EP1452701A1 - Procédé et système d'évaluation de la température de l'huile d'un moteur à combustion - Google Patents

Procédé et système d'évaluation de la température de l'huile d'un moteur à combustion Download PDF

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EP1452701A1
EP1452701A1 EP04300088A EP04300088A EP1452701A1 EP 1452701 A1 EP1452701 A1 EP 1452701A1 EP 04300088 A EP04300088 A EP 04300088A EP 04300088 A EP04300088 A EP 04300088A EP 1452701 A1 EP1452701 A1 EP 1452701A1
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EP
European Patent Office
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temperature
oil
engine
predicted
coolant
Prior art date
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EP04300088A
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German (de)
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EP1452701B1 (fr
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Jean-Baptiste Bonnet
Emmanuel Sedda
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PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/10—Indicating devices; Other safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/005—Controlling temperature of lubricant

Definitions

  • the invention relates to a method for evaluating the oil temperature of an internal combustion engine and a system for implementing this method. She is applicable in particular to automobile engines.
  • the present invention proposes to estimate the vehicle engine oil temperature from of information available in the control devices of the engine without having to use an oil temperature sensor of the motor.
  • the invention makes it possible to avoid the use of an oil temperature sensor motor and associated electronic circuits.
  • steps (e) and (d) can be done in one step. Prediction calculation incorporates then a correction taking into account the error calculated on the water temperature.
  • the predicted temperature error value of the oil to be corrected is substantially proportional to the error between the measured coolant temperature and the predicted coolant temperature.
  • the invention also relates to a system for estimating the oil temperature of an engine at explosion (M) implementing this process.
  • This system includes a processing system implementing a first algorithm predicting the coolant temperature in function of engine operating parameters and providing a predicted temperature of the cooling.
  • An error calculation circuit calculates the error between a measured coolant temperature and the temperature thus predicted.
  • the treatment system puts implement a second temperature prediction algorithm engine oil based on operating parameters of the engine and provides a predicted oil temperature.
  • a correction circuit corrects the oil temperature predicted at using the error calculated by the error calculation circuit and provides an estimated oil temperature.
  • the system according to the invention uses nonlinear functions (f (c, n), g (c, n)) approximated by coolant temperature maps and oil temperatures for different parameters of engine operation.
  • the temperature of the engine lubricating oil and coolant i.e. engine therefore also undergoes variations in based on these parameters.
  • a vehicle generally has a water temperature, information on the engine torque and its diet.
  • the object of the invention is to determine the value of engine oil temperature using temperature water and various engine operating parameters and this without using a temperature measurement sensor oil.
  • a first algorithm predicts the water temperature at from an internal (mathematical) model using as input information such as engine load and speed. This predicted water temperature is then compared to the water temperature measured by the sensor.
  • a second algorithm predicts the temperature of oil from an internal (mathematical) model using input of information such as load and speed of the engine.
  • the error between the water temperature predicted by the first algorithm and the measured water temperature allows correct the oil temperature predicted by the second algorithm. This correction provides a estimate of engine oil temperature.
  • a first first order differential equation allows to estimate the temperature of the cooling water
  • a second first order differential equation allows estimate the engine oil temperature
  • the model change in water temperature is identical to that used for oil.
  • the water temperature predicted by the model is corrected by measuring the actual temperature. This correction made on the water temperature allows correct the predicted oil temperature.
  • the invention therefore makes it possible to dispense with a oil temperature and associated processing system and transmission of electrical signals.
  • the method according to the invention therefore provides, as indicated above, from different information from engine operation - such as water temperature cooling, engine load, engine speed - to determine the engine oil temperature.
  • the non-linearities appearing in FIG. 2a to 100s and 300s are respectively the opening of the thermostat and the start-up of the fan motor groups. In these conditions, to keep a simple model, we will not account for these phenomena. However, alternatively, for a better precision on the estimation of the oil temperature, the thermostat and the GMV start-up are taken into account.
  • Tests therefore made it possible to establish maps at constant speed depending on the load such as that of Figure 3a for the mapping of the water temperature of engine cooling, and that of Figure 3b for the engine oil temperature mapping.
  • the maps f (c, n) and g (c, n) are defined, for example, for nine points of operation recorded on a dynamometer. Between these points of operation, we perform a linear interpolation for determine a specific operating temperature that will call target temperature.
  • f (c, n) / g (c, n) In order to determine f (c, n) / g (c, n), we have, for simplify the system, performed temperature division "Targets" for the nine operating points identified and then calculated the average value of these reports. In the model thus implemented, f (c, n) / g (c, n) is therefore considered to be a constant.
  • Figure 4a shows a general example of realization of this system.
  • Motor M is fitted with a TE temperature sensor capable of measuring the water temperature of engine cooling.
  • Motor M has devices such as P1 and P2 capable of indicating parameters of engine operation such as, for example, torque developed by the engine and the rotation speed as it has been considered in the previous examples.
  • the values of these operating parameters are applied to the inputs of two processing devices A1 and A2 which provide, respectively, a predicted temperature Cooling water head and predicted temperature Engine oil oil.
  • a calculation circuit D1 receives the measured temperature Teau the predicted temperature Teau of the cooling water, compare these temperatures and provide a calf value representing this difference.
  • another calculation circuit D2 receives the predicted temperature of the engine oil oil as well as the calf value calculated previously and provides a value of the oil temperature corrected.
  • FIG. 4b shows a more detailed system allowing the invention to be implemented.
  • This system includes, as in FIG. 4a, devices P1 and P2 providing engine operating parameters as well as a TE temperature providing the water temperature of engine cooling.
  • the system has a map in memory G (c, n) of the cooling water temperatures as a function a type of parameter (the couple for example) for different values of another parameter (engine speed for example). It also has a similar mapping f (c, n) for the engine oil temperatures.
  • the mapping g (c, n) is used in a algorithm A1 using parameters c and n provided by P1 and P2 devices.
  • the algorithm provides a temperature predicted Tpeau.
  • a difference circuit receives this temperature predicted as well as the water temperature measured by the TE sensor and provides a water difference value. This difference is transmitted to an operator OP1 which multiplies it by a value mean of different ratios f (c, n) / g (c, n) calculated for different engine operating points.
  • OP1 operator provides an oil value which represents substantially uncertainty about the calculation of the temperature value of oil to reach in steady state.
  • mapping G (c, n) is used in an A2 algorithm using the parameters c and n provided by devices P1 and P2.
  • the algorithm also takes into account the value of the oil and provides a temperature for the oil.
  • the water temperature at startup is used as the initial value of the oil temperature. If the engine is cold when starting, the water is substantially equal to the oil. If the engine is hot, the two temperatures can be different (in principle, a difference less than ten degrees). Initialize the oil temperature estimator to a value does not disturb its convergence, as shown by Figures 5a and 5b. In what follows, the initial value of the oil temperature will therefore be initialized to the value initial water temperature.
  • An advantage of this system is the speed of convergence of the estimate which makes it insensitive to value initializing. This removes the problem of estimating the temperature at standstill because it is possible to initialize the system with water temperature at start-up.

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Abstract

L'invention concerne un procédé et un système d'estimation de la température de l'huile d'un moteur à explosion réalisant les opérations suivantes (a) Calcul de prédiction, à l'aide d'un premier algorithme (A1), d'une température prédite (TPeau)du fluide de refroidissement en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur, (b) Mesure de la température (Teau) du liquide de refroidissement, (c) Calcul d'une erreur entre la température mesurée (Teau) du fluide de refroidissement et la température prédite (Tpeau) du fluide de refroidissement, (d) Calcul de prédiction, à l'aide d'un deuxième algorithme (A2), d'une température d'huile prédite (Tphuile) en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur, (e) Correction de la température d'huile prédite (Tphuile) à l'aide de ladite erreur pour fournir une température d'huile estimée (Thuile). Applications : Estimation de la température de l'huile d'un moteur à explosion. <IMAGE>

Description

L'invention concerne un procédé d'évaluation de la température de l'huile d'un moteur à combustion interne et un système permettant de mettre en oeuvre ce procédé. Elle est applicable notamment aux moteurs automobiles.
La connaissance de la température de l'huile d'un moteur est souvent utilisée pour le contrôle d'un moteur à essence ou diesel. Cette information est parfois indiquée sur le tableau de bord du véhicule. Elle provient le plus souvent d'un capteur de température d'huile directement placé dans le moteur. Cela nécessite alors de prévoir un capteur qui est généralement en contact avec l'huile du moteur, des circuits électroniques qui traduisent cette information en signaux électriques et une liaison permettant de transmettre ces signaux au dispositif d'affichage sur le tableau de bord du véhicule.
La présente invention se propose d'estimer la température de l'huile du moteur d'un véhicule à partir d'informations disponibles dans les dispositifs de contrôle du moteur sans avoir à utiliser un capteur de température d'huile du moteur. En d'autres termes, l'invention permet d'éviter l'utilisation d'un capteur de la température de l'huile du moteur et les circuits électroniques associés.
L'invention concerne donc un procédé d'estimation de la température de l'huile d'un moteur à explosion comprenant notamment un circuit de refroidissement à fluide de refroidissement et un dispositif de mesure de la température du fluide de refroidissement fournissant une température mesurée du fluide de refroidissement. Ce procédé comporte les étapes suivantes :
  • (a) Calcul de prédiction d'une température prédite du fluide de refroidissement en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur,
  • (b) Mesure de la température du liquide de refroidissement à l'aide du dispositif de mesure,
  • (c) Calcul d'une erreur entre la température mesurée et la température prédite du fluide de refroidissement,
  • (d) Calcul de prédiction d'une température d'huile prédite en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur,
  • (e) Correction de la température d'huile prédite à l'aide de ladite erreur pour fournir une température d'huile estimée.
    • Dans ce procédé, les étapes (e) et (d) peuvent être effectuées en une seule étape. Le calcul de prédiction incorpore alors une correction tenant compte de l'erreur calculée sur la température de l'eau.
    La prédiction de la température de refroidissement est déterminée par exemple, en résolvant l'équation différentielle : dTpeaudt = Tpeauteau + g(c, n) teau    dans laquelle :
    • Tpeau est la température d'eau prédite par la formule,
    • teau est la constante de temps de l'évolution de la température du fluide de refroidissement,
    • g(c,n) est une cartographie de différentes températures atteintes en régime permanent en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur tels que le couple moteur réel et le régime de rotation du moteur.
    La prédiction de la température d'huile peut être obtenue en résolvant l'équation différentielle suivante : dTphuiledt = Tphuilethuile + [f (c, n) + ϑhuile]thuile    dans laquelle :
    • Tphuile est la température de l'huile moteur prédite,
    • thuile est la constante de temps de l'évolution de la température de l'huile,
    • f(c,n) est une cartographie de différentes températures en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur tels que le couple moteur réel et le régime de rotation du moteur,
    • ϑhuile, est une valeur d'erreur à corriger sur la valeur de la température prédite de l'huile moteur.
    La valeur d'erreur de la température prédite de l'huile à corriger est sensiblement proportionnelle à l'erreur entre la température mesurée du fluide de refroidissement et la température prédite du fluide de refroidissement.
    Pour mettre en oeuvre ce procédé, on prévoit au préalable d'établir et d'enregistrer en mémoire une cartographie des températures du liquide de refroidissement pour différents paramètres de fonctionnement du moteur et d'une cartographie des températures de l'huile pour les mêmes paramètres de fonctionnement du moteur.
    L'invention se rapporte également à un système d'estimation de la température de l'huile d'un moteur à explosion (M) mettant en oeuvre ce procédé. Ce système comporte un système de traitement mettant en oeuvre un premier algorithme de prédiction de la température du fluide de refroidissement en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur et fournissant une température prédite du fluide de refroidissement. Un circuit de calcul d'erreur calcule l'erreur entre une température mesurée du fluide de refroidissement et la température ainsi prédite. De plus le système de traitement met en oeuvre un deuxième algorithme de prédiction de la température de l'huile du moteur en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur et fournit une température d'huile prédite. Enfin, un circuit de correction corrige la température d'huile prédite à l'aide de l'erreur calculée par le circuit de calcul d'erreur et fournit une température d'huile estimée.
    Le système selon l'invention fait appel à des fonctions non linéaires (f(c,n), g(c,n)) approchées par des cartographies des températures du liquide de refroidissement et des températures de l'huile pour différents paramètres de fonctionnement du moteur.
    D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront plus clairement avec la description qui suit et les figures annexées qui représentent :
    • La figure 1, un exemple d'organigramme du procédé de l'invention,
    • Les figures 2a et 2b, des courbes d'évolution des température du liquide de refroidissement et de l'huile,
    • les figures 3a et 3b, des cartographies des températures du liquide de refroidissement et de l'huile pour différentes valeurs du couple moteur et différentes valeur du régime,
    • les figures 4a et 4b, des diagrammes de liaisons d'un système permettant de mettre en oeuvre l'invention,
    • les figures 5a et 5b, des courbes de températures mettant en évidence la convergence correcte du système de l'invention,
    • la figure 6, l'évolution de la chute de température lors d'un arrêt du moteur, et
    • les figures 7a à 7d, des relevés d'essais mettant en évidence le fonctionnement de l'invention dans différentes conditions d'essais.
    On précise tout d'abord que la température d'un moteur varie principalement en fonction:
    • de la vitesse du véhicule,
    • de la température extérieure,
    • de la charge du moteur (couple délivré par le moteur)
    • et du régime moteur.
    La température de l'huile de lubrification du moteur et du liquide de refroidissement (c'est-à-dire l'eau de refroidissement) d'un moteur subit donc aussi des variations en fonction de ces paramètres.
    Un véhicule possède en général un capteur de température d'eau, une information sur le couple moteur et son régime.
    L'objet de l'invention est de déterminer la valeur de la température de l'huile d'un moteur à l'aide de la température de l'eau et de divers paramètres de fonctionnement du moteur et cela sans l'aide d'un capteur de mesure de température de l'huile.
    Un premier algorithme prédit la température d'eau à partir d'un modèle interne (mathématique) utilisant en entrée des informations telles que la charge et le régime du moteur. Cette température d'eau prédite est alors comparée alors à la température d'eau mesurée par le capteur.
    Un deuxième algorithme prédit la température de l'huile à partir d'un modèle interne (mathématique) utilisant en entrée des informations telles que la charge et le régime du moteur. L'erreur entre la température d'eau prédite par le premier algorithme et la température d'eau mesurée permet d'effectuer une correction de la température d'huile prédite par le deuxième algorithme. Cette correction permet d'obtenir une estimation de la température de l'huile du moteur.
    Dans le système selon l'invention, on estime l'évolution de la température d'huile en utilisant un modèle interne de température d'eau et d'huile dont le comportement est proche de celui d'un système régi par deux équations différentielles du premier ordre. Il est basé sur l'observation de mesures d'évolution des températures d'eau et d'huile en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur et notamment de la charge, du régime du moteur et du temps. Il s'agit d'un modèle d'état écrit sous forme différentielle.
    Une première équation différentielle du premier ordre permet d'estimer la température de l'eau de refroidissement, une deuxième équation différentielle du premier ordre permet d'estimer la température de l'huile du moteur.
    Selon un mode de réalisation de l'invention, le modèle d'évolution de la température de l'eau est identique à celui utilisé pour l'huile. La température d'eau prédite par le modèle est corrigée par la mesure de la température réelle. Cette correction effectuée sur la température de l'eau permet de corriger la température prédite de l'huile.
    L'invention permet donc de se passer d'un capteur de température d'huile et du système associé de traitement et de transmission des signaux électriques.
    En se reportant à la figure 1, on va donc tout d'abord décrire un exemple d'organigramme général illustrant le procédé de l'invention.
    Le procédé selon l'invention prévoit donc, comme indiqué précédemment, à partir de différentes informations de fonctionnement du moteur - telles que la température de l'eau de refroidissement, la charge du moteur, son régime - de déterminer la température de l'huile du moteur.
    Ce procédé comporte les étapes suivantes :
    • élaboration d'un algorithme de prédiction de la température de l'eau de refroidissement en fonction de certains paramètres de fonctionnement du moteur tels que ceux indiqués précédemment. Cet algorithme peut être représenté par une équation différentielle représentant les évolutions de la température de l'eau de refroidissement du moteur: dTpeaudt = Tpeauteau + g (c,n)teau
       où :
    • Tpeau est la température d'eau prédite par la formule,
    • teau est la constante de temps de l'évolution de la température de l'eau,
    • g(c,n) est une cartographie de différentes températures en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur tels que le couple moteur réel et le régime de rotation du moteur.
      • mesure de la température réelle Teau de l'eau de refroidissement du moteur à l'aide du capteur de température de l'eau ;
      • comparaison de la température prédite Tpeau de l'eau lors de la première étape du procédé et de la température mesurée Teau et calcul de la différence ϑeau entre ces deux températures ;
      • élaboration d'un autre algorithme de prédiction d'une température prédite Tphuile de l'huile du moteur en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur tels que ceux indiqués précédemment. Comme l'algorithme précédent, cet algorithme peut être représenté par une équation différentielle représentant les évolutions de la température de l'huile du moteur:
      dTphuiledt = Tphuilethuile + f(c,n) thuile    où :
    • Tphuile est la température de l'huile prédite par la formule,
    • thuile est la constante de temps de l'évolution de la température de l'huile,
    • f(c,n) est une cartographie de différentes températures en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur tels que le couple moteur réel et le régime de rotation du moteur.
      • calcul d'une valeur de température estimée Thuile de l'huile du moteur par correction de la température prédite Tphuile à l'aide de la différence ϑeau obtenue précédemment entre la température prédite de l'eau et la température mesurée de l'eau. Cette correction peut prendre simplement la forme d'une somme algébrique de la température prédite Tphuile et de la différence veau.
    Les deux dernières étapes peuvent être réalisées en une seule étape en intégrant une incertitude ϑhuile de la valeur de la température prédite de l'huile dans l'équation différentielle de prédiction de cette température : dTphuiledt = Tphuilethuile + [f (c, n) + ϑhuile] thuile
    Dans le procédé qui précède, il convient de connaítre les constantes de temps teau et thuile ainsi que les fonctions f(c,n) et g(c,n) .
    Pour identifier les constantes de temps τeau et τhuile, on peut prévoir des essais de montées en températures sur un banc d'essais. A titre d'exemple on considèrera que les variables à prendre en compte sont des échelons de charges et de régimes du moteur et qu'elles permettent l'identification des constantes de temps.
    Par exemple, en mesurant le temps nécessaire pour atteindre une valeur de la température à 63% (t = T) de la valeur finale puis à 95% (t = 3.T) de la valeur finale, il est possible de déduire la constante de temps du système. Pour l'huile comme pour l'eau, on trouve que les constantes de temps ont des valeurs similaires, 150s par exemple. La figure 2a et 1a. figure 2b montrent des courbes d'évolution des températures de l'eau de refroidissement et des températures de l'huile respectivement, avec les constantes de temps identifiées précédemment. Ces courbes sont comparées aux courbes de température réelles.
    Les non linéarités apparaissant sur la figure 2a à 100s et 300s sont respectivement l'ouverture du thermostat et la mise en marche des groupes moto ventilateurs. Dans ces conditions, pour conserver un modèle simple, on ne tiendra pas compte de ces phénomènes. Toutefois, en variante, pour une meilleure précision sur l'estimation de la température d'huile, on tient compte du thermostat et de la mise en marche des GMV.
    Pour obtenir les fonctions f(c,n) et g(c,n) on prévoit de réaliser des cartographies de points de fonctionnement possibles. Ces cartographies peuvent être réalisées sur un banc en se fixant des conditions de fonctionnement typiques. Par exemple, on pourra prévoir les conditions de fonctionnement suivantes:
    • fonctionnement du banc d'essai en mode iso vitesse (vitesse constante),
    • le véhicule est sur le second rapport de boíte de vitesse,
    • le régime du moteur est fixé par la vitesse de rotation des rouleaux du banc d'essai,
    • la charge est ajustée par la pression sur la pédale d'accélérateur,
    • le refroidissement est assuré par un ventilateur dont la vitesse de l'air pulsé est égale une vitesse de déplacement simulée,
    • le capot moteur est ouvert (pour des raisons d'instrumentation).
    A titre d'exemple, des points de fonctionnement sont choisis sur la plage d'utilisation du moteur:
    • vitesses : 2000 tr/min, 3000 tr/min et 4000 tr/min
    • couples : 30 Nm, 74 Nm et 130 Nm (mesurés grâce à la variable « Couple Réel » sur un réseau CAN (« Control Area Network ») inter système.
    Dans cet exemple, on dispose donc d'un total de neuf points d'étalonnage pour chaque fluide (eau et huile).
    Des essais ont donc permis d'établir des cartographies à régime constant en fonction de la charge telles que celle de la figure 3a pour la cartographie de la température de l'eau de refroidissement du moteur,et celle de la figure 3b pour la cartographie de la température de l'huile du moteur.
    En régime permanent, la température d'eau Teau est mesurée puis comparée à la valeur prédite Tpeau. On en déduit la valeur de ϑeau, l'erreur commise sur la température de l'eau étant : ϑeau = Teau - Tpeau
    Si on considère que les énergies dissipées par pertes pour l'huile et pour l'eau sont quasi identiques, on obtient une relation entre ϑeau et ϑhuile qui est de la forme : ϑhuile = ϑeau [f(c,n)/g(c,n)]
    Comme décrit précédemment, les cartographies f(c,n) et g(c,n) sont définies, à titre d'exemple, pour neuf points de fonctionnement relevés sur banc à rouleaux. Entre ces points de fonctionnement, on effectue une interpolation linéaire pour déterminer une température de fonctionnement déterminée qu'on appellera température cible.
    Afin de déterminer f(c,n)/g(c,n), on a, pour simplifier le système, effectué la division des températures «cibles» pour les neuf points de fonctionnements relevés puis on a calculé la valeur moyenne de ces rapports. Dans le modèle ainsi implémenté, f(c,n)/g(c,n) est donc considéré comme une constante.
    En se reportant aux figures 4a et 4b, on va maintenant décrire un exemple de réalisation d'un système permettant de mettre en oeuvre le procédé précédemment décrit.
    La figure 4a représente un exemple général de réalisation de ce système.
    Le moteur M est équipé d'un capteur de température TE capable de mesurer la température Teau de l'eau de refroidissement du moteur. Le moteur M comporte des dispositifs tels que P1 et P2 capables d'indiquer des paramètres de fonctionnement du moteur tels que, par exemple, le couple développé par le moteur et le régime de rotation comme cela a été considéré dans les exemples précédents.
    Les valeurs de ces paramètres de fonctionnement sont appliquées aux entrées de deux dispositifs de traitement A1 et A2 qui fournissent, respectivement, une température prédite Tpeau de l'eau de refroidissement et une température prédite Tphuile de l'huile du moteur.
    Un circuit de calcul D1 reçoit la température mesurée Teau la température prédite Tpeau de l'eau de refroidissement, compare ces températures et fournit une valeur veau représentant cette différence.
    Par ailleurs, un autre circuit de calcul D2 reçoit la température prédite Tphuile de l'huile du moteur ainsi que la valeur veau calculée précédemment et fournit une valeur de la température d'huile corrigée Thuile.
    La figure 4b représente un système plus détaillé permettant de mettre en oeuvre l'invention. Ce système comporte, comme en figure 4a, des dispositifs P1 et P2 fournissant des paramètres de fonctionnement du moteur ainsi qu'un capteur de température TE fournissant la température de l'eau de refroidissement du moteur.
    De plus le système possède en mémoire une cartographie G(c,n) des températures de l'eau de refroidissement en fonction d'un type de paramètre (le couple par exemple) pour différentes valeurs d'un autre paramètre (le régime du moteur par exemple). Il possède également une cartographie similaire f(c,n) pour les températures de l'huile du moteur.
    La cartographie g(c,n) est exploitée dans un algorithme A1 à l'aide des paramètres c et n fournis par les dispositifs P1 et P2. L'algorithme fournit une température prédite Tpeau. Un circuit de différence reçoit cette température prédite ainsi que la température Teau mesurée par le capteur TE et fournit une valeur de différence ϑeau. Cette différence est transmise à un opérateur OP1 qui la multiplie par une valeur moyenne de différents rapports f(c,n)/g(c,n) calculés pour différents points de fonctionnement du moteur. L'opérateur OP1 fournit une valeur ϑhuile qui représente sensiblement l'incertitude sur le calcul de la valeur de la température d'huile à atteindre en régime permanent.
    Par ailleurs, la cartographie G(c,n) est exploitée dans un algorithme A2 à l'aide des paramètres c et n fournis par les dispositifs P1 et P2. L'algorithme prend en compte également la valeur de ϑhuile et fournit une température Thuile.
    Dans la description qui précède, on a utilisé à titre d'exemple deux paramètres de fonctionnement (le couple du moteur et le régime) mais on pourrait utiliser d'autres paramètres sans sortir du cadre de l'invention.
    Pour initialiser le système, la température de l'eau au moment du démarrage est utilisée comme valeur initiale de la température de l'huile. Si le moteur est froid lors du démarrage, Teau est sensiblement égal à Thuile. Si le moteur est chaud, les deux températures peuvent être différentes (en principe, une différence inférieure à la dizaine de degrés). Initialiser l'estimateur de température d'huile à une valeur erronée ne perturbe pas sa convergence, comme le montre les figures 5a et 5b. Dans ce qui va suivre, la valeur initiale de la température d'huile sera donc initialisée à la valeur initiale de la température d'eau.
    On observe la convergence de l'estimateur quelle que soit la valeur initiale de la température d'huile.
    Par ailleurs, on observe que le système est efficace lors d'un arrêt du moteur suivi d'un redémarrage (donc à chaud). En effet, l'estimation de la température d'huile lors de l'arrêt du moteur sert à initialiser l'estimateur lors du démarrage suivant. La figure 6 présente une diminution de température lors d'un arrêt du moteur. On constate que, dans l'exemple, les températures d'huile et d'eau sont sensiblement égales au temps 0 (instant d'arrêt du moteur), puis, les deux températures décroissent de manière quasi identique. Au bout de 1800s environ, il existe une différence d'environ 5°C entre l'eau et l'huile. Si l'on utilise, à ce moment là, la température d'eau pour initialiser l'estimateur, on commet une erreur d'environ 5°C.
    Or, comme cela a été décrit précédemment en relation avec les figures 5a et 5b, grâce à la convergence rapide de l'estimateur comportemental, une erreur de 5°C sur la température initiale de l'huile ne perturbe pas sa convergence. Il n'est donc pas nécessaire d'utiliser un modèle d'estimateur particulier pour la phase d'arrêt du moteur, la différence entre la température de l'eau et la température de l'huile en phase d'arrêt du moteur n'étant pas suffisamment importante.
    Pour valider le fonctionnement du système d'estimation de la température d'huile, différents essais ont été réalisés dans différentes conditions de circulation :
    • en roulage urbain par temps frais (figure 7a),
    • en roulage urbain par temps chaud (figure 7b),
    • en roulage extra urbain (figure 7c),
    • en roulage autoroutier avec un moteur chaud (figure 7d) .
    Chacune de ces figures comporte trois graphiques :
    • le graphique du haut représente les températures d'eau en degrés C en fonction du temps, en secondes, et cela durant une variation du régime du moteur et du couple,
    • le graphique du milieu fournit les températures estimées de l'huile et les températures d'huile qui ont été mesurées pour vérification, en degrés C en fonction du temps,
    • le graphique du bas fournit les écarts, en degrés, en fonction du temps, entre les températures d'huile mesurées et les températures estimées.
    Comme on peut le voir sur la figure 7a, lors d'un roulage urbain dans des conditions tempérées (21°C par exemple) on constate une convergence de l'estimateur vers des valeurs proches des valeurs réelles au bout d'environ 600s. De plus, l'erreur commise reste dans une gamme comprise entre 2,4 et 7 pour cent.
    En roulage urbain par temps chaud (figure 7b), par exemple par 33°C de température extérieure, avec une période de circulation dense entre les temps 400s et 2200s, la température a fortement augmenté. On a enregistré des températures d'eau atteignant 97°C. On constate que l'erreur sur l'estimation de la température d'huile est inférieure à environ 6%. On a constaté également que lorsque la circulation était plus fluide, l'erreur chutait à 3%.
    En roulage extra urbain illustré en figure 7c, le temps de stabilisation du système pour obtenir une erreur réduite à moins de 2% est d'environ 600s. Par ailleurs, on constate que lors de l'essai, deux maxima de températures ont été produits aux temps 1500s et 1800s, et les températures estimées ont pris en compte ces maxima.
    Enfin en roulage autoroutier à moteur chaud représenté en figure 7d, le système a tendance à surestimer la température réelle. L'erreur relative maximale est de 11,2%. Puis, lors d'un ralentissement (sortie d'autoroute), et un retour à un roulage modéré (au temps 1050s environ), le système retrouve un niveau de performance correspondant à une erreur de 5%.
    On constate donc que le système de l'invention donne de bons résultats tant en ce qui concerne le respect de la dynamique de la température d'huile que pour la valeur de régime permanent.
    Un avantage de ce système est la rapidité de convergence de l'estimation qui le rend peu sensible à la valeur d'initialisation. Cela supprime le problème de l'estimation de la température à l'arrêt car il est possible d'initialiser le système avec la température de l'eau au démarrage.
    Sans sortir du cadre de l'invention, on pourrait :
    • prendre en compte d'autres paramètres de fonctionnement que le couple ou le régime : la vitesse du véhicule, la température extérieure par exemple,
    • réaliser les cartographies des températures avec un plus grand nombre de points de fonctionnement.

    Claims (13)

    1. Procédé d'estimation de la température de l'huile d'un moteur à explosion (M) comprenant un circuit de refroidissement à fluide de refroidissement, un dispositif de mesure (TE) de la température de ce fluide de refroidissement fournissant une température mesurée (Teau) dudit fluide de refroidissement, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
      (a) calcul de prédiction (A1) d'une température prédite (TPeau) du fluide de refroidissement en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur,
      (b) mesure de la température (Teau) du liquide de refroidissement à l'aide du dispositif de mesure (TE),
      (c) calcul d'une erreur entre la température mesurée (Teau) du fluide de refroidissement et la température prédite (Tpeau) du fluide de refroidissement,
      (d) calcul de prédiction (A2) d'une température d'huile prédite (Tphuile) en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur, et
      (e) correction de la température d'huile prédite (Tphuile) à l'aide de ladite erreur pour fournir une température d'huile estimée (Thuile).
    2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes (e) et (d) sont effectuées en une seule étape, le calcul de prédiction de la température d'huile (A2) incorporant une correction tenant compte de l'erreur calculée sur la température de l'eau.
    3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le calcul de prédiction (A1) de la température du fluide de refroidissement se base sur l'équation différentielle suivante : dTpeaudt = Tpeauteau +g(c, n) teau    dans laquelle :
      Tpeau est la température d'eau prédite,
      teau est la constante de temps de l'évolution de la température de l'eau,
      g(c,n) est une cartographie de différentes températures en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur tels que le couple moteur réel et le régime de rotation du moteur.
    4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le calcul de prédiction de la température de l'huile se base sur l'équation différentielle suivante : dTphuiledt = Tphuilethuile + [f(c,n) + ϑhuile]thuile    dans laquelle :
      Tphuile est la température de l'huile moteur prédite par la formule,
      thuile est la constante de temps de l'évolution de la température de l'huile,
      g(c,n) est une cartographie de différentes températures en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur tels que le couple moteur réel et le régime de rotation du moteur,
      ϑhuile, est une valeur d'erreur à corriger sur la valeur de la température prédite de l'huile moteur.
    5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la valeur d'erreur (ϑhuile) à corriger est sensiblement proportionnelle à l'erreur entre la température mesurée (Teau) du fluide de refroidissement et la température prédite (Tpeau) du fluide de refroidissement.
    6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape préalable d'établissement et d'enregistrement en mémoire d'une cartographie (g(c,n)) des températures du liquide de refroidissement pour différents paramètres de fonctionnement du moteur et d'une cartographie (F(c,n)) des températures de l'huile pour les mêmes paramètres de fonctionnement du moteur.
    7. Système d'estimation de la température de l'huile d'un moteur à explosion (M) comprenant un circuit de refroidissement à fluide de refroidissement, un dispositif de mesure (TE) de la température dudit fluide de refroidissement fournissant une température mesurée (Teau) dudit fluide de refroidissement, caractérisé en ce qu'il comporte un système de traitement comportant :
      un premier moyen (A1) de prédiction de la température du fluide de refroidissement en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur et fournissant une température prédite (Tpeau) du fluide de refroidissement,
      un moyen de calcul d'erreur (D) calculant l'erreur entre la température mesurée (Teau) du fluide de refroidissement et la température prédite (Tpeau) du fluide de refroidissement,
      un deuxième moyen de prédiction de la température de l'huile du moteur en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur et fournissant une température d'huile prédite (Tphuile),
      un moyen de correction corrigeant la température d'huile prédite (Tphuile) à l'aide de l'erreur calculée par le moyen de calcul d'erreur et fournissant une température d'huile estimée (Thuile).
    8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que la correction de la température d'huile prédite (Tphuile) est exécutée dans le deuxième moyen de prédiction.
    9. Système selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le premier moyen de prédiction (A1) comporte un moyen de résolution de l'équation différentielle : dTpeaudt = Tpeauteau + g(c,n) teau    dans laquelle :
      Tpeau est la température d'eau prédite par la formule,
      teau est la constante de temps de l'évolution de la température de l'eau,
      g (c, n) est une cartographie de différentes températures en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur tels que le couple moteur réel et le régime de rotation du moteur.
    10. Système selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le deuxième moyen de prédiction (A2) comporte un moyen de résolution de l'équation différentielle : dTphuiledt = Tphuilethuile + [f (c, n) + ϑhuile] thuile    dans laquelle :
      Tphuile est la température de l'huile moteur prédite par la formule,
      thuile est la constante de temps de l'évolution de la température de l'huile,
      g(c,n) est une cartographie de différentes températures en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur tels que le couple moteur réel et le régime de rotation du moteur,
      ϑhuile, est une valeur d'erreur à corriger sur la valeur de la température prédite de l'huile moteur.
    11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour que la valeur d'erreur (ϑhuile) à corriger soit sensiblement proportionnelle à l'erreur entre la température mesurée (Teau) du fluide de refroidissement et la température prédite (Tpeau) du fluide de refroidissement.
    12. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens(f(c,n), g(c,n)) permettant d'établir et d'enregistrer en mémoire d'une cartographie (g(c,n)) des températures du liquide de refroidissement en fonction du temps pour différents paramètres de fonctionnement du moteur et d'une cartographie (f(c,n)) des températures de l'huile en fonction du temps pour les mêmes paramètres de fonctionnement du moteur.
    13. Moteur à explosion comprenant un système selon l'une des revendications 7 à 12.
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