EP1377734B1 - 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 procede Download PDF

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EP1377734B1
EP1377734B1 EP02708417A EP02708417A EP1377734B1 EP 1377734 B1 EP1377734 B1 EP 1377734B1 EP 02708417 A EP02708417 A EP 02708417A EP 02708417 A EP02708417 A EP 02708417A EP 1377734 B1 EP1377734 B1 EP 1377734B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
function
manifold
air
engine
pressure
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP02708417A
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German (de)
English (en)
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EP1377734A1 (fr
Inventor
Christophe Cazali
Edouard Valanciennes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Publication date
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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
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • 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
    • F02D2200/04—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
    • 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
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • F02D2200/0408—Estimation of intake manifold pressure

Definitions

  • the present invention relates to a method for calculating the air mass admitted into the cylinder of a combustion engine internal equipment of a motor vehicle and a calculator injection system implementing the method.
  • the method of the invention consists of using the function f bsv to define the throttle flow coefficient, 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 a second monotonic section decreasing at the intermediate values of Xi.
  • the method of the invention consists in using the value of the state variable determined in the preceding cycle to generate a rectified function f red defining the throttle flow coefficient in an approximate manner, by determining the slope (slope ) and the intercept (Y0) of a line segment approaching the curve representative of the real function f bsv so that the value of the 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 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 ( X i , f red ( X i )) with the point ( X i , true , f bsv ( X i , true )).
  • the method of the invention comprises also a step of predicting the air mass deduced from the prediction of manifold pressure.
  • the invention also relates to an injection computer, characterized in that it implements the method according to the invention.
  • FIG. 1 a graph explaining the principle on which the invention is based.
  • the pressure Pcoll pred which corresponds to the sum of the value measured at the time t1 P coll of the pressure at the collector with an increment or decrement ⁇ P coll may not correspond with a point of the real curve of the instantaneous evolution of the pressure at the collector.
  • the first four data are provided to a module 7 which is constituted by a calculator in which is programmed the physical manifold model defined according to the present invention and which is adapted to the controlled engine.
  • the collector model used in the invention is based on the principle of a volume representative of the manifold that is filled by an incoming airflow from upstream with a flow to the Dpap butterfly and which is emptied by a outgoing air flow downstream with a flow rate to the cylinders Dmot.
  • the module 7 comprises means for generating a function representative of the air flow rate at the Dpap butterfly defined by: function dependent essentially for the model considered P coll and in which g is a function representing the aeraulic behavior of the butterfly and f bsv is a function defined in the module 7 by a function generator which is defined according to the curve shown in Figure 3 which will be described later.
  • the function g depends on the parameters S pap . which indicates the section of the butterfly, P upstream and T upstream respectively represent the pressure and the temperature upstream of the butterfly.
  • the function f bsv for defining the flow rate coefficient of the intake throttle depends on the state variable X i representative of the ratio Pcol / Pm of the pressure to the collector referred to the upstream pressure.
  • the graphical representation of the rectifying function f bsv includes a first horizontal section for low values of X i , a third substantially vertical section at the highest values of X i , and a second monotonic section decreasing at intermediate values of X i .
  • the function h also depends on the coefficient rf characteristic of the volumetric efficiency of the heat engine on which the injection computer works.
  • the function f bsv is replaced by a function f red approaching the function f bsv by a succession of predefined line segments.
  • a piece linearization of the function f bsv is performed.
  • the module 7 of collector modeling produces a state variable Xi during the prediction moment t2 of FIG. 1 which is transmitted to the module 8 of the means for calculating the pressure predicted at the collector at the date t3.
  • step (E1) the relevant segment of the rectified function f red (and thus the "slope" and Y0 values of the rectified function f red ) is chosen from the value of the variable X i-1 .
  • the module 7 executing the collector model described above produces a value X i from the value X i-1 acquired previously and which corresponds to the point M i on the representative line f red of the rectified function. Then, out of the loop of the collector model (module 7), we obtain the corresponding point Mi 'on the representative curve f bsv of the real function that the preceding line approaches. For this, the correction module 8 (FIG. 2) makes it possible to produce, during a step (E3) (FIG.
  • a module 9 for calculating the air flow rates to the Dmot motor and the Dpap butterfly which comprises respectively a Dmot function generator and a generator.
  • Dpap function performing the pre-recorded functions g and h described above.
  • the two generators receive as input the calculated values X i true and f bsv (X i, true ) true as well as the value Pamont of the pressure upstream of the butterfly, measured by the sensor 5 or estimated, this value being that which is available at the moment t2 of the prediction of the pressure at the collector.
  • the prediction values Dmot and Dpap of air flow at motor and airflow throttle produced by the module calculation 9 are then transmitted to the input of a last module of calculation 10 of the predicted value of the pressure at the collector which will execute a GP function (Dmot, Dpap, PresMes) by a function generator.
  • the PresMes value is the last available measured value of manifold pressure, measurement made at time t2 of the graph of FIG. corresponding to a value at time t1.
  • the output value of the calculation module 10 represents the prediction of the pressure value at the collector on the date t3 ( Figure 1), so this value, passed on to the rest (no shown) of the injection computer allows the improved calculation the injection air mass for each cylinder of the engine.
  • the invention allows for better dynamic on models of the prior art, particularly because there is no compromise to do with the stability of the model that is acquired by the linear nature of the rectified function f red .
  • the invention makes it possible to carry out a development of the injection calculator facilitated thanks to the stability of the model whatever the load (manifold pressure).
  • the invention makes it possible to reduce, on the solutions of the art previous, the phase shift of the collector model to reality measured physics which ensures a better relevance of the prediction of manifold pressure at time t3.

Description

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.
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 moteur thermique destiné à entraíner 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 indiqué 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 P col à la date t, pendant une durée de prédiction de Δt, selon la relation : P col (t+Δt) = P col (t)+Δt× dP col dt Dans le procédé défini dans le brevet FR-A-2.709.151, on utilise pour calculer dP col / dt au pas i la valeur modélisée de P col à l'étape de calcul précédent (i-1).
Il en résulte que, si à forte charge (P col est proche de la valeur de la pression en amont), la pression au collecteur modélisée au pas de calcul i-1 est différente de celle que va calculer le modèle, pour le pas i, alors le modèle va osciller voire diverger.
En d'autres termes, le procédé défini dans le brevet FR-A-2.709.151 est correct quand le moteur thermique fonctionne en régime à faible charge, et qu'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 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 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 moteur 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 :
Figure 00030001
dans lequel :
  • τi est une fonction du régime moteur N, de la géométrie du collecteur et des cylindres, du rendement volumétrique remp du moteur 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
  • f bsv 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 f bsv 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 f red 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 f bsv de sorte qu'on puisse déterminer la valeur de la variable d'état Xi à l'aide de la relation :
    Figure 00030002
    Selon un autre aspect, le procédé de l'invention consiste à rechercher, pour la fonction réelle f bsv la valeur vraie de la variable d'état (Xi vrai) qui correspond à la valeur Xi calculée par la fonction redressée f red selon la relation reliant le point (X i ,f red (X i )) avec le point (X i,vrai ,f bsv (X i,vrai )).
    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'angle papillon ;
    • le régime du moteur N, ou vitesse de rotation du moteur, mesurée par un capteur de vitesse ou du 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 (Pres 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 prédiction de la pression au collecteur.
    L'invention concerne aussi un calculateur d'injection, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre 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 (f red ) et la fonction réelle (f bsv ) du coefficient de débit au papillon d'admission ;
    • un module de calcul des débits d'air à l'admission (Dpap) et au moteur (Dmot) ;
    • un module de prédiction de la valeur (Pres 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 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 est un graphe expliquant le principe sur lequel se fonde l'invention ;
    • la figure 2 est un schéma bloc d'un dispositif mettant en oeuvre 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 sur lequel se fonde l'invention. On se reportera à la description du brevet FR 2.709.151 délivré au nom du 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 connaítre 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'ouverture de la soupape d'admission, et dans tout type d'injection, on ne connaít la dernière mesure de la pression au collecteur qu'avec un délai important ne permettant pas de se contenter de la mesure.
    A la figure 1, on a représenté l'évolution entre deux dates t1 et t3 de la pression au collecteur P coll . A 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 P coll (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 collecteur 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 : P col (t1+Δt) = P col (t1)+Δt× dP col dt Pcollpred = Pcol(t3) = P col (t1) + ΔPcoll qui correspond à une prédiction de P coll à partir d'une mesure préalable de P coll .
    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 P coll de la pression au collecteur avec un incrément ou un décrément ΔP coll 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 oeuvre le procédé de l'invention. Dans le procédé de l'invention, la prédiction de la valeur de la pression au collecteur Pres pred à la date de fermeture de la soupape d'admission est réalisée pour préparer l'injection suivante à partir des données mesurées disponible au moment du calcul. 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 moteur, mesurée par un capteur 2 de vitesse ou du régime 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 PresMes, 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 qui 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 qui 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 :
    Figure 00070001
    fonction dépendant essentiellement pour le modèle considéré de P coll et dans laquelle g est une fonction représentant le comportement aéraulique du papillon et f bsv est une fonction définie dans le module 7 par un générateur de fonction qui est défini selon la courbe représentée à la figure 3 qui sera décrite ultérieurement. La fonction g dépend des paramètres S pap . qui indique la section du papillon, P amont et T amont représentent respectivement la pression et la température en amont du papillon. Ces données sont respectivement enregistrées dans le module 7 ou reçues d'un des modules de détection des paramètres d'entrée 1 à 5.
    D'une manière générale, ainsi qu'on le voit à la figure 3, la fonction f bsv pour définir le coefficient de débit du papillon d'admission dépend de la variable d'état Xi représentative du rapport Pcol/Pamont de la pression au collecteur rapportée à la pression amont. La représentation graphique de la fonction de redressement f bsv comporte une première section horizontale pour les faibles valeurs de Xi, une troisième section sensiblement verticale aux plus fortes valeurs de Xi, et une seconde section monotone décroissante aux valeurs intermédiaires de Xi.
    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 : D mot = h(N,T coll ,remp)×(P col -P0) fonction dépendant essentiellement, pour le modèle considéré, de P coll et dans laquelle h est une fonction représentant le comportement aéraulique du cylindre en admission qui est produite par un générateur de fonction h (non représenté) et qui reçoit en entrée les paramètres N, T coll des modules 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 cylindre considéré du moteur. La fonction h dépend aussi du coefficient remp caractéristique du rendement volumétrique du moteur thermique sur lequel le calculateur d'injection travaille.
    Le modèle du collecteur est implémenté dans le module 7 par une équation différentielle tirée du modèle et des fonctions f, g et h précitées et qui est définie pour le cylindre considéré, lors du cycle numéro i en cours de prédiction, par :
    Figure 00080001
    relation dans laquelle :
  • Xi est le rapport de la pression au collecteur modélisé, au cycle numéro i, à la pression amont mesurée ou estimée ;
  • τi 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 f bsv , 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 procédé de l'invention, on remplace la fonction f bsv par une fonction f red approchant la fonction f bsv par une succession de segments de droite prédéfinis. Dans cette étape du procédé, on réalise donc une linéarisation par morceaux de la fonction f bsv Chaque segment de la fonction f red représentée à la figure 3, a pour équation : f red (X i ) = pente × X i +Y 0 dans laquelle « pente » est la pente du segment de f red identifié grâce 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 redressée f red . Il est alors possible de résoudre le modèle en Xi sous la forme :
    Figure 00090001
    dans laquelle pente et Y0 sont les caractéristiques de la fonction redressée f red qui remplace, dans l'approximation de l'invention, la fonction f bsv ..
    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 Xi se trouve très proche de la valeur maximale de X = 1.0 (voir figure 3). En effet, la fonction redressée f red s'éloigne sensiblement de la fonction réelle f bsv 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 f red a donc une pente non infinie. Le bouclage du modèle sur ce dernier segment conduit donc à des valeurs de Xi et f red (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 f red (et donc les valeurs « pente » et Y0 de la fonction redressée f red ) à partir de la valeur de la variable Xi-1.
    Puis, lors d'une étape (E2), le module 7 exécutant le modèle de collecteur décrit ci-dessus produit une valeur Xi à partir de la valeur Xi-1 acquise précédemment et qui correspond au point Mi sur la droite représentative f red de la fonction redressée. Ensuite, hors de la boucle du modèle de collecteur (module 7), on obtient le point Mi' correspondant sur la courbe représentative f bsv de la fonction réelle que la droite précédente approche. Pour cela le module 8 de correction (figure 2) permet de produire, lors d'une étape (E3) (figure 3), les valeurs vraies de la variable d'état Xi et de la valeur de la fonction f bsv (Xi) réelle en utilisant une fonction tabulée reliant le point [Xi, f red (Xi)] sur la courbe avec le point correspondant [Xi,vrai, f bsv (Xi,vrai)] sur la vraie courbe f bsv .
    Ces valeurs Xi,vrai vraie et f bsv (Xi,vrai) 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 générateur 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 f bsv (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 qui exécutera une fonction GP(Dmot, Dpap, PresMes) par un générateur 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 une fonction prédéterminée des 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. Dans un mode de réalisation, la fonction gp() est exprimée par : gp = Δt× dP col dt = Δt×r× T col V col ×(D pap -D mot ) dans laquelle r est un coefficient multiplicateur Tcol et Vcol 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 prédiction 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'assurer une meilleure dynamique sur les modèles de l'art antérieur, notamment parce qu'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 f red .
    L'invention permet de réaliser une mise au point du calculateur d'injection facilitée grâce à la stabilité du modèle quelle que soit la charge (pression au collecteur).
    L'invention permet de réduire, 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 pression et donc de l'injection est améliorée aux fortes charges. L'invention permet l'utilisation de paramètres de réglage correspondant à des grandeurs physiques du moteur thermique 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 (8)

    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 (Pres 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 (Xi), 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 :
      Figure 00130001
      dans lequel :
      τi est une fonction du régime moteur N, de la géométrie du collecteur et des cylindres, du rendement volumétrique remp du moteur 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
      f bsv est une fonction prédéfinie par un générateur de fonction pour définir le coefficient de débit au papillon.
    3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser la fonction f bsv 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.
    4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser la valeur de la variable d'état (Xi-1) déterminée au cycle précédent pour générer une fonction redressée f red 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 f bsv de sorte qu'on puisse déterminer la valeur de la variable d'état (Xi) à l'aide de la relation :
      Figure 00140001
    5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste à rechercher pour la fonction réelle f bsv la valeur vraie de la variable d'état (Xi,vrai) qui correspond à la valeur Xi calculée par la fonction redressée f red , selon la relation reliant le point (X i ,f red (X i )) avec le point (X i,vrai ,f bsv (X i,vrai )).
    6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le modèle de collecteur est chargé 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 (1) d'angle papillon ;
      le régime du moteur N, ou vitesse de rotation du moteur, mesurée par un capteur (2) de vitesse ou du régime 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 ;
      la pression mesurée au collecteur (Pres 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 déduite de la prédiction de la pression au collecteur.
    8. Calculateur d'injection, mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 7 pour piloter le fonctionnement d'un moteur à combustion interne comportant au moins un cylindre et un injecteur de carburant, caractérisé en ce qu'il comporte :
      un module (7) implémentant un modèle de collecteur au cylindre considéré produisant une variable d'état (Xi) représentative du rapport de la pression collecteur Pcol modélisé à la pression amont au moment du calcul ,
      un module (8) de correction de la dite variable d'état (Xi), correction déduite d'une relation entre la fonction redressée (f red ) et la fonction réelle (f bsv ) du coefficient de débit au papillon d'admission :
      un module (9) de calcul des débits d'air à l'admission (Dpap) et au collecteur (Dmot) pour le cylindre considéré ;
      un module (10) de prédiction de la valeur (Pres pred) de la pression au collecteur au moment de la fermeture de la soupape d'admission du cylindre considéré.
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