle du moteur 12 représenté par la courbe 72.
La figure 5 représente quant à elle une courbe 74 qui illustre l'évolution du coefficient de régulation B, déterminé selon l'invention, au cours du cycle du moteur 12 représenté par la courbe 72.
La détermination du coefficient de régulation B selon l'invention se traduit sur la figure 5 par une augmentation de la pente de la courbe 74 par rapport à la pente de la courbe 70. C'est à dire que pendant une durée identique la valeur du coefficient de régulation B déterminé selon l'invention évolue plus que le coefficient de régulation B déterminé selon l'état de la technique.
La portion de la courbe 72 représentée sur les figures 4 et 5 illustre une phase d'accélération du moteur 12.
On visualise sur la figure 5 la détection d'une phase particulière au point 76. En effet, on remarque un changement de pente brutal qui est la traduction du calcul du coefficient de régulation B selon l'invention.
Le calcul du coefficient de régulation B selon l'invention permet d'optimiser la régulation de la richesse stoechiométrique du mélange carburant/air.
La figure 6 illustre l'évolution de la richesse au cours d'une phase d'accélération et de stabilisé du moteur.
La courbe 78 illustre l'évolution de la richesse moyenne selon l'état de la technique, et la courbe 80 illustre l'évolution de la richesse moyenne selon l'invention. La régulation de la richesse à la richesse stoechiométrique est plus performante selon l'invention.
Ici le procédé de régulation selon l'invention permet de diminuer fortement le "pic" de richesse 82, c'est à dire son ampleur et sa durée, ce qui diminue fortement la production de substances polluantes par rapport à l'état de la technique.
Ainsi, lorsque le moteur entre dans une phase de fonctionnement particulière qui provoque une variation de la richesse du mélange carburant/air, et par conséquent une augmentation de la production de substances polluantes, le procédé selon l'invention permet de déterminer un coefficient de régulation B qui permet d'optimiser la régulation de la richesse.
L'étape 58 permet ensuite de déterminer de façon connue la quantité Q de carburant injectée.
Un tel procédé, permet de minimiser la production de substances polluantes sans diminuer les performances du moteur 12 et sans détériorer l'agrément de conduite du véhicule.
Ici le procédé de régulation selon l'invention permet de diviser par deux le "pic" de richesse 82, c'est à dire son ampleur et sa durée, ce qui diminue fortement la production de substances polluantes par rapport à l'état de la technique.
La figure 7 propose deux courbes 84 et 86 qui représentent le cumul des émissions d'hydrocarbures imbrûlés, lorsque l'injection de carburant est gérée par un procédé de régulation de la richesse selon l'état de la technique et selon le procédé de régulation de la richesse selon l'invention respectivement, au cours d'un cycle de fonctionnement du moteur représenté par une courbe 88.
La détermination de la quantité Q de carburant injectée selon le procédé de régulation de l'invention, peut dans certains cas, provoquer des instabilités de la combustion à l'intérieur d'une chambre du moteur 12, lorsque le régime du moteur est constant.
Pour supprimer cet inconvénient, on a vu que l'étape 52 permet de déterminer les phases particulières correspondant à des variations du régime du moteur 12. De plus, de façon à éviter la poursuite du procédé lorsque le dispositif de traitement est suffisamment chaud, l'étape 60 permet d'arrêter le procédé de régulation.
L'arrêt peut être obtenu lorsqu'un quatrième paramètre de fonctionnement du moteur 12 atteint une valeur de seuil. Le quatrième paramètre est aussi appelé paramètre d'arrêt.
Le paramètre d'arrêt peut correspondre à un signal représentatif de la température du dispositif de traitement 16 des gaz d'échappement G. Dans ce cas, la valeur de seuil peut être la température minimale d'amorçage du dispositif de traitement 16.
Le paramètre d'arrêt peut aussi être représentatif du nombre de passages d'un piston au point mort haut ou de la température de l'eau du circuit de refroidissement du moteur 12. Dans ces deux cas, il est possible d'établir un lien entre le paramètre d'arrêt, et la température du dispositif de traitement 16.
De façon similaire au paramètre d'initialisation, la valeur de seuil des quatrième paramètre d'arrêt peut dépendre du deuxième paramètre.
Ainsi, le procédé selon l'invention permet de réguler la richesse du mélange carburant/air notamment entre l'instant auquel la sonde 24 a atteint sa température de fonctionnement, et l'instant auquel le dispositif de traitement 16 atteint sa température minimale d'amorçage.

Claims (19)

  1. Procédé de régulation de la richesse du mélange carburant/air d'alimentation d'un moteur (12) à combustion d'un véhicule automobile dont la ligne d'échappement est équipée d'un dispositif de traitement (10) des gaz d'échappement, pour minimiser la production de substances polluantes, telles que des hydrocarbures, du monoxyde de carbone, du type dans lequel la quantité de carburant injectée (Q) dépend notamment d'un terme proportionnel (Bprop) et d'un terme intégral (Bint) qui sont déterminés notamment à partir de la pression régnant dans le collecteur d'admission et du régime du moteur, caractérisé en ce que lors d'une phase particulière de fonctionnement du moteur (12) qui provoque une variation de la richesse du mélange, le terme proportionnel (Bprop) et le terme intégral (Bint) sont multipliés par un premier et un second coefficients (D1, D2) respectivement qui sont supérieurs ou égaux à 1, de façon à accélérer le retour à la richesse stoechiométrique et à minimiser la production de substances polluantes.
  2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la quantité de carburant injectée (Q) est déterminée selon la formule Q=A1+A2*(1+B/C1), dans laquelle A1, A2 et C1 sont des constantes, et B est un coefficient de régulation de la richesse qui est déterminé à partir du terme proportionnel (Bprop) et du terme intégral (Bint).
  3. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lorsque la richesse est inférieure au mélange stoechiométrique, le coefficient (B) de régulation de la richesse est déterminé par la formule B=C2* D1* Bprop+ D2* Bint, dans laquelle C2 est une constante.
  4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lorsque la richesse est supérieure au mélange stoechiométrique, le coefficient (B) de régulation de la richesse est déterminé par la formule B=-(C2* D1* Bprop+ D2* Bint), dans laquelle C2 est une constante.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins du premier et/ou du second coefficients (D1, D2) est un entier naturel.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est initialisé lorsqu'un premier paramètre de fonctionnement du moteur (12) atteint une valeur de seuil.
  7. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la valeur de seuil du premier paramètre est variable en fonction d'au moins un deuxième paramètre de fonctionnement du moteur (12), tel que la température du liquide du circuit de refroidissement au démarrage du moteur (12).
  8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le premier paramètre est représentatif de la température d'une sonde (24).
  9. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la sonde (24) est de type lambda.
  10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la sonde (24) est de type planar.
  11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des termes proportionnel Bprop et/ou intégral Bint est déterminé par une cartographie notamment à partir de la pression régnant dans le collecteur d'admission et du régime du moteur (12).
  12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite phase particulière de fonctionnement est détectée à partir d'une valeur représentative d'un troisième paramètre de fonctionnement du moteur (12).
  13. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le troisième paramètre de fonctionnement du moteur (12) correspond à la pression du collecteur d'admission du moteur (12) dont la valeur est fournie par un capteur (20).
  14. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la valeur de la pression du collecteur correspond au résultat du traitement, par un dispositif de traitement (18), de la valeur de la pression du collecteur fournie par le capteur (20) de façon anticiper son évolution.
  15. Procédé selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que la valeur de la pression du collecteur est filtrée de façon à définir une valeur filtrée, et en ce que la phase particulière de fonctionnement est détectée lorsque la valeur de la différence entre la pression du collecteur mesurée ou calculée par le dispositif de traitement (18) et la pression du collecteur filtrée est supérieure à une valeur de seuil haut ou est inférieure à une valeur de seuil bas.
  16. Procédé selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est arrêté lorsqu'un quatrième paramètre de fonctionnement du moteur (12) atteint une valeur de seuil.
  17. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le quatrième paramètre est représentatif de la température du dispositif de traitement des gaz d'échappement.
  18. Procédé selon l'une des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que le premier et/ou le quatrième paramètre est représentatif du nombre de passages d'un piston au point mort haut.
  19. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de traitement (16) des gaz d'échappement comporte un catalyseur de type catalyseur trois voies.
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