EP2761153A1 - Commande d'injection de carburant au démarrage d'un moteur thermique - Google Patents

Commande d'injection de carburant au démarrage d'un moteur thermique

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EP2761153A1
EP2761153A1 EP12773071.1A EP12773071A EP2761153A1 EP 2761153 A1 EP2761153 A1 EP 2761153A1 EP 12773071 A EP12773071 A EP 12773071A EP 2761153 A1 EP2761153 A1 EP 2761153A1
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EP
European Patent Office
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engine
fuel
derivative
inj
setpoint
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EP12773071.1A
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Sylvain Hourlier
Patrick Perennes
Franck Breuille-Martin
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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
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M1/00—Carburettors with means for facilitating engine's starting or its idling below operational temperatures
    • F02M1/16—Other means for enriching fuel-air mixture during starting; Priming cups; using different fuels for starting and normal operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2700/00—Supplying, feeding or preparing air, fuel, fuel air mixtures or auxiliary fluids for a combustion engine; Use of exhaust gas; Compressors for piston engines
    • F02M2700/13—Special devices for making an explosive mixture; Fuel pumps

Definitions

  • the invention relates to the field of the control of fuel injection, in particular in gasoline, at the start of a heat engine, in particular operated in the context of a motor vehicle.
  • the invention more particularly relates to a fuel injection control method for starting a heat engine, an electronic control unit implementing this method, and a motor vehicle equipped with such a unit.
  • the starting phase of the engine is generating consumption and polluting emissions because during this phase, it is necessary to provide a high energy to start the engine. This problem is all the more critical that the exhaust after-treatment system has, at the same time, a low efficiency due to its low temperature. Any fuel not consumed by explosions within the engine is present as HC / CO exhaust.
  • the control of the injection during the start-up phase of an internal combustion engine exploits an open-loop automation solution and therefore imposes a calibration taking into account the manufacturing, environmental and other dispersions. of fuel type, which impact the engine.
  • the injection is regulated (by a control in opening / closing of the injectors to adjust the injection time) on a fixed target that takes into account these dispersions to increase the richness of the air / fuel mixture. It is necessary to greatly enrich the air / fuel mixture at startup so that this operation is possible whatever the conditions.
  • the calibration must make it possible to start the most inert motor (i.e. which has the most internal mechanical friction) powered by the least volatile fuel possible. This results in the majority of cases excessive consumption compared to the actual needs of each engine and untreated pollutant emissions by the after-treatment system which usually includes a catalyst and which has not yet reached its operating temperature at start-up.
  • a first aspect of the invention relates to a method of controlling fuel injection at the start of a heat engine, which comprises a first step of determining a target fuel quantity at startup, according to a difference between motor setpoint acceleration and instantaneous motor acceleration.
  • the determination step may comprise a first phase of determining a difference between a real engine speed derivative and an engine speed derivative setpoint, the difference between the actual speed derivative and the speed derivative reference being representative of the difference between the setpoint acceleration of the engine and the instantaneous acceleration of the engine.
  • the actual speed derivative can be determined from a value of the derivative of the instantaneous engine speed of a temperature of a coolant coolant of the engine.
  • the engine speed derivative setpoint can be determined from the temperature of the coolant coolant of the engine, the derived ladder calculation step being proportional to the instantaneous speed.
  • the determination step may comprise a second phase of generating a richness correction factor at startup, from a map taking as input the difference between the derivative of actual speed and the engine speed derivative setpoint and the coolant temperature of the engine cooling.
  • the mapping can correspond to a proportional regulator of wealth correction.
  • the determining step may comprise a third phase of characterizing the starting amount of fuel at startup, from the start-up richness correction factor and a preset amount of base set fuel.
  • the third characterization phase may include a modulation of the start-up richness correction factor as a function of the number of possible engine restarts.
  • the method may include a second step of injecting an amount of the fuel corresponding selectively to the set start fuel amount determined in the first step or a predetermined amount of base set fuel.
  • the selection from the starting set fuel quantity and the preset basic fuel set quantity depends at least on a first condition using a criterion related to the engine RPM and a second condition using a difference criterion. between a real engine speed derivative and a engine speed derivative setpoint.
  • the first condition can be verified, for example, if the instantaneous engine speed is greater than or equal to a first predetermined threshold.
  • the second condition can be verified for example if the difference between the real engine speed derivative and the engine speed derivative setpoint is greater than or equal to a second predetermined threshold.
  • the second step may consist in injecting, during a predetermined period, the quantity of target fuel at the start determined in the first step, when the first and second conditions are simultaneously checked.
  • the determined duration may be a function of the temperature of the coolant coolant of the engine.
  • the selection of the starting fuel quantity at the start and the preset amount of base set fuel may depend on the number of possible engine restarts.
  • the second step may include a regulation of the fuel injection time at the engine according to the amount of fuel to be injected.
  • a second aspect of the invention relates to an electronic control unit which implements the fuel injection control method at the start of a heat engine as presented above.
  • a third aspect of the invention relates to a motor vehicle comprising such an electronic control unit, a heat engine, and a fuel injection device supplying the engine and driven by the electronic control unit.
  • FIG. 1 illustrates the block diagram of an exemplary electronic control unit implementing a control method according to the invention
  • FIG. 2 illustrates the structure of the "Start_Factor" block of FIG. 1,
  • FIG. 3 illustrates the structure of the "Derivative_Consign" block of FIG. 2,
  • FIG. 4 illustrates the structure of the block "Momentary derivative" of FIG. 2,
  • FIG. 5 illustrates the structure of the block “Starter_Carburant_block” of FIG. 1,
  • FIG. 6 illustrates the structure of the block "Mode_Start" of FIG. 5
  • FIG. 8 illustrates the structure of the "Condition_Desactivation" block of FIG. 7,
  • FIG. 9 represents the evolution curve in time of the engine speed and of the difference between an engine reference acceleration and an instantaneous motor acceleration, when the control according to the invention is applied.
  • a first aspect thus relates to a method of controlling fuel injection at the start of a heat engine.
  • the method comprises a first step consisting in determining a set amount of fuel at startup, the determination being a function of a difference between a setpoint acceleration of the engine and an instantaneous acceleration of the engine.
  • the control method then comprises a second step of injecting a q uantity of fuel "Q_INJ_CONS_DEM" corresponding selectively to the amount of fuel set at startup "Q_INJ_DEM" determined at the first step, that is to a predetermined quantity of base set fuel "Q_INJ”.
  • Fig ure 1 illustrates the block diagram of an example of an electronic control unit implementing a control method according to the invention.
  • the control unit comprises a first block of establishment of a wealth correction factor at startup, this first block being named "Start_Factor".
  • the determination step comprises a first phase of determining a difference between a real engine speed derivative (output 1 called “instantaneous derivative” on FIG. 4) and a motor speed derivative setpoint (output 1 called “Setpoint derivative” in FIG. 3), the difference between the real speed derivative and the speed derivative reference being representative of the difference between the motor setpoint acceleration and instantaneous motor acceleration.
  • FIG. 2 illustrates the structure of the "Start_Factor” block of FIG. 1, which consists, on the one hand, of a “Derivative_Consign” block detailed in FIG. 3 and, on the other hand, of an “INSTANTDRIVEDIR” block detailed in FIG. Figure 4.
  • the block “Constant Derivative” determines the derived from the actual engine speed, corresponding to the output signal 1 called “instantaneous derivative” in FIG. 4.
  • the “Derivative_Consigne” block determines the engine speed derivative setpoint, corresponding to the output signal 1 called “Setpoint derivative” on Figure 3.
  • the real speed derivative (output 1 called “filtered regime derivative” in FIG. 4) is determined from a value of the derivative of the instantaneous engine speed (input called "DERV_N”) and a temperature of a coolant coolant of the engine (input called "Temp_eau”).
  • the setpoint derivative is constructed in the form:
  • the engine speed derivative setpoint (output 1 called “Setpoint derivative” in FIG. 3) is determined from the temperature of the coolant coolant engine ("Temp_eau”).
  • the calculation step of said derivative is proportional to the instantaneous speed "N”, thanks for example to the "Event ()” input of the "Start_Factor” block in FIG.
  • the structure "Derivative_Consign” calculates the derivative at each Top Dead Center “EV_TDC” and during power-up initialization “EV_PW” and engine timing “EV_STA”.
  • the derivative setpoint also called the setpoint derivative, is a function of the calculation step, the latter being a function of the "N" regime.
  • the operation thus obtained is a derivative setpoint "Derivative setpoint” which varies according to the instantaneous regime "N” and tends to decrease as the speed increases.
  • a saturation saturation and a first order filter allow a coherence with respect to the calculation of the filtered regime derivative in relation with Figure 4.
  • C istype
  • the factor “k” depends on “Temp_eau” thanks to the block “Gain_fct_Temperature_Eau” in FIG.
  • the determination step comprises a second phase of elaboration of the richness correction factor at startup "Fac_Corr_Richesse”, from a map (block “Fact_enrichtician” in FIG. 2) taking as input "VAR_X” the difference between the real-regime derivative and the derivative setpoint of engine speed, and the temperature of the engine coolant coolant "TCO” at the input "VAR_Y".
  • the mapping corresponds to a proportional regulator of wealth correction.
  • the determination step comprises a third phase of characterization of the target fuel quantity at startup "Q_INJ_DEM", from the start-up correction factor "Fac_Corr_Richesse” and from a pre-set quantity of base set fuel "QJNJ". This characterization phase is carried out periodically, for example from the event "EV_10ms”.
  • the third characterization phase comprises a modulation of the start-up correction factor "Fac_Corr_Richesse” as a function of the number of possible restartings of the engine.
  • This modulation carried out in the block “Mode_Start” depends on the entry "Red_Mot”; this variable comes from a calculation that is not represented.
  • the "Start Mode” block is detailed in FIG. 6.
  • the "Red_Mot” parameter is used to provide a modulation to the "Fac_Corr_Richesse” parameter in order to establish a final enrichment factor taking into account a notion of difference in the moment of inertia and friction at startup between a first start situation and a re-start situation. It is this final enrichment factor which is multiplied with the quantity "Q_INJ” to obtain the parameter "Q_INJ_DEM".
  • the "Red_Mot” parameter makes it possible to detect possible successive starts. Indeed, during a first start, the oil film is not established, causing greater friction. This first start requires a higher torque, so a larger amount of fuel. Fixes are applied via this detection for re-starts in the "Start_Start” and "Application_Fabric_Mass” blocks.
  • the block "Mode_Start” allows consolidation of the wealth correction factor "Fac_Corr_Richesse”.
  • a gain makes it possible to correct this factor during re-starts, then the factor is limited by a saturation in order to avoid aberrant factors to finally be multiplied by the quantity "QJNJ". This is calculated from the estimation of the air flow entering the engine and stoichiometry as well as various corrections when necessary.
  • control principle makes it possible to provide the heat engine with the right amount of fuel required for starting, thanks to the variable modulation over time conferred by the start-up richness correction factor thus produced.
  • the control further comprises, as indicated above and with reference to FIG. 7, a second step of injecting an amount of fuel "Q_INJ_CONS_DEM" corresponding selectively to the quantity of fuel set at the start "Q_INJ_DEM” determined in the first step or the preset amount of base set fuel "Q_INJ”.
  • the method uses the preset quantity of basic set fuel "Q_INJ". This quantity is exploited in a first start-up sequence in combination with the total enrichment factor. Then, once the first sequence is complete, the method provides a second post-start sequence during which the fuel injection is controlled directly only from the preset quantity of "Q_INJ" base fuel, regardless of total enrichment factor.
  • the selection from the set fuel quantity at start “Q_INJ_DEM” and the preset quantity of base set fuel “Q_INJ” depends at least on a first condition using a criterion associated with the instantaneous regime. "N” of the engine and a second condition exploiting a criterion associated with the difference "Diff_Cons / lnst" (corresponding to the output marked 2 in FIG. 2) between the real-time derivative of the filtered engine and the set reference value. engine speed . This selection is made periodically, for example from the event "EV_10ms".
  • the first condition is verified if the instantaneous speed "N" of the motor is greater than or equal to a first predetermined threshold, for example equal to 1000rpm.
  • the second condition is for example verified if the difference between the real engine speed derivative of the filtered engine and the engine speed derivative setpoint is greater than or equal to a second predetermined threshold, for example equal to 0.
  • the second step can in particular consist in injecting, for a determined duration ⁇ (FIG. 9), the quantity of target fuel at startup "Q_INJ_DEM” determined in the first step, when the first and second conditions are simultaneously checked.
  • the determined duration is a function, for example, of the temperature of the coolant coolant of the engine “Water Temp” (input 7 of the "Reset_condition” block).
  • the selection from the set fuel quantity at startup "Q_INJ_DEM” and the preset amount of basic fuel setpoint "Q_INJ” depends on the number of possible engine restarts, through the signal “Red_Mot” and incoming (input 2) in the block "Condition_Desactivation" of Figure 7, detailed in Fig ure 8.
  • the second step may include a regulation of the fuel injection time at the engine according to the amount of fuel to be injected "Q_INJ_CONS_DEM".
  • a second aspect of the invention relates to an electronic control unit which implements the fuel injection control method at the start of a heat engine as developed above.
  • the control unit comprises all the blocks described above.
  • a third aspect of the invention relates to a motor vehicle comprising an electronic control unit as mentioned above, a heat engine, and a fuel injection device supplying the thermal engine and driven by the engine unit. electronic control.
  • the invention relates to a heat engine controlled by a com ma nd e such unit as described above, and a data recording medium readable by the control unit, on which is recorded a computer program comprising means of computer program codes for implementing the phases and / or steps of a control method as mentioned above.
  • control unit integrated in any computer or adapted automaton makes it possible to define (curve C1) a start state (injection of the quantity "Q_INJ_DEM”) to the left of the line T and a conventional operating state (injection of the quantity "Q_INJ”) to the right of the line T.
  • the start (left part of the curves C1 to C3 with respect to the line marked T) comprises the patch described above with respect to the quantity "Q_INJ" thanks to the total wealth itself determined by the start-up wealth correction factor.
  • Curve C2 represents the evolution over time of the engine speed "N", as well as the illustration of condition 1.
  • the curve C3 illustrating the difference between the derivative setpoint and the real speed derivative represents the acceleration or energy required to start the engine. This difference is transformed into a gain on wealth.
  • the determined duration of application of the quantity "Q_INJ_DEM” is marked ⁇ and corresponds to a delay before coming to its conclusion when the quantity "Q_INJ” is applied.
  • control device mentioned in this document can be adapted to the air control of the engine (via the throttle valve) or to the control of the advance during starting by taking as reference respectively a reference throttle opening and a reference value of the advance instead of the richness 1.

Landscapes

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Abstract

Un procédé de commande d'injection de carburant au démarrage d'un moteur thermique, comprend une première étape de détermination d'une quantité de carburant de consigne au démarrage, en fonction d'une différence entre une accélération de consigne du moteur et une accélération instantanée du moteur. L'invention porte aussi sur une unité de commande électronique et un véhicule automobile.

Description

Commande d'injection de carburant au démarrage d'un moteur thermique
Domaine technique de l'invention L'invention concerne le domaine de la commande de l'injection en carburant, notamment en essence, au moment du démarrage d'un moteur thermique, notamment exploité dans le cadre d'un véhicule automobile. L'invention a pour objet plus particulièrement un procédé de commande d'injection de carburant au démarrage d'un moteur thermique, une unité de commande électronique mettant en œuvre ce procédé, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'une telle unité. État de la technique
La recherche croissante de réduction des émissions polluantes amène à chercher des gains de consommation sur les moteurs thermiques et donc à optimiser au maximum toutes les zones de fonctionnement du moteur.
La phase de démarrage du moteur est génératrice de consommation et d'émissions polluantes car durant cette phase, il est nécessaire de fournir une forte énergie pour lancer le moteur. Ce problème est d'autant plus critique que le système de post-traitement des gaz d'échappement présente, parallèlement, une faible efficacité de par sa faible thermicité. Tout carburant non consommé par les explosions au sein du moteur se trouve présent sous forme de HC/CO à l'échappement.
De manière connue, la commande de l'injection lors de la phase de démarrage d'un moteur à combustion interne, exploite une solution d'automatisme à boucle ouverte et donc impose une calibration prenant en compte les dispersions de fabrication, d'environnement, de type de carburant, qui impactent le moteur. L'injection est régulée (par un pilotage en ouverture/fermeture des injecteurs pour ajuster le temps d'injection) sur une consigne forfaitaire qu i prend en compte ces dispersions pour augmenter la richesse du mélange air/carburant. Il est nécessaire d'enrichir fortement le mélange air/carburant au démarrage pour que cette opération soit possible quelles que soient les conditions. Notamment, la calibration doit rendre possible le démarrage du moteur le plus inerte (i.e. qui présente le plus de frottements mécaniques internes) alimenté par le carburant le moins volatile envisageable. Il en résulte dans la majorité des cas une consommation excessive par rapport aux besoins réels de chaque moteur et des émissions polluantes non traitées par le système de post-traitement qui inclut généralement un catalyseur et qui n'a pas encore atteint sa température de fonctionnement au démarrage.
Ce n'est qu'après l'atteinte d'une température suffisante su ite au démarrage qu'une commande par automatisme en boucle fermée devient possible. En effet, avant d'atteindre cette température, la détermination d'un signal fiable représentatif de la richesse afin de permettre un retour nécessaire à une régulation en boucle fermée reste actuellement impossible.
Objet de l'invention Le but de la présente invention est de proposer une solution de commande d'injection en carburant au moment du démarrage d'un moteur thermique qui remédie aux inconvénients listés ci-dessus. Un premier aspect de l'invention concerne un procédé de commande d'injection de carburant au démarrage d'un moteur thermique, qui comprend une première étape de détermination d'une quantité de carburant de consigne au démarrage, en fonction d'une différence entre une accélération de consigne du moteur et une accélération instantanée du moteur.
L'étape de détermination peut comprendre une prem ière phase de détermination d'une différence entre une dérivée de régime réel du moteur et une consigne de dérivée de régime moteur, la différence entre la dérivée de régime réel et la consigne de dérivée de régime étant représentative de la différence entre l'accélération de consigne du moteur et l'accélération instantanée du moteur.
Dans la première phase, la dérivée de régime réel peut être déterminée à partir d'une valeur de la dérivée du régime instantanée du moteur d'une température d'un liquide caloporteur de refroidissement du moteur.
Dans la première phase, la consigne de dérivée de régime moteur peut être déterminée à partir de la température du liquide caloporteur de refroidissement du moteur, le pas de calcul de lad ite dérivée étant proportionnel au régime instantané.
L'étape de détermination peut comprendre une deuxième phase d'élaboration d'un facteur de correction de richesse au démarrage, à partir d'une cartographie prenant en entrée la différence entre la dérivée de régime réel et la consigne de dérivée de régime moteur et la température du liquide caloporteur de refroidissement du moteur.
La cartographie peut correspondre à un régulateur proportionnel de correction de richesse.
L'étape de détermination peut comprendre une troisième phase de caractérisation de la quantité de carburant de consigne au démarrage, à partir du facteur de correction de richesse au démarrage et d'une quantité préétablie de carburant de consigne de base.
La troisième phase de caractérisation peut comprendre une modulation du facteur de correction de richesse au démarrage en fonction du nombre d'éventuels redémarrages du moteur.
Le procédé peut comprendre une deuxième étape consistant à injecter une quantité du carburant correspondant sélectivement à la quantité de carburant de consigne au démarrage déterminée à la première étape ou une quantité préétablie de carburant de consigne de base.
La sélection parmi la quantité de carburant de consigne au démarrage et la quantité préétablie de carburant de consigne de base, dépend au moins d'une première condition exploitant un critère associé au régime instantané du moteur et une deuxième condition exploitant un critère associé à la différence entre une dérivée de régime réel du moteur et une consigne de dérivée de régime moteur.
La prem ière condition peut être vérifiée par exemple si le rég ime instantané du moteur est supérieur ou égale à un premier seuil prédéterminé. La deuxième condition peut être vérifiée par exemple si la différence entre la dérivée de régime réel du moteur et la consigne de dérivée de régime moteur est supérieure ou égale à un deuxième seuil prédéterminé.
La deuxième étape peut consister à injecter, pendant une durée déterminée, la quantité de carburant de consigne au démarrage déterminée à la première étape, lorsque les première et deuxième conditions sont simultanément vérifiées.
La durée déterminée peut être fonction de la température du liquide caloporteur de refroidissement du moteur.
La sélection parmi la quantité de carburant de consigne au démarrage et la quantité préétablie de carburant de consigne de base, peut dépendre du nombre d'éventuels redémarrages du moteur.
La deuxième étape peut comprendre une régulation du temps d'injection de carburant au niveau du moteur en fonction de la quantité de carburant à injecter.
Un deuxième aspect de l'invention concerne une unité de commande électronique qui met en œuvre le procédé de commande d'injection de carburant au démarrage d'un moteur thermique tel que présenté ci- dessus.
Un troisième aspect de l'invention concerne un véhicule automobile comprenant une telle un ité de commande électronique, un moteur thermique, et un dispositif d'injection de carburant alimentant le moteur thermique et piloté par l'unité de commande électronique. Description sommaire des dessins
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels :
la figure 1 illustre le schéma de principe d'un exemple d'unité de commande électronique mettant en œuvre un procédé de commande selon l'invention,
- la figure 2 illustre la structure du bloc « Facteur_Démarrage » de la figure 1 ,
la figure 3 illustre la structure du bloc « Dérivée_Consigne » de la figure 2,
la figure 4 illustre la structure du bloc « Dérivéejnstantanée » de la figure 2,
la figure 5 ill ustre la structure du bloc « Masse_Carburant_Démarrage » de la figure 1 ,
la figure 6 illustre la structure du bloc « Mode_Démarrage » de la figure 5,
- l a f ig u re 7 i l l u stre l a stru ctu re d u b l oc « Application_Masse_Carburant » de la figure 5,
la figure 8 illustre la structure du bloc « Condition_Desactivation » de la figure 7,
et la figure 9 représente la courbe d'évolution dans le temps du régime moteur et de la différence entre une accélération de consigne du moteur et une accélération instantanée du moteur, lorsque la commande selon l'invention est appliquée.
Description de modes préférentiels de l'invention La solution proposée ci-dessous, en référence aux figures 1 à 9, concerne la commande de l'injection d'un carburant, par exemple de l'essence, lors de l'opération de démarrage d'un moteur thermique, par exemple équipant un véhicule, notamment de type automobile.
Un premier aspect concerne ainsi un procédé de commande d'injection de carburant au démarrage d'un moteur thermique. Selon une caractéristique importante, le procédé comprend une première étape consistant à déterminer une quantité de carburant de consigne au démarrage, la détermination étant fonction d'une différence entre une accélération de consigne du moteur et une accélération instantanée du moteur. Com me il le sera en outre détaillé ensuite, le procédé de commande comprend ensuite une deuxième étape consistant à injecter u ne q uantité d u carbu ra nt « Q_INJ_CONS_DEM » correspondant sélectivement soit à la quantité de carburant de consigne au démarrage « Q_INJ_DEM » déterminée à la première étape, soit à une quantité préétablie de carburant de consigne de base « Q_INJ ».
Le principe de cette commande est donc de comparer une consigne d'accélération du moteur et l'accélération réelle du moteur. Il s'agit notamment de l'accélération angulaire. La différence ainsi obtenue est représentative du couple mécanique délivré par le moteur et nécessaire au démarrage. La fig u re 1 illustre le schéma de principe d'un exemple d'unité de commande électronique mettant en œuvre un procédé de commande selon l'invention. Pour cela, l'unité de commande comprend un premier bloc d'établ issement d'un facteur de correction de richesse au démarrage, ce premier bloc étant nommé « Facteur_Démarrage ». Ce facteur de correction « Fac_Corr_Richesse » sortant du premier bloc « Facteur_Démarrage » alimente l'une des entrées d'un second bloc d'établissement de la quantité de carburant à injecter « Q_INJ_CONS_DEM », ce bloc étant nommé « Masse_Carburant_Démarrage » sur la figure 1 . Par la suite, le reste de la nomenclature entre les dessins et les termes de la description est la suivante :
température d'un l iqu ide caloporteur de refroid issement du moteur : « Temp_eau »,
dérivée du régime moteur instantané : « DERV_N »,
- états moteurs : « ETAT_MOT »,
régime moteur réel : « N »,
quantité préétablie de carburant de consigne de base : « Q_INJ », événements sur la mise sous tension de l'unité : « EV_PW », événements sur le calage du moteur : « EV_STA »,
- événements sur les points morts hauts : « EV_TDC »,
événement périodique, par exemple à une période de 10ms, permettant le calcul de la première étape en discret afin de pouvoir être intégré dans un calculateur moteur : « EV_10ms ». Pour pouvoir comparer la consigne d'accélération du moteur et l'accélération réelle du moteur, l'étape de détermination comprend une première phase de détermination d'une différence entre une dérivée de régime réel du moteur (sortie 1 appelée « Dérivée instantanée » sur la figure 4) et une consigne de dérivée de régime moteur (sortie 1 appelée « Dérivée de consigne » sur la figure 3), la différence entre la dérivée de régime réel et la consigne de dérivée de régime étant représentative de la différence entre l'accélération de consigne du moteur et l'accélération instantanée du moteur. Le raisonnement est le suivant :
On pose :
Pour la consigne de dérivée, on déduit :
Pour la suite du raisonnement, le moment d'inertie et la constante, identiques aux deux accélérations ou énergies, sont négligés. étant fonction de « dt », le passage en discret donne
Avec un raisonnement identique pour le couple instantané, on a
La différence des deux dérivées (consigne et instantanée) donne une image du couple nécessaire pour atteindre la consigne en fonction du régime instantané.
Ainsi, la figure 2 illustre la structure du bloc « Facteur_Démarrage » de la figure 1 , qui se compose d'une part d'un bloc « Dérivée_Consigne » détaillé en figure 3 et d'autre part d'un bloc « DérivéeInstantanée » détaillé à la figure 4. Le bloc « Dérivéejnstantanée » détermine la dérivée de régime réel du moteur, correspondant au signal de sortie 1 appelé « Dérivée instantanée» sur la figure 4. Le bloc « Dérivée_Consigne » détermine la consigne de dérivée de régime moteur, correspondant au signal de sortie 1 appelé « Dérivée de consigne » sur la figure 3.
Dans la première phase et en référence à la figure 4, la dérivée de régime réel (sortie 1 appelée « Dérivée de régime filtrée » sur la figure 4) est déterminée à partir d'une valeur de la dérivée du régime instantanée du moteur (entrée appelée « DERV_N ») et d'une température d'un liquide caloporteur de refroidissement du moteur (entrée appelée « Temp_eau »).
La dérivée de consigne est construite sous la forme:
qui n'est pas représentée. Ce calcul est effectué au PMH (par l'intermédiaire du paramètre « EV_TDC ») pour être cohérent avec le calcul de la consigne de dérivée de régime moteur (sortie 1 appelée
« Dérivée de consigne » sur la figure 3).
Un filtre du premier ordre « Filtre 1er ordre» de type
permet de filtrer la dérivée afin d'éliminer le bruit. Le facteur « k » dépend de « Temp_eau » grâce au bloc « Gain_fct_Temperature_Eau ». Une saturation « Saturation » entre une valeur maximum et une valeur minimum permet en outre d'éviter les excursions trop importantes de la dérivée. D'autre part dans la première phase et en référence à la figure 3, la consigne de dérivée de régime moteur (sortie 1 appelée « Dérivée de consigne » sur la figure 3) est déterminée à partir de la température du liquide caloporteur de refroidissement du moteur (« Temp_eau »). Le pas de calcul de ladite dérivée est proportionnel au régime instantané « N », grâce par exemple à l'entrée « Event () » du bloc « Facteur_Démarrage » à la figure 1 .
Plus précisément, la structure « Dérivée_Consigne » calcule la dérivée à chaque Point mort Haut « EV_TDC » et lors des initialisations à la mise sous tension « EV_PW » et au calage moteur « EV_STA ». Ainsi le calcul est cohérent avec le calcul de la dérivée de régime filtrée en relation avec la figure 4. La consigne de dérivée, appelée aussi dérivée de consigne, est fonction du pas de calcul, ce dernier étant fonction du régime « N ». On se retrouve alors avec une image de la puissance nécessaire au démarrage. Le fonctionnement ainsi obtenu est une consigne en dérivée « Dérivée de consigne » qui varie en fonction du régime instantané « N » et tend à diminuer au fur et à mesure que le régime augmente. Une saturation « Saturation » ainsi qu'un filtre du premier ordre permettent une cohérence vis-à-vis du calcul de la dérivée de régime filtrée en r e l a t i o n a v e c l a f i g u r e 4 . C e f i l t r e e s t d u t y p e
et permet d'éliminer le bruit. Le facteur « k » dépend de « Temp_eau » grâce au bloc « Gain_fct_Temperature_Eau » sur la figure 3.
L'étape de détermination comprend une deuxième phase d'élaboration du facteur de correction de richesse au démarrage « Fac_Corr_Richesse », à partir d'une cartographie (bloc « Fact_enrichissement » sur la figure 2) prenant en entrée « VAR_X » la différence entre la dérivée de régime réel et la consigne de dérivée de régime moteur, et la température du liquide caloporteur de refroidissement du moteur « TCO » à l'entrée « VAR_Y ». Notamment, la cartographie correspond à un régulateur proportionnel de correction de richesse.
En effet comme la différence entre la consigne d'accélération du moteur et l'accélération réelle du moteur n'est pas directement transposable pour un moteur thermique, elle devient l'entrée d'une correction proportionnelle sur la richesse. Ainsi la correction apportée lors du démarrage est importante aux faibles régimes et s'affaiblit voire devient négative lors de la montée en régime si l'accélération angulaire réelle du moteur thermique dépasse la consigne (ce qui peut être le cas pour un moteur très peu inerte). En complément et en référence à la figure 5, l'étape de détermination comprend une troisième phase de caractérisation de la quantité de carburant de consigne au démarrage « Q_INJ_DEM », à partir du facteur de correction de richesse au démarrage « Fac_Corr_Richesse » et d'une quantité préétablie de carburant de consigne de base « QJNJ ». Cette phase de caractérisation est réalisée périodiquement, par exemple à partir de l'événement « EV_10ms ».
Toutefois, la quantité « QJNJ » n'est pas directement multipliée par le gain « Fac_Corr_Richesse » sortant du bloc « Facteur_Démarrage » et entrant dans le bloc « Masse_Carburant_Démarrage ». Au contraire, la troisième phase de caractérisation comprend une modulation du facteur de correction de richesse au démarrage « Fac_Corr_Richesse » en fonction d u nom bre d 'éventuels redémarrages du moteur. Cette modulation réalisée dans le bloc « Mode_Démarrage » dépend de l'entrée « Red_Mot » ; cette variable est issue d'un calcul qui n'est pas représentée. Le bloc « Mode_Démarrage » est détaillé en figure 6. Le paramètre « Red_Mot » est utilisé pour apporter une modulation au paramètre « Fac_Corr_Richesse » afin d'établir un facteur d'enrichissement final prenant en compte une notion de différence du moment d'inertie et des frottements au démarrage entre une situation de premier démarrage et une situation de re-départ. C'est ce facteur d'enrichissement final qui est mu lti pl ié à la quantité « Q_INJ » pour obtenir le paramètre « Q_INJ_DEM ».
Autrement dit, le paramètre « Red_Mot » permet de détecter des démarrages successifs éventuels. En effet, lors d'un premier démarrage, le film d'huile n'est pas établi, provoquant des frottements plus importants. Ce premier démarrage nécessite un couple plus élevé, donc une plus grande quantité de carburant. Des correctifs sont appliqués via cette détection pour les re-départs dans les blocs « Mode_Démarrage » et « Application_Masse_Carburant ».
Plus précisément, le bloc « Mode_Démarrage » permet une consolidation du facteur de correction de richesse « Fac_Corr_Richesse ». Un gain permet de corriger ce facteur lors des re-départs, puis le facteur est limité par une saturation afin d'éviter des facteurs aberrants pour enfin être multiplié par la quantité « QJNJ » . Celle-ci étant calculée à partir de l'estimation du débit d'air entrant dans le moteur et de la stœchiométrie ainsi que divers correctifs en cas de besoin.
Ce principe de commande permet d'apporter au moteur thermique la juste q uantité de carburant nécessaire au démarrage, grâce à la modulation variable dans le temps conférée par le facteur de correction de richesse au démarrage ainsi élaboré. La commande comprend de plus, comme indiqué précédemment et en référence à la figure 7, une deuxième étape consistant à injecter une quantité du carburant « Q_INJ_CONS_DEM » correspondant sélectivement à la quantité de carburant de consigne au démarrage « Q_INJ_DEM » déterminée à la première étape ou la quantité préétablie de carburant de consigne de base « Q_INJ ».
Notamment, le procédé exploite la quantité préétablie de carburant de consigne de base « Q_INJ ». Cette grandeur est exploitée dans une première séquence de démarrage en combinaison avec le facteur d'enrichissement total. Puis une fois la première séquence terminée, le procédé prévoit une deuxième séquence post-démarrage durant laquelle l'injection de carburant n'est commandée directement qu'à partir de la quantité préétablie de carburant de consig ne de base « Q_INJ », indépendamment du facteur d'enrichissement total.
Il ressort de tout ce qui précède que le principe de commande permet d'introduire une notion de régulation de la richesse lors des phases de démarrage. Les avantages sont :
- une gestion au plus proche du nécessaire de l'injection tout en conservant la prestation de démarrage (robustesse, temps de départ...), une prise en compte des dérives et dispersions grâce à cette régulation par exemple proportionnelle,
une mise au point plus « physique » de l'opération de démarrage (basée sur une richesse de consigne).
Il en résulte une gestion plus précise des quantités de carburant injectées lors de la phase de démarrage. La consommation et les émissions polluantes sont réduites, permettant également des gains potentiels sur la charge en métaux précieux de l'éventuel catalyseur en post-traitement. Il convient de noter que la solution proposée, bien que plus « physique » et plus proche des besoins du moteur, reste une régulation proportionnelle en boucle ouverte. La précision de la richesse obtenue par rapport à la richesse de consigne dépend beaucoup du réglage de base du moteur, notamment du remplissage.
En référence à la figure 8, la sélection parmi la quantité de carburant de consigne au démarrage « Q_INJ_DEM » et la quantité préétablie de carburant de consigne de base « Q_INJ », dépend au moins d'une première condition exploitant un critère associé au régime instantané « N » du moteur et une deuxième condition exploitant un critère associé à la différence « Diff_Cons/lnst » (correspondant à la sortie repérée 2 sur la figure 2) entre la dérivée de régime réel du moteur filtrée et la consigne d e d é ri vé e d e rég i m e m ote u r . Cette sélection est réalisée périodiquement, par exemple à partir de l'événement « EV_10ms ».
Par exemple la première condition est vérifiée si le régime instantané « N » du moteur est supérieur ou égale à un premier seuil prédéterminé, par exemple égal à 1000rpm. D'autre part, la deuxième condition est par exemple vérifiée si la différence entre la dérivée de régime réel du moteur filtrée et la consigne de dérivée de régime moteur est supérieure ou égale à un deuxième seuil prédéterminé, par exemple égal à 0.
La deuxième étape peut notamment consister à injecter, pendant une durée déterminée Δ (figure 9), la quantité de carburant de consigne au démarrage « Q_INJ_DEM » déterminée à la première étape, lorsque les première et deuxième conditions sont simultanément vérifiées. La durée déterminée est fonction par exemple de la température du l iq u ide caloporteur de refroidissement du moteur « Temp_eau » (entrée 7 du bloc « Reset_condition »). De plus, la sélection parmi la quantité de carburant de consigne au démarrage « Q_INJ_DEM » et la quantité préétablie de carburant de consigne de base « Q_INJ », dépend du nombre d'éventuels redémarrages du moteur, au travers du signal « Red_Mot » et entrant (entrée 2) dans le bloc « Condition_Desactivation » de la figure 7, détaillé en fig u re 8. C'est également pour la vérification des première et deuxième conditions que le signal de régime moteur « N » (entrée 6) et le signal correspondant à la différence entre les dérivées de consigne et instantanée (entrée 4) sont adressés en entrée du bloc « Condition_Desactivation ».
Pour sa mise en œuvre, la deuxième étape peut notamment comprendre une régulation du temps d'injection de carburant au niveau du moteur en fonction de la quantité de carburant à injecter « Q_INJ_CONS_DEM ».
Un second aspect de l'invention concerne une unité de commande électronique qui met en œuvre le procédé de commande d'injection de carburant au démarrage d'un moteur thermique tel que développé ci- dessus. L'unité de commande comprend l'ensemble des blocs décrits précédemment.
Un troisième aspect de l'invention porte sur un véhicule automobile comprenant une unité de commande électronique telle que mentionnée ci-dessus, un moteur thermique, et un dispositif d'injection de carburant al imentant le moteur therm ique et piloté par l'unité de commande électronique.
L'invention concerne enfin un moteur thermique commandé par une unité d e com m a nd e tel l e q u e décrite ci-dessus, ainsi qu'un support d'enregistrement de données lisible par l'unité de commande, sur lequel est enregistré un programme informatique comprenant des moyens de codes de programme informatique de mise en œuvre des phases et/ou des étapes d'un procédé de commande tel que mentionné ci-dessus.
Enfin, elle porte sur un programme informatique comprenant un moyen de codes de programme informatique adapté à la réalisation des phases et/ou des étapes d'un procédé de commande tel que mentionné ci- dessus, lorsque le programme tourne sur une telle unité de commande.
Sur la figure 9, l'unité de commande (intégré dans tout calculateur ou automate adapté) permet de définir (courbe C1 ) un état de démarrage (injection de la quantité « Q_INJ_DEM ») à gauche du trait T et un état de fonctionnement classique (injection de la quantité « Q_INJ ») à droite du trait T. Le démarrage (partie de gauche des courbes C1 à C3 par rapport au trait repéré T) comprend le correctif décrit précédemment par rapport à la quantité « Q_INJ » grâce au facteur de richesse total lui- même déterm iné g râce au facteur de correction de richesse au démarrage.
La courbe C2 représente l'évolution dans le temps du régime moteur « N », ainsi que l'illustration de la condition 1 . La courbe C3 illustrant la différence entre la consigne de dérivée et la dérivée de régime réel, représente l'accélération ou l'énerg ie nécessaire au démarrage du moteur. Cette différence est transformée en gain sur la richesse. Sur la figure 9, la durée déterminée d'application de la quantité « Q_INJ_DEM » est repérée Δ et correspond à une temporisation avant de venir à son issue à l'application de la quantité « Q_INJ ».
Le dispositif de commande évoqué dans ce document peut s'adapter à la commande en air du moteur (via le papillon des gaz) ou à la commande de l'avance lors des démarrages en prenant comme référence respectivement une ouverture de papillon de référence et une valeur de référence de l'avance au lieu de la richesse 1 .

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de commande d'injection de carburant au démarrage d'un moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comprend une première étape de détermination d'une quantité de carburant de consigne au démarrage (« Q_INJ_DEM »), en fonction d'une différence entre une accélération de consigne du moteur et une accélération instantanée du moteur.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'étape de détermination comprend une première phase de détermination d'une différence entre une dérivée de régime réel du moteur et une consigne de dérivée de régime moteur, la différence entre la dérivée de régime réel et la consigne de dérivée de régime étant représentative de la différence entre l'accélération de consigne du moteur et l'accélération instantanée du moteur.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans la première phase, la dérivée de régime réel est déterminée à partir d'une valeur de la dérivée du régime instantanée du moteur (« DERV_N ») et d'une température d'un liquide caloporteur de refroidissement du moteur (« Temp_eau »).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que dans la première phase, la consigne de dérivée de régime moteur est déterminée à partir de la température du liquide caloporteur de refroidissement du moteur (« Temp_eau »), le pas de calcul de ladite dérivée étant proportionnel au régime instantané (« N »).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'étape de détermination comprend une deuxième phase d'élaboration d'un facteur de correction de richesse au démarrage (« Fac_Corr_Richesse »), à partir d'une cartographie prenant en entrée la différence entre la dérivée de régime réel et la consigne de dérivée de régime moteur et la température du liquide caloporteur de refroidissement du moteur (« Temp_eau »).
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la cartographie correspond à un régulateur proportionnel de correction de richesse.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'étape de détermination comprend une troisième phase de caractérisation de la quantité de carburant de consigne au démarrage (« Q_INJ_DEM »), à partir du facteur de correction de richesse au démarrage (« Fac_Corr_Richesse ») et d'une quantité préétablie de carburant de consigne de base (« Q_INJ »).
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la troisième phase de caractérisation comprend une modulation du facteur de correction de richesse au démarrage (« Fac_Corr_Richesse ») en fonction du nombre d'éventuels redémarrages du moteur (« Red_Mot »).
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième étape consistant à injecter une quantité du carburant (« Q_INJ_CONS_DEM ») correspondant sélectivement à la quantité de carburant de consigne au démarrage (« Q_INJ_DEM ») déterminée à la première étape ou une quantité préétablie de carburant de consigne de base (« Q_INJ »).
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la sélection parmi la quantité de carburant de consigne au démarrage (« Q_INJ_DEM ») et la quantité préétablie de carburant de consigne de base (« Q_INJ »), dépend au moins d'une première condition exploitant un critère associé au régime instantané (« N ») du moteur et une deuxième condition exploitant un critère associé à la différence entre une dérivée de régime réel du moteur et une consigne de dérivée de régime moteur.
1 1 . Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la première condition est vérifiée si le régime instantané (« N ») du moteur est supérieur ou égale à un premier seuil prédéterminé.
12. Procédé selon l'une des revendications 10 et 1 1 , caractérisé en ce que la deuxième condition est vérifiée si la différence entre la dérivée de régime réel du moteur et la consigne de dérivée de régime moteur est supérieure ou égale à un deuxième seuil prédéterminé.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que la deuxième étape consiste à injecter, pendant une durée déterminée, la quantité de carburant de consigne au démarrage (« Q_INJ_DEM ») déterminée à la première étape, lorsque les première et deuxième conditions sont simultanément vérifiées.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la durée déterminée est fonction de la température du liquide caloporteur de refroidissement du moteur (« Temp_eau »).
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que la sélection parmi la quantité de carburant de consigne au démarrage (« Q_INJ_DEM ») et la quantité préétablie de carburant de consigne de base (« Q_INJ »), dépend du nombre d'éventuels redémarrages du moteur (« Red_Mot »).
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que la deuxième étape comprend une régulation du temps d'injection de carburant au niveau du moteur en fonction de la quantité de carburant à injecter (Q_INJ_CONS_DEM »).
17. Unité de commande électronique qui met en œuvre le procédé de commande d'injection de carburant au démarrage d'un moteur thermique selon l'une des revendications précédentes.
18. Véhicule automobile comprenant une unité de commande électronique selon la revendication 17, un moteur thermique, et un dispositif d'injection de carburant alimentant le moteur thermique et piloté par l'unité de commande électronique.
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