EP1377734A1 - Procede de calcul de la masse d'air admise dans le cylindre d'un moteur a combustion interne equipant un vehicule automobile et calculateur d'injection mettant en oeuvre le procede - Google Patents
Procede de calcul de la masse d'air admise dans le cylindre d'un moteur a combustion interne equipant un vehicule automobile et calculateur d'injection mettant en oeuvre le procedeInfo
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- EP1377734A1 EP1377734A1 EP02708417A EP02708417A EP1377734A1 EP 1377734 A1 EP1377734 A1 EP 1377734A1 EP 02708417 A EP02708417 A EP 02708417A EP 02708417 A EP02708417 A EP 02708417A EP 1377734 A1 EP1377734 A1 EP 1377734A1
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- engine
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/04—Engine intake system parameters
- F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
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- F02D2200/04—Engine intake system parameters
- F02D2200/0406—Intake manifold pressure
- F02D2200/0408—Estimation of intake manifold pressure
Definitions
- Method for calculating the mass of air admitted into the cylinder of an internal combustion engine fitted to a motor vehicle and injection computer implementing the method The present invention relates to a method for calculating the mass of air admitted into the cylinder of an internal combustion engine fitted to a motor vehicle and an injection computer implementing the method.
- dP is used to calculate - - at step i the modeled value of P co ⁇ in the previous calculation step dt (i-1).
- the present invention relates to a method of calculating the mass of air admitted into an internal combustion engine cylinder in order to determine the quantity of fuel to be injected.
- said engine being of the type comprising an injection computer controlling the operation of the fuel injectors from the values supplied by a pressure sensor disposed in the intake manifold supplying air to the various cylinders, the mass of admitted air being calculated from the pressure at the measured manifold Pcoll, characterized in that it consists in each iteration: to measure or estimate parameters (alpha_pap, N, Tcoll, Pamont, PresMes) describing the actual operation of the engine at the time of calculation, certain parameters integrating a measurement delay with respect to the quantity measured); then in calculating a behavior model of the manifold so that the air flow rate at the intake throttle and the air flow rate at the intake of the engine are found, at the time of the calculation considered; then to deduce therefrom a prediction of the pressure at the manifold for the instant
- the method of the invention consists in carrying out, during cycle i, the prediction of values of air flow rates at the engine and at the butterfly on the basis of a state variable, representative of the ratio of the pressure at the manifold relative to the pressure upstream of the manifold deduced from an operating model of the manifold in the form: ix, ⁇ x, -x + - K l xf tw (X l ) - X_ + - 0 /
- ⁇ is a function of the engine speed N, of the geometry of the manifold and of the cylinders, of the volumetric efficiency of the engine size and of the recurrence of the injection calculation;
- Ki is a function of the engine speed N, the volumetric efficiency remp and the geometry of the engine r, the temperature of the manifold and the butterfly section, and f bsv is a function predefined by a function generator to define the coefficient throttle flow.
- the method of the invention consists in using the function f bsv to define the flow coefficient at the butterfly, represented graphically as a function of the state variable Xi: by a first horizontal section for the low values of Xi , by a third substantially vertical section at the highest values of Xi, and by a second decreasing monotonic section at the intermediate values of Xi.
- the method of the invention consists in using the value of the state variable determined in the previous cycle to generate a rectified function f r ⁇ d defining the flow coefficient at the butterfly in an approximate manner, by determining the slope (slope ) and the ordinate at the origin (Y0) of a line segment approaching the curve representative of the real function f bsv so that the value of a state variable Xi can be determined using the relationship :
- the method of the invention consists in finding, for the real function f bsv the true value r of the state variable (Xi true) which corresponds to the value Xi calculated by the rectified function f red according to the relation connecting the point (,. / "/ (,)) with the point (*, TO , /, fashion (,. mod,)).
- the collector is modeled by the parameters describing the operation of the engine, respectively:
- the method of the invention also includes a step of predicting the mass of air deduced from the prediction of the pressure at the manifold.
- the injection computer of the invention comprises: a module implementing a collector model producing a state variable (Xi) representative of the ratio of the pressure at the collector modeled at the upstream pressure measured at the time of the calculation , a module for correcting said state variable (Xi), correction deduced from a relationship between the rectified function (f red ) and the real function (f bsv ) of the flow coefficient at the intake throttle valve ; a module for calculating the air flow rates at the intake (Dpap) and at the engine (Dmot); a module for predicting the value (Near pred) of the pressure at the manifold when the inlet valve of the cylinder in question is closed.
- - Figure 1 is a graph explaining the principle on which the invention is based;
- - Figure 2 is a block diagram of a device implementing the method of the invention;
- FIG. 3 is a graph explaining one. improvement provided by the method of the invention.
- the pressure Pcoll pred which corresponds to the sum of the value measured at the date t1 P co u of the pressure at the manifold with an increment or a decrement AP co / ⁇ may not not correspond with a point on the actual curve of the instantaneous change in pressure at the manifold.
- FIG. 2 there is shown a block diagram representing the various components of an injection computer implementing the method of the invention.
- the prediction of the value of the pressure at the manifold Near pred on the date of closure of the intake valve is carried out to prepare the next injection from the measured data available at the time calcu l.
- These parameters (alpha_pap, N, Tcoll, Pamont, PresMes) are descriptive of the actual operation of the engine at the time of the calculation and they are:
- the first four data are supplied to a module 7 which is constituted by a computer in which the physical collector model defined according to the present invention is programmed and which is adapted to the controlled motor.
- the collector model used in the invention is based on the principle of a representative volume of the collector which is filled by an air flow entering from upstream with a butterfly flow Dpap and which is emptied by a flow d air coming downstream with a flow to the cylinders Dmot.
- the module 7 includes a means for generating a function representative of the air flow to the butterfly valve Dpap defined by:
- pap ô (2) function depending essentially on the considered model of P co ⁇ and in which g is a function representing the aeraulic behavior of the butterfly and f bsv is a function defined in mod ule 7 by a function generator which is defined according to the curve shown in the Figure 3 which will be described later.
- the function g depends on the parameters S pap . which indicates the cross-section of the butterfly, Pamont and T upstream respectively represent the pressure and the temperature upstream of the butterfly.
- the function f bsv to define the flow coefficient of the intake throttle depends on the state variable X, representative of the Pcol / Pamont pressure ratio to the collector related to the upstream pressure.
- the graphical representation of the rectification function f bsv comprises a first horizontal section for the low values of X ,, a third substantially vertical section at the highest values of X ,, and a second decreasing monotonic section at the intermediate values of X ,.
- the module 7 comprises means for generating a function representative of the air flow to the cylinder of the engine Dmot defined by:
- D nml h (N, T coll , remp) ⁇ ⁇ P col - P) (3) function depending essentially, for the model considered, on Pcoii and in which h is a function representing the aeraulic behavior of the cylinder in admission which is produced by a function generator h (not shown) and which receives the parameters N, T ⁇ ⁇ from the input parameter input modules 2 and 3 and where PO is the minimum pressure at the manifold which ensures a flow of air to the considered cylinder of the engine.
- the h function also depends on the ramp coefficient characteristic of the volumetric efficiency of the thermal engine on which the injection computer works.
- the collector model is implemented in the mod ule 7 by a differential equation drawn from the model and from the functions f, g and h above and which is defined for the cylinder re considered, during the cycle number i being predicted, by •
- X. X ⁇ .-, l + K, ⁇ f hsv ⁇ X,) - X ⁇ + (4)
- Xi is the ratio of the pressure to the collector modeled, in cycle number i, to the upstream pressure measured or estimated
- ⁇ is a function of the engine speed N, of the geometry of the manifold and of the cylinders, of the permeability remp of the engine and of the recurrence of the calculation of the injection
- Ki is a function of engine speed N, ramp permeability and engine geometry, manifold temperature and throttle section.
- the function f bsv is replaced by a function f red approaching the function f bsv by a succession of predefined line segments.
- These values can be tabulated in a generating means (not shown) of the redesigned function f re . It is then possible to solve the model in Xi in the form:
- the collector modeling module 7 produces a state variable Xi during the prediction instant t2 in FIG. 1 which is transmitted to the module 8 of the means for calculating the pressure predicted at the manifold at the date t3.
- step (E1) the segment concerned of the rectified function f red is chosen (and therefore the values “slope” and Y0 of the rectified function f r ⁇ d ) from the value of the variable XM.
- the module 7 executing the collector model described above produces a value X, from the value X, -. ⁇ acquired previously and which corresponds to the point Mj on the d representative right red of the redesigned function. Then, outside the loop of the collector model (module 7), we obtain the corresponding point Mi 'on the representative curve f bsv of the real function approached by the preceding line. For this, the correction module 8 (FIG. 2) makes it possible to produce, during a step (E3) (FIG.
- the prediction values Dmot and Dpap of air flow to the engine and air flow to the throttle produced by the calculation module 9 are then transmitted to the input of a last calculation module 10 of the predicted value of the pressure at collector that will execute a GP function (Dmot, Dpap, PresMes) by a function generator.
- the PresMes value corresponds to the last available measured value of the pressure at the manifold, measurement made at time t2 of the graph in FIG. 1 and corresponding to a value at time t1.
- the function gp () is expressed by:
- gp At x mol, I) in which r is a multiplier coefficient T CO ⁇ and V C0
- the output value of the calculation module 10 represents the prediction of the value of the pressure at the manifold at the date t3 (FIG. 1), so that this value, transmitted to the rest (not shown) of the injection computer, allows the improved calculation of the injection air mass for each engine cylinder.
- the invention makes it possible to ensure better dynamics on the models of the prior art, in particular because there is no compromise to be made with the stability of the model which is acquired by the linear nature of the rectified function f re d-
- the invention makes it possible to develop an injection computer facilitated by the stability of the model whatever the load (pressure at the manifold).
- the invention makes it possible to reduce, on the solutions of the prior art, the phase shift of the collector model to the measured physical reality which ensures a better relevance of the prediction of the pressure at the collector at the date t3. Finally, the accuracy of the prediction of pressure and therefore of the injection is improved at high loads.
- the invention allows the use of adjustment parameters corresponding to physical drivers of the heat engine which are measurable or calculable and common with other calculations carried out by the injection computer while in the injection computers of the engine. he state of the art of the specific and not physical parameters resulting from an optimization tool took into account the constraints of stability of the old solutions.
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de calcul de la masse d'air admise dans le cylindre d'un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile et un calculateur d'injection mettant en oeuvre le procédé. Selon l'invention, une valeur de prédiction de la pression au collecteur est prédite pour chaque cylindre du moteur à combustion interne pour la date de fermeture (t3) de la ou des soupapes d'admission sur la base de la mesure de paramètres descriptifs du fonctionnement du moteur. La valeur de prédiction (Pres pred) est dérivée de l'exécution d'un modèle de collecteur résolu par une méthode originale objet de l'invention.
Description
"Procédé de calcul de la masse d'air admise dans le cylindre d'un moteur à combustion interne équipant un véh icule automobile et calculateur d'injection mettant en oeuvre le procédé" La présente invention concerne un procédé de calcul de la masse d'air admise dans le cylindre d' un moteu r à combustion interne équipant un véhicule automobile et un calculateur d'injection mettant en œuvre le procédé.
Dans l'état de la technique, on a déjà décrit un tel procédé de calcul qui s'applique principalement à un calculateur d' injection pour un moteu r thermique destiné à entraîner un véhicule automobile. En particulier, on se reportera au brevet FR-A-2.709.151 déposé au nom du même demandeur.
Dans cet état de la technique, on a ind iqué comment prévoir la masse d'air nécessaire à la combustion la meilleure dans un cylindre. A cet effet, il a été défini que la masse d'air d' admission devait être prédite à partir de la mesure de la pression au collecteur Pcoι à la date t, pendant une durée de préd iction de Δt, selon la relation :
Dans le procédé défini dans le brevet FR-A-2.709.151 , on utilise dP pour calculer — — au pas i la valeur modélisée de Pcoι à l'étape dt de calcul précédent (i-1 ).
I l en résulte que, si à forte charge (Pco/ est proche de la valeur de la pression en amont), la pression au collecteur modélisée au pas de calcul i-1 est d ifférente de celle que va calcu ler le modèle, pour le pas i, alors le modèle va osciller voire d iverger.
En d' autres termes, le procédé défini dans le brevet FR-A-2.709.1 51 est correct q uand le moteur therm ique fonctionne en régime à faible charge, et q u' il exige des mesures de
correction en temps réel de plus en plus délicates lorsque le moteur thermique fonctionne à proximité de la pleine charge.
C'est pour remédier à cet inconvénient de l' état de la technique que la présente invention- concerne un procédé de calcul de la masse d'air admise dans un cylindre de moteur à combustion interne afin de déterminer la quantité de carburant devant être injectée dans ledit cylindre, ledit moteu r étant du type comportant un calculateur d'injection pilotant le fonctionnement des injecteurs de carburant à partir des valeurs fournies par un capteur de pression disposé dans le collecteur d'admission amenant l'air aux différents cylindres, la masse d'air admise étant calculée à partir de la pression au collecteur Pcoll mesurée, caractérisé en ce qu'il consiste à chaque itération : à mesurer ou estimer des paramètres (alpha_pap, N , Tcoll, Pamont, PresMes) descriptifs du fonctionnement réel du moteur à l'instant de calcul, certains paramètres intégrant un retard de mesure par rapport à la grandeur mesurée) ; puis à calculer un modèle de comportement du collecteur de sorte que soit trouvé le débit d'air au papillon d'admission et le débit d'air à l'aspiration du moteur, au moment du calcul considéré ; puis à en déduire une prédiction de la pression au collecteur pour l' instant de fermeture de la soupape d'admission, de sorte que soit possible le calcul prédictif de la masse d'air entrée dans le cylindre à l'instant de fermeture de la soupape d'admission associée au cylindre.
Selon un autre aspect, le procédé de l'invention consiste à réaliser, lors du cycle i, la prédiction de valeurs de débits d'air au moteu r et au papillon sur la base d'une variable d'état, représentative du rapport de la pression au collecteur rapportée à la pression en amont du collecteur déduite d'un modèle de fonctionnement du collecteur de la forme :
i x, ≈ x,-x + - Kl x ftw(Xl)- X_ + - 0/
1 + r, E„. dans lequel : τ, est une fonction du rég ime moteur N , de la géométrie du collecteu r et des cylindres, du rendement volumétriq ue remp d u moteur et de la récurrence du calcul de l'injection ;
Ki est une fonction du rég ime moteur N , du rendement volumétrique remp et de la géométrie du moteu r, de la température du collecteur et de la section du papillon, et fbsv est une fonction prédéfinie par un générateur de fonction pour définir le coefficient de débit au papillon.
Selon un autre aspect, le procédé de l'invention consiste à utiliser la fonction fbsv pour définir le coefficient de débit au papillon, représentée graphiquement en fonction de la variable d'état Xi : par une première section horizontale pour les faibles valeurs de Xi, par une troisième section sensiblement verticale aux plus fortes valeurs de Xi, et par une seconde section monotone décroissante aux valeurs intermédiaires de Xi.
Selon un autre aspect, le procédé de l'invention consiste à utiliser la valeur de la variable d'état déterminée au cycle précédent pour générer une fonction redressée frβd définissant le coefficient de débit au papillon de manière approchée, en déterminant la pente (pente) et l'ordonnée à l'origine (Y0) d ' un segment de droite approchant la courbe représentative de la fonction réelle fbsv de sorte qu'on puisse déterminer la valeur de a variable d'état Xi à l'aide de la relation :
1
X, = τ, x X • ι,- ,l + K, x Y, + -
1 + r, - K, x pente P...
Selon un autre aspect, le procédé de l'invention consiste à rechercher, pour la fonction réelle fbsv la valeu r vraie de la variable d'état (Xi vrai) qui correspond à la valeur Xi calculée par
la fonction redressée fred selon la relation reliant le point ( ,./«/( ,)) avec le point (*,TO, /,„( ,.„,)).
Selon un autre aspect, par le procédé de l'invention , le collecteur est modélisé par les paramètres descriptifs du fonctionnement du moteur, respectivement :
- l'angle d'ouverture du papillon d'admission alpha_pap mesuré au moyen d'un capteur d'ang le papillon ;
- le régime du moteur N, ou vitesse de rotation du moteur, mesurée par un capteur de vitesse ou d u régime moteur ; - la température de l'air au collecteur Tcoll, mesurée au moyen d'un capteur de température disposé sur le collecteur d'air ;
- la pression d'air en amont du papillon Pamont, mesurée par un capteur de pression, ou estimée ;
- la pression mesurée au collecteur (Près Mes) par un capteur de pression.
Selon un autre aspect, le procédé de l'invention comporte aussi une étape de prédiction de la masse d'air déduite de la préd iction de la pression au collecteur.
L'invention concerne aussi un calculateur d'injection, caractérisé en ce qu'il met en œuvre le procédé selon l'invention. Selon un autre aspect, le calculateur d'injection de l'invention comporte : un module implémentant un modèle de collecteur produisant une variable d'état (Xi) représentative du rapport de la pression au collecteur modélisée à la pression amont mesurée au moment du calcul , un module de correction de la dite variable d'état (Xi), correction déduite d'une relation entre la fonction redressée (fred) et la fonction réelle (fbsv ) du coefficient de débit au papillon d'admission ; un module de calcu l des débits d'air à l'admission (Dpap) et au moteur (Dmot) ;
un module de prédiction de la valeur (Près pred) de la pression au collecteur au moment de la fermeture de la soupape d'admission du cylindre considéré.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui su it pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- la figu re 1 est un graphe expliq uant le principe sur lequel se fonde l'invention ; - la figure 2 est un schéma bloc d'un dispositif mettant en œuvre le procédé de l'invention ;
- la figure 3 est un graphe expliquant une. amélioration apportée par le procédé de l'invention.
A la figure 1 , on a représenté un graphe expliquant le principe su r lequel se fonde l' invention. On se reportera à la description du brevet FR 2.709.1 51 délivré au nom d u même déposant pour toute explication complémentaire sur cet état de la technique.
Dans la technique d'injection de carburant utilisée pour contrôler les moteurs à explosion, on considère le fonctionnement d'un cylindre et de ses soupapes . L'estimation de la pression d'air au moment de la fermeture de la ou des soupapes d'admission du cylindre sous contrôle permet de connaître la valeur de la masse d'air apportée au cylindre et d' en déduire la quantité d' essence à injecter pour une combustion optimisée. Cependant, en injection indirecte, à cause de la physique de la vaporisation , cette quantité d'essence doit être introduite avant l'ouvertu re de la soupape d'admission, et dans tout type d' injection, on ne con naît la dernière mesure de la pression au collecteur qu' avec un délai important ne permettant pas de se contenter de la mesure.
A la figu re 1 , on a représenté l'évolution entre deux dates t1 et t3 de la pression au collecteu r Pcoιι • la date t1 , on a effectué, à l'aide d'un moyen convenable comme un capteur de
pression disposé sur le collecteur d'admission , la mesure de la pression au collecteur Pco//(t1 ) .
A la date t2, qui est la date de calcul de l'injection, on réalise une estimation de la variation instantanée de la pression au collecteur grâce à un modèle physique de col lecteur qui permet de prédire à la date t3 de fermeture de l'admission la pression au collecteur avec un écart de temps Δt = t3 - t1 par la relation : dP E )/(tl + Δt) = Rc„/ (tl)+ Δt x ^
Pcollpred = Pcol(t3) = Pcol (tl)+ ΔPcoll qui correspond à une prédiction de Pcoιι à partir d'une mesure préalable de Pcou •
En se reportant au graphique de la figure 1 , on constate que la pression Pcoll pred qui correspond à la somme de la valeur mesurée à la date t1 Pcou de la pression au collecteur avec un incrément ou un décrément APco/ι peut ne pas correspondre avec un point de la courbe réelle de l'évolution instantanée de la pression au collecteur.
A la figure 2, on a représenté un schéma bloc représentant les divers composants d'un calculateur d'injection mettant en œuvre le procédé de l'invention. Dans le procédé de l'invention , la prédiction de la valeur de la pression au collecteu r Près pred à la date de fermetu re de la soupape d'admission est réalisée pour préparer l'injection suivante à partir des données mesurées d isponible au moment du calcu l. Ces paramètres (alpha_pap, N, Tcoll, Pamont, PresMes) sont descriptifs du fonctionnement réel du moteur au moment du calcul et ils sont :
- l'angle d'ouverture du papillon d'admission alpha pap mesuré au moyen d'un capteur 1 d'angle papillon ;
- le régime du moteur N , ou vitesse de rotation du moteu r, mesurée par un capteu r 2 de vitesse ou du rég ime moteur ;
la température de l'air au collecteur Tcoll, mesurée au moyen d'un capteur 3 de température disposé sur le collecteur d'air ; la pression d'air en amont du papillon Pamont, mesurée par un capteur 5 de pression, ou estimée sur la base d' un autre modèle de la pression d' air en amont ; la pression mesurée au collecteur, notée ici Pres es, par un capteur de pression 6. Cette mesure ayant une constante de temps d'acquisition non négligeable est représentative du fonctionnement moteur, un certain temps auparavant.
Les quatre premières données sont fournies à un module 7 q ui est constitué par un calculateur dans lequel est programmé le modèle physique de collecteur défini selon la présente invention et qui est adapté au moteur contrôlé. Le modèle de collecteur utilisé dans l'invention est basé sur le principe d'un volume représentatif du collecteur qui est rempli par un débit d'air entrant par l'amont avec un débit au papillon Dpap et q ui est vidé par un débit d'air sortant par l'aval avec un débit aux cylindres Dmot.
Dans un mode de réalisation, le module 7 comporte un moyen pour générer une fonction représentative du débit d'air au papillon Dpap définie par :
pap ô (2)
fonction dépendant essentiellement pour le modèle considéré de Pcoιι et dans laquelle g est une fonction représentant le comportement aéraulique du papillon et fbsv est une fonction définie dans le mod ule 7 par un générateur de fonction qui est défini selon la courbe représentée à la figure 3 q ui sera décrite ultérieurement. La fonction g dépend des paramètres Spap. qui ind ique la section d u papillon , Pamont et Tamont représentent respectivement la pression et la températu re en amont du papillon. Ces données sont respectivement enreg istrées dans le module 7 ou reçues d'un des mod ules de détection des paramètres d'entrée 1 à 5.
D'une manière générale, ainsi qu'on le voit à la figure 3, la fonction fbsv pour définir le coefficient de débit du papillon d'admission dépend de la variable d'état X, représentative du rapport Pcol/Pamont de la pression au collecteu r rapportée à la pression amont. La représentation graphique de la fonction de redressement fbsv comporte une première section horizontale pour les faibles valeurs de X,, une troisième section sensiblement verticale aux plus fortes valeurs de X,, et une seconde section monotone décroissante aux valeurs intermédiaires de X,.
Dans un mode de réalisation, le module 7 comporte un moyen pour générer une fonction représentative du débit d'air au cylindre du moteur Dmot définie par :
Dnml = h(N,Tcoll ,remp)χ {Pcol - P ) (3) fonction dépendant essentiellement, pour le modèle considéré , de Pcoii et dans laquelle h est une fonction représentant le comportement aéraulique du cylind re en admission qui est produite par un générateur de fonction h (non représenté) et qui reçoit en entrée les paramètres N , T∞ιι des mod ules de saisie de paramètres d'entrée 2 et 3 et où PO est la pression minimale au collecteur qui assure un débit d'air au cylind re considéré du moteur. La fonction h dépend aussi du coefficient remp caractéristique du rendement volumétrique du moteu r thermiq ue sur lequel le calculateur d'injection travaille.
Le modèle du collecteur est implémenté dans le mod ule 7 par une équation différentielle tirée du modèle et des fonctions f, g et h précitées et qui est définie pour le cylind re considéré, lors du cycle numéro i en cours de prédiction , par •
1
X. = X ι.- ,l + K, χ fhsv{X, )- X^ + (4)
1 + r relation dans laquelle : Xi est le rapport de la pression au collecteur modélisé, au cycle numéro i, à la pression amont mesurée ou estimée ;
τ, est une fonction du régime moteur N, de la géométrie du collecteur et des cylindres, de la perméabilité remp du moteur et de la récurrence du calcul de l'injection ;
Ki est une fonction du régime moteur N, de la perméabilité remp et de la géométrie du moteur, de la température du collecteur et de la section du papillon.
A cause de la forme particulière de la fonction fbsv, cette relation ne permet pas de tirer Xi en fonction de Xi-1 de manière analytique en temps réel , car on ne sait pas inverser cette fonction .
Pour résoudre ce problème, selon le p rocédé de l'invention , on remplace la fonction fbsv par une fonction fred approchant la fonction fbsv par une succession de segments de droite prédéfinis. Dans cette étape du procédé, on réalise donc une linéarisation par morceaux de la fonction fbsv Chaque segment de la fonction frβd représentée à la figure 3, a pour équation : freΛX,) = pente χ X, +Y0 (5) dans laquelle « pente » est la pente du segment de fred identifié g râce au point d'abscisse (Xi-1 ) acquis lors de la prédiction précédente et Y0 est l'ordonnée à l'origine de la droite portant ce segment. Ces valeurs peuvent être tabulées dans un moyen générateur (non représenté) de la fonction red ressée fre . Il est alors possible de résoudre le modèle en Xi sous la forme :
X. = (6)
dans laquelle pente et Y0 sont les caractéristiques de la fonction redressée frβ qui remplace, dans l'approximation de l'invention, la fonction fbsv .
De ce fait, dans un mode de réalisation , le module 7 de modélisation du collecteur produit une variable d'état Xi lors de l'instant de prédiction t2 de la figure 1 qui est transmise au
module 8 du moyen de calcul de la pression prédite au collecteur à la date t3.
Le module 8 comporte un moyen de correction qui permet de corriger la variable d'état Xi quand le point d'abscisse X, se trouve très proche de la valeur maximale de X = 1 .0 (voir figure 3). En effet, la fonction redressée fred s'éloig ne sensiblement de la fonction réelle fbsv a proximité de l'abscisse maximum théorique (X = 1 ) de façon à éviter de faire boucler le modèle sur un ou plusieurs segments quasiment verticaux. Le dernier segment de fred a donc une pente non infinie. Le bouclage d u modèle sur ce dernier seg ment conduit donc à des valeurs de Xi et />ed(Xi) inexactes qu' il faut corriger.
Dans le procédé de l'invention, lors de l'étape (E1 ) on choisit le segment concerné de la fonction redressée fred (et donc les valeurs « pente » et Y0 de la fonction redressée frθd) à partir de la valeur de la variable XM .
Puis, lors d'une étape (E2), le module 7 exécutant le modèle de collecteur décrit ci-dessus produit u ne valeur X, à partir de la valeur X,-.ι acquise précédemment et qui correspond au point Mj sur la d roite représentative fred de la fonction red ressée. Ensuite, hors de la boucle du modèle de collecteur (module 7), on obtient le point Mi' correspondant sur la courbe représentative fbsv de la fonction réelle que la d roite précédente approche. Pour cela le module 8 de correction (figure 2) permet de produire, lors d'une étape (E3) (figure 3) , les valeu rs vraies de la variable d'état Xj et de la valeur de la fonction f sv{Xt) réelle en utilisant une fonction tabulée reliant le point [X,, /yed(Xι)] sur la courbe avec le point correspondant [XjιVrai> fûsv( i. raι)] su r la vraie cou rbe fbsv . Ces valeurs Xj,vrai vraie et fbSv(Xi,vrat) vraie sont alors transmises à un module 9 de calcul des débits d'air au moteur Dmot et au papillon Dpap qui comporte respectivement un générateu r de fonction Dmot et un générateur de fonction Dpap
exécutant les fonctions pré enregistrées g et h décrites ci-dessus. Les deux générateurs reçoivent en entrée les valeurs calculées Xi vraie et /ùsv(Xi,vrai) vrai ainsi que la valeur Pamont de la pression en amont du papillon, mesurée par le capteur 5 ou estimée, cette valeur étant celle qui est disponible au moment t2 de la prédiction de la pression au collecteur.
Les valeurs de prédiction Dmot et Dpap de débit d'air au moteur et de débit d'air au papillon produites par le module de calcul 9 sont alors transmises en entrée d'un dernier module de calcul 10 de la valeur prédite de la pression au collecteur q ui exécutera une fonction GP(Dmot, Dpap, PresMes) par un générateu r de fonction. La valeur PresMes correspond à la dernière valeur mesurée disponible de la pression au collecteur, mesure faite à l'instant t2 du graphe de la figure 1 et correspondant à une valeur à l' instant t1 .
Dans un mode de réalisation , la fonction GP est écrite sous la forme GP = PresMes + gp(Dmot, Dpap) , où la fonction gp() est u ne fonction prédéterminée des valeu rs de prédiction Dmot et Dpap de débit d'air au moteu r et de débit d'air au papillon produites par le module de calcul 9. Dans un mode de réalisation , la fonction gp() est exprimée par :
gp = At x mol , I)
dans laquelle r est un coefficient multiplicateur TCOι et VC0| sont les conditions de températures et de volume au collecteur et Δt est le temps d' intégration ou de modélisation .
La valeur de sortie du module de calcul 10 représente la préd iction de la valeur de la pression au collecteur à la date t3 (figure 1 ), de sorte que cette valeur, transmise au reste (non représenté) du calculateur d'injection permette le calcul amélioré de la masse d'air d'injection pour chaque cylindre du moteur.
L'invention permet d'assu rer une meilleure dynamiq ue sur les modèles de l'art antérieur, notamment parce q u'il n'y a pas de
compromis à faire avec la stabilité du modèle qui est acquise par la nature linéaire de la fonction redressée fred-
L'invention permet de réaliser une mise au point d u calculateur d'injection facilitée g râce à la stabilité du modèle quelle que soit la charge (pression au collecteur) .
L'invention permet de réd uire, sur les solutions de l'art antérieur, le déphasage du modèle de collecteur à la réalité physique mesurée qui assure une meilleure pertinence de la prédiction de la pression au collecteur à la date t3. Enfin , la précision de la prédiction de p ression et donc de l' injection est améliorée aux fortes charges. L' invention permet l' utilisation de paramètres de réglage correspondant à des g randeurs physiques du moteur thermiq ue qui sont mesurables ou calculables et communs avec d' autres calculs effectués par le calculateur d' injection alors que dans les calculateurs d' injection de l' état de la technique des paramètres spécifiques et non physiques issus d' un outil d' optimisation prenaient en compte les contraintes de stabilité des solutions anciennes.
Claims
1 . Procédé de calcul de la masse d'air admise dans un cylindre de moteur à combustion interne afin de déterminer la quantité de carburant devant être injectée dans ledit cylindre, ledit moteur étant du type comportant un calculateur d'injection pilotant le fonctionnement des injecteurs de carburant à partir des valeurs fournies par un capteur de pression disposé dans le collecteur d'admission amenant l'air aux différents cylindres, la masse d'air admise étant calculée à partir de la pression au collecteur Pcoll, caractérisé en ce qu'il consiste à chaque itération : à mesurer ou estimer des paramètres (alpha pap, N , Tcoll, Pamont, PresMes) descriptifs du fonctionnement réel du moteur à l'instant de calcul ; puis - à calculer un modèle de comportement du collecteur de sorte que soit trouvé le débit d'air au papillon d'admission (Dpap) et le débit d'air à l'aspiration du moteur (Dmot), au moment du calcul ; puis à en déduire une prédiction (Près Pred) de la pression au collecteur, pour l' instant de fermeture de la soupape d'admission, de sorte que soit possible le calcul prédictif de la masse d'air entrée dans le cylindre à l'instant de fermeture (t3) de la soupape d'admission associée au cylindre.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser, lors du cycle i, la prédiction de valeurs de débits d'air au moteur (Dmot) et au papillon (Dpap) sur la base d'une variable d'état (X,), représentative du rapport de la pression au collecteur (Pcoll) rapportée à la pression en amont du collecteur (Pamont) déduite d'un modèle de fonctionnement du collecteur de la forme :
dans lequel : xi est une fonction du rég ime moteur N , de la géométrie du collecteur et des cylindres, du rendement volumétrique remp du moteu r et de la récurrence du calcul de l'injection ; Ki est une fonction du régime moteur N , du rendement volumétrique remp et de la géométrie du moteur, de la température du collecteur et de la section du papillon, et fbsv est une fonction prédéfinie par un générateur de fonction pour défin ir le coefficient de débit au papillon .
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser la fonction fbsv pour définir le coefficient de débit au papillon représentée g raphiquement en fonction de la variable d'état Xj : par une première section horizontale pour les faibles valeurs de Xj, par une troisième section sensiblement verticale aux plus fortes valeurs de X et par une seconde section monotone décroissante aux valeu rs intermédiaires de X,.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser la valeur de la variable d'état (X,.ι) déterminée au cycle précédent pour générer une fonction red ressée fred définissant le coefficient de débit au papillon d'admission de manière approchée, en déterminant la pente (pente) et l'ordonnée à l'origine (Y0) d' un segment de droite approchant la courbe représentative de la fonction réelle fbsv de sorte qu'on pu isse déterminer la valeur de la variable d'état (Xi) à l'aide de la relation :
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste à rechercher pour la fonction réelle fbsv la valeur vraie de la variable d'état (X,ιVraι) qui correspond à la valeu r Xi calculée par la fonction red ressée frβd, selon la relation reliant le point
(χ„f χ,)) avec le p°int (^,™, .. ,, )-
6. Procédé selon la revendication 5 , caractérisé en ce q ue le modèle de collecteur est chargé par les paramètres descriptifs d u fonctionnement du moteur, respectivement :
- l'angle d'ouverture du papillon d'admission alpha_pap mesuré au moyen d'un capteur (1 ) d'angle papillon ;
- le régime du moteur N , ou vitesse de rotation d u moteu r, mesurée par un capteur (2) de vitesse ou du régime moteu r ;
- la température de l'air au collecteur Tcoll , mesu rée au moyen d'un capteur (3) de température d isposé sur le collecteur d'air ; - la pression d'air en amont d u papillon Pamont, mesu rée par un capteur (5) de pression ou estimée ;
- la pression mesurée au collecteur (Près Mes) par un capteur de pression (6) .
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte aussi une étape de prédiction de la masse d'air déd uite de la prédiction de la pression au collecteur.
8. Calculateur d'injection , mettant en œuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 7 pour piloter le fonctionnement d'un moteur à combustion interne comportant au moins un cylind re et un injecteu r de carburant, caractérisé en ce qu'il comporte : un module (7) implémentant un modèle de co llecteur au cylindre considéré produisant une variable d'état (Xi) représentative d u rapport de la pression collecteu r Pcol modélisé à la pression amont au moment du calcul , un module (8) de correction de la d ite variable d'état (Xi), correction déduite d'une relation entre la fonction redressée (fred) et la fonction réelle (fbsv) du coefficient de débit au papillon d'ad mission ; un mod ule (9) de calcul des débits d'ai r à l'ad m ission (Dpap) et au collecteur (Dmot) pour le cylind re considé ré ; un module (10) de prédiction de la valeur (Près pred) de la pression au collecteur au moment de la fermeture de la soupape d'admission du cylindre considéré.
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