EP3619412B1 - Procede de filtrage d'un signal de richesse issu d'une sonde à l'échappement d'un moteur - Google Patents

Procede de filtrage d'un signal de richesse issu d'une sonde à l'échappement d'un moteur Download PDF

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EP3619412B1
EP3619412B1 EP18724960.2A EP18724960A EP3619412B1 EP 3619412 B1 EP3619412 B1 EP 3619412B1 EP 18724960 A EP18724960 A EP 18724960A EP 3619412 B1 EP3619412 B1 EP 3619412B1
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richness
filtering
upstream
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Frederic Dambricourt
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    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2432—Methods of calibration

Definitions

  • the invention relates to a method of filtering and correcting the richness signal from a probe during at least one engine operating condition creating oscillations of the richness signal and a modification of a model of the probe.
  • the probe is a probe placed in an exhaust line at the outlet of the heat engine and is called an upstream probe because it is frequently placed upstream of a catalyst.
  • a richness regulation of the air / fuel mixture in the engine is carried out according to a richness setpoint at the upstream sensor corrected by the probe model from a predetermined richness setpoint at the engine and at least one operating parameter of the probe, and a richness measured by the upstream probe filtered by a first filtering.
  • the present invention is preferably suitable for a combustion engine with spark ignition on gasoline fuel and supercharged.
  • gasoline includes a mixture of gasoline, ethanol or LPG. This is not limiting and the present invention can be adapted to any engine.
  • a turbocharged heat engine 1 is shown with a turbine 2 at the outlet of the engine.
  • a catalyst 3 is present on the exhaust line discharging the gases from the engine 1, this catalyst 3 being surrounded by an upstream probe 4a and a downstream probe 4b.
  • Catalyst 3 is advantageously an oxidation-reduction catalyst.
  • the exhaust line may contain one or more other selective pollution control elements such as a particulate filter, an active or passive nitrogen oxide trap, or for a diesel engine a selective catalytic reduction system.
  • the operation of the engine is controlled by a control unit delivering a fuel richness setpoint in the engine at the inlet of each cylinder.
  • a richness regulation of the air / fuel mixture in the engine can therefore be carried out according to a richness setpoint estimated at the upstream sensor from a richness setpoint predetermined at the engine and richness measured by the upstream sensor.
  • the upstream probe is used to measure the richness upstream of the catalyst and to regulate it around a setpoint fixed by the control unit of the heat engine. Most of the time, this setpoint at the level of the probe is obtained by using a probe model representing the behavior of the system and of the probe when the richness setpoint at the engine, more precisely the richness setpoint at the level d 'at least one cylinder of the engine determined by the control unit, is modified.
  • the main difficulty in determining a richness setpoint at the sensor is that there is typically a variable dead time between the richness setpoint at the engine and the richness setpoint at the probe as well as a variable response time of the sensor. depending on the operating conditions of the engine, for example the flow of exhaust gas.
  • an internal model is most often used to represent the engine throttle transfer time to the probe as well as the probe response time. Such a model is used to convert the richness setpoint at the injector into the richness setpoint at the probe. This will be described more precisely later.
  • the engine control unit allows air to be swept over certain life phases. This consists of allowing fresh air to pass to the exhaust without it being burnt by a crossing of the valve opening of the heat engine cylinders. During these phases, the average richness upstream of the catalyst should help reduce polluting emissions.
  • the richness regulation upstream of the catalyst will use the richness measurement given by the upstream probe. From a richness setpoint for the cylinder combustion chamber or engine richness setpoint, a richness setpoint at the probe can be modeled by a first order function with delay.
  • the catalyst window which gives a setpoint variation range around the setpoint of richness estimated at the upstream probe.
  • a regulation by richness setpoint at the upstream sensor poses a major difficulty. This difficulty arises, for example, in the phases where the air purge is active or in any other engine operating conditions in which puffs of oxygen are created in the engine and sent into the exhaust line.
  • puffs of oxygen are sent to the or each cylinder through its exhaust valve (s) and can influence the measurements of the upstream sensor by generating regular pulses on the richness signal. This is shown for example at figure 3 .
  • the frequency of the oscillations is linked to the engine speed and the amplitude depends on the rate of air swept.
  • the figure 3 shows oscillations of the Richness signal as a function of time t for different sweep rates varying from 5 to 30%.
  • the filtering can apply a delay to the richness signal from the probe and therefore involve a modification of the probe model, in which at least one parameter of the probe is taken into consideration to make the link between the richness setpoint at the engine with the richness setpoint at the sensor.
  • two parameters of the probe can be taken into consideration, namely the delay time of the probe due to its distance from the motor and its response time which is inherent to it. This modification will be perceived by the regulator as a measurement error that the latter will seek to correct, wrongly.
  • the document FR-A-3 026 780 describes a heat engine of a motor vehicle comprising at least one cylinder, an exhaust line, a richness sensor arranged on the exhaust line, a module for determining the richness setpoint at the probe as a function of a richness setpoint in said at least one cylinder.
  • the determination module is configured to determine the richness setpoint at the probe using a first calculation rule.
  • a regulation module is configured to determine a richness correction to be applied in said at least one cylinder according to a first calculation rule as a function of a value representative of a difference between a richness measured by the probe and the richness setpoint at the probe.
  • This document gives an example of a probe model selection consisting of using a first order filter as the basic probe response time model and switching to a linear model or second order filter. in the case of the engine running at idle speed.
  • a probe model selection consisting of using a first order filter as the basic probe response time model and switching to a linear model or second order filter. in the case of the engine running at idle speed.
  • this document does not relate to filtering and correction of the richness signal measured at a probe during at least one engine operating condition creating oscillations of the richness signal.
  • the problem underlying the invention is to reduce or completely eliminate the oscillations occurring on a richness signal of a mixture.
  • air / fuel measured by a probe placed in the exhaust line at the outlet of a heat engine during one or more specific engine operating conditions as well as updating the probe model making it possible to match a richness setpoint to the engine with a richness setpoint measured at the level of the sensor.
  • a method of filtering and correcting a richness signal measured by a probe during at least one engine operating condition creating oscillations of the measured richness signal and a modification of a model of the probe the probe being called the upstream probe being placed in an exhaust line at the outlet of a heat engine, a regulation of the richness of the air / fuel mixture in the engine being carried out according to a setpoint of richness at the upstream probe corrected by the probe model from a predetermined richness setpoint at the engine and at least one operating parameter of the sensor, and the richness measured by the upstream sensor filtered by a first filtering, in in which said at least one engine operating condition creating oscillations of the measured richness is identified during preliminary tests on the engine relating to the adaptation of the predetermined richness setpoint rmined to the engine with a memorization of at least one value of at least one operating parameter of the engine representative that said at least one condition is effective and, as soon as said at least one value is detected at a given
  • the technical effect is to implement a second filtering different from the first filtering or nominal filtering. This makes it possible to reduce and even eliminate the richness oscillations introduced by the presence of the engine operating condition creating these oscillations, for example but not only an air sweep.
  • the use of a specific calibration for the probe model will make it possible to best adapt the richness setpoint to the probe which will be regulated.
  • a control law according to the present invention designed is implemented in a function of regulating the richness by a probe present in the exhaust line.
  • the second filtering of the richness measurement will eliminate the oscillations on the measured richness signal.
  • the frequency of the oscillations is always equal to that of the engine cycles, essentially corresponding to a pulsation of fresh air with each exhaust of the cylinders. The adjustment of the second filter is therefore facilitated.
  • the second filtering has a natural frequency proportional to an engine speed in force at a given instant with a calibrated coefficient.
  • said at least one parameter of the probe is corrected by mapping.
  • the parameters of the probe are two in number, being respectively a delay time of the upstream probe depending on the distance between the engine and the upstream probe and a speed of the exhaust gases at the outlet of the current engine and, of on the other hand, a response time of the specific upstream probe for a richness of 0.63.
  • the delay time and the response time are corrected simultaneously in parallel, independently of one another.
  • the maps of delay times and response times can be duplicated in order to calibrate and adapt these characteristic times when using the second filtering of the richness measured at the probe.
  • said at least one engine operating condition is taken individually or in combination from among the following parameters: an air sweep with an air sweep rate as a parameter, the air sweep taking place in the engine on fresh air and allowing unburned air to pass through an exhaust line at the outlet of the engine, implementation of at least one diagnostic on the engine or the exhaust line and implementation tests on the engine or an implementation of tests for an adaptation of a model relating to a pollution control element or to a measurement sensor present in the exhaust line.
  • a natural frequency of the second filtering depends on the rate of air swept and on the engine speed.
  • the invention also relates to a powertrain comprising a heat engine, an exhaust line comprising at least one catalyst with upstream and downstream sensors and a control unit in charge of the operation of the heat engine and of pollution control in the line. exhaust, characterized in that the control unit comprises means for implementing such a method of filtering and correcting the richness signal coming from the upstream probe.
  • the invention being adaptable to the exhaust system used and being added to an already existing control law, it makes it possible to optimize the performance of the engine for depollution services and possibly approval.
  • the use of an air purge will continue on future engines and the performance requirements of the richness control will be increased, therefore the use of this invention will be essential. The same goes for the implementation of tests with possible creation of oscillations in the richness signal measured at the probe.
  • the invention can be directly adaptable to the exhaust line used, a software solution of the present invention being added to a control law already existing in the control unit.
  • the solution proposed by the present invention is purely software and can be easily implemented in the engine control unit and more particularly in the function for regulating the richness upstream of the catalyst by the upstream probe.
  • the upstream probe is a proportional oxygen probe and the downstream probe is a binary oxygen probe.
  • the present invention relates to a method of filtering and correcting the measured richness signal My sam prob from a probe during at least one engine operating condition creating oscillations of the measured richness signal My sam prob and a modification of a probe model.
  • the probe is called the upstream probe 4a by being placed in an exhaust line at the outlet of a heat engine 1 and preferably upstream of a catalyst 3.
  • a richness regulation of the air / fuel mixture in the engine 1 is carried out according to a Consrich richness setpoint probed at the upstream probe 4a corrected by the probe model from a predetermined richness setpoint at the engine Consrich word and at least one parameter ttrans, operating range of the probe 4a, and a richness measured My probe sam by the upstream probe 4a filtered by a first filtering or nominal filtering, shown in figure 2 under the reference Carto 2D name. It is preferred that there are two parameters ttrans, operating treps of the probe 4a to be corrected, parameters which will be detailed later.
  • FIG. 4 in a specific non-limiting example of the present invention, it is shown a measured richness Med probe sam compared to a Consrich probe richness setpoint with an error Err.
  • Oxygen puffs from the heat engine 1 may cause the actual richness measured Med probe sam to oscillate. These oscillations should therefore be eliminated or reduced as much as possible.
  • the setpoint richness at motor 1 in fact illustrated by the Consrich word curve, is at this figure 4 replaced by the Consrich richness setpoint probe to the probe extrapolated from this setpoint richness to the Consrich mot motor, given that the probe detects the measured richness Med probe sam, in order to have a comparison of the Consrich richness setpoint prob and the measured richness Med prob sam at the same point on the exhaust line so that this comparison is not distorted.
  • said at least one engine operating condition creating oscillations of the Med probe sam richness signal is identified during preliminary tests on the engine 1 relating to the adaptation of the predetermined Consrich probe richness setpoint to the engine. 1. This can therefore be done by tests, for example on an engine test bench.
  • At least one value of at least one operating parameter of engine 1 representative that said at least one condition is effective is stored. As soon as said at least one value is detected at a given instant of operation of engine 1, the first filtering or nominal filtering is suspended, being replaced by a second filtering of the richness measured My sat probes.
  • This second filtering is referenced Carto2D filt.
  • the first and second filterings are therefore used alternately depending on the detection of an operating condition of the engine causing or not the appearance of oscillations of the richness measured at the probe 4a.
  • a correction is made to the parameter or parameters ttrans, treps of the probe 4a as long as said at least one value is detected.
  • the detection of an operating condition involving or not the creation of oscillations is referenced Activ filt. If no operating condition involving the creation of oscillations is detected, the first filtering known as nominal Carto 2D nom filtering and the nominal calculation of said at least one parameter of the ttrans, treps probe are carried out. On the other hand, if an operating condition involving the creation of oscillations is detected, the second Carto 2D filt filtering different from the first filtering is carried out and one or more parameters of the ttrans, treps probe are updated.
  • maps used for the nominal probe model are duplicated. These new maps have specific support points and are calibrated for each application, according to the second calibrated filtering.
  • the selection of a model between nominal model and model corrected during oscillations of the measured richness signal is carried out by a boolean indicating the activation state of the filtering of the measured richness signal My sam probe to probe 4a.
  • the first filtering can be first order filtering and the second filtering can be second order filtering.
  • the parameter or parameters ttrans, treps of the probe 4a can be corrected as a function of a filling rate of at least one cylinder of the Remp engine and an engine speed RM.
  • the second filtering can have a natural frequency proportional to an engine speed in force at a given instant with a calibrated coefficient.
  • the ttrans, treps parameter (s) of the probe 4a can be corrected by mapping, advantageously by 2D mapping. There may be a map associated with each of the parameters ttrans, treps of the probe 4a.
  • the estimated Consrich richness setpoint probed at the upstream probe 4a can be modeled on the basis of the predetermined richness setpoint at the Consrich mot engine by taking into account, on the one hand, a delay time ttrans of the upstream probe 4a depending on the distance between engine 1 and upstream probe 4a and an exhaust gas speed at the outlet of the engine 1 in force and, on the other hand, a treps response time of the upstream probe 4a at a richness of 0.63 or corresponding at 63% wealth.
  • the modeling is therefore based on the identification of these two characteristic times, the delay time ttrans and the response time treps to 63%. These parameters can be defined according to the operating point and calibrated by maps.
  • the wealth R is on the ordinate while a time t is on the abscissa.
  • a setpoint curve for the Consrich mot motor and two richness setpoint curves for the upstream Consrich probe and the measured richness of the upstream sensor My Sat probe is illustrated.
  • the richness setpoint for the upstream Consrich probe is the setpoint of richness of filtered and offset probe.
  • An Err error is present between the two probe richness setpoint curves, respectively measured My sam probe and filtered Consrich probe.
  • the estimated richness setpoint Consrich probed at the upstream probe 4a from the richness of engine 1 is filtered, advantageously by a filter of order 1.
  • the corrections of the delay time ttrans and the response time treps can be carried out simultaneously in parallel independently of one another, this by different maps.
  • the operating conditions of engine 1 likely to create oscillations of the Med probe sam richness signal can be determined by tests during the tuning of the engine.
  • the condition (s) can be taken individually or in combination among the following parameters: an air sweep with an air sweep rate as a parameter, the air sweep taking place in the engine 1 over the fresh air and allowing unburned air to pass through an exhaust line at the outlet of the engine 1, implementation of at least one diagnostic on engine 1 or of the exhaust line and setting carrying out tests on the engine 1 or carrying out tests for an adaptation of a model relating to a pollution control element 3 or to a measurement sensor 4a, 4b present in the exhaust line.
  • the creation of oscillations on the richness measured at the probe has been illustrated in figure 3 .
  • a natural frequency of the second filtering can depend on the rate of air swept and the engine speed RM.
  • the invention also relates to a powertrain comprising a heat engine 1, an exhaust line comprising at least one catalyst 3 with upstream 4a and downstream 4b probes and a control unit in charge of the operation of the thermal engine 1 and of pollution control in the exhaust line.
  • control unit comprises means for implementing such a method of filtering and correcting the richness signal Mes probe sam coming from the upstream probe 4a.
  • the upstream probe 4a may be a proportional oxygen probe and the downstream probe 4b may be is a binary oxygen probe.

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Description

  • L'invention porte sur un procédé de filtrage et de correction du signal de richesse issu d'une sonde lors d'au moins une condition de fonctionnement du moteur créant des oscillations du signal de richesse et une modification d'un modèle de la sonde. La sonde est une sonde disposée dans une ligne d'échappement en sortie du moteur thermique et est dite sonde amont car fréquemment disposée en amont d'un catalyseur.
  • Une régulation de richesse du mélange air/carburant dans le moteur est effectuée selon une consigne de richesse à la sonde amont corrigée par le modèle de sonde à partir d'une consigne de richesse prédéterminée au moteur et d'au moins un paramètre de fonctionnement de la sonde, et une richesse mesurée par la sonde amont filtrée par un premier filtrage.
  • La présente invention est, de préférence, adaptée à un moteur thermique à allumage commandé à carburant essence et suralimenté. La dénomination essence inclut un mélange à base d'essence, de l'éthanol ou du GPL. Ceci n'est pas limitatif et la présente invention peut être adaptée à toute motorisation.
  • En se référant à la figure 1 qui n'est pas limitative de la présente invention, il est montré un moteur thermique 1 turbocompressé avec une turbine 2 en sortie du moteur. Un catalyseur 3 est présent sur la ligne d'échappement évacuant les gaz du moteur 1, ce catalyseur 3 étant entouré par une sonde amont 4a et une sonde aval 4b. Le catalyseur 3 est avantageusement un catalyseur d'oxydoréduction. Cet ensemble est connu de l'état de la technique. La ligne d'échappement peut contenir un ou plusieurs autres éléments de dépollution sélectifs comme un filtre à particules, un piège à oxydes d'azote actif ou passif, ou pour une motorisation Diesel un système de réduction catalytique sélective.
  • Le fonctionnement du moteur est piloté par une unité de contrôle commande délivrant une consigne de richesse de carburant dans le moteur à l'entrée de chaque cylindre.
  • Une régulation de richesse du mélange air/carburant dans le moteur peut donc être effectuée selon une consigne de richesse estimée à la sonde amont à partir d'une consigne de richesse prédéterminée au moteur et une richesse mesurée par la sonde amont.
  • La sonde amont, avantageusement proportionnelle, est utilisée pour mesurer la richesse en amont du catalyseur et la réguler autour d'une consigne fixée par l'unité de contrôle commande du moteur thermique. La plupart du temps, cette consigne au niveau de la sonde est obtenue par l'utilisation d'un modèle de sonde représentant le comportement du système et de la sonde lorsque la consigne de richesse au moteur, plus précisément la consigne de richesse au niveau d'au moins un cylindre du moteur déterminée par l'unité de contrôle commande, est modifiée.
  • La difficulté principale de détermination d'une consigne de richesse à la sonde est qu'il existe typiquement un temps mort variable entre la consigne de richesse au moteur et la consigne de richesse à la sonde ainsi qu'un temps de réponse variable de la sonde en fonction des conditions de fonctionnement du moteur, par exemple du débit de gaz d'échappement. Pour compenser le temps de retard et le temps de réponse, un modèle interne est le plus souvent utilisé pour représenter le temps de transfert des gaz du moteur à la sonde ainsi que le temps de réponse de la sonde. Un tel modèle est utilisé pour convertir la consigne de richesse à l'injecteur en consigne de richesse à la sonde. Ceci sera ultérieurement plus précisément décrit.
  • Dans ce qui va suivre, il va être pris comme exemple de condition de fonctionnement un balayage d'air dans le moteur. Ceci n'est pas limitatif et la condition de fonctionnement entraînant un filtrage différent et une correction du modèle de sonde peut être autre qu'un balayage.
  • En se référant à nouveau à la figure 1, pour relancer plus rapidement le turbocompresseur dont la turbine est référencée 2, l'unité de contrôle commande du moteur autorise un balayage d'air sur certaines phases de vie. Cela consiste à laisser passer de l'air frais à l'échappement sans qu'il ne soit brûlé par un croisement d'ouverture des soupapes des cylindres du moteur thermique. Durant ces phases, la richesse moyenne en amont du catalyseur doit favoriser la réduction des émissions polluantes.
  • La régulation de la richesse en amont du catalyseur va utiliser la mesure de richesse donnée par la sonde amont. A partir d'une consigne de richesse pour la chambre de combustion des cylindres ou consigne de richesse du moteur, une consigne de richesse à la sonde peut être modélisée par une fonction du premier ordre avec retard.
  • Afin d'optimiser l'efficacité de conversion des polluants du catalyseur, il peut être défini dans la régulation de richesse un décalage de consigne de richesse à la sonde amont, appelé fenêtre catalyseur qui donne une plage de variation de consigne autour de la consigne de richesse estimée à la sonde amont.
  • Une régulation par consigne de richesse à la sonde amont pose une difficulté majeure. Cette difficulté surgit par exemple dans les phases où le balayage d'air est actif ou dans toutes autres conditions de fonctionnement du moteur dans lesquelles des bouffées d'oxygène sont créées dans le moteur et envoyées dans la ligne d'échappement.
  • Ces bouffées d'oxygène sont envoyées pour le ou chaque cylindre à travers sa ou ses soupapes d'échappement et peuvent influer sur les mesures de la sonde amont en engendrant des pulsations régulières sur le signal de richesse. Ceci est montré par exemple à la figure 3. La fréquence des oscillations est liée au régime moteur et l'amplitude dépend du taux d'air balayé.
  • La figure 3 montre des oscillations du signal de richesse Rich en fonction du temps t pour différents taux de balayage variant de 5 à 30%. Plus le taux de balayage est élevé, le signal de richesse avec le taux de balayage le plus haut étant repéré par la courbe avec des carrés et le signal de richesse avec le taux de balayage le plus bas étant repéré par la courbe avec des étoiles, plus l'amplitude des oscillations est forte.
  • Ces oscillations ne sont pas anticipées par la consigne de richesse à la sonde donc une erreur sera observée en entrée d'un régulateur de richesse en charge du suivi de la consigne de richesse par la richesse mesurée réelle au niveau de la sonde. Ce phénomène est trop rapide, en s'étalant sur seulement quelques pas de temps de calcul, pour que cet écart puisse être corrigé efficacement, l'effet de la correction n'étant visible qu'après un délai. Le régulateur de richesse risque même d'amplifier les oscillations de richesse par d'éventuelles corrections.
  • Il est possible de mettre en oeuvre un filtrage du signal de richesse mesurée par la sonde afin de limiter ou d'éliminer les oscillations vues par le régulateur. Cependant, le filtrage peut appliquer un retard sur le signal de richesse de la sonde et donc impliquer une modification du modèle de la sonde, dans lequel au moins un paramètre de la sonde est pris en considération pour faire le lien entre la consigne de richesse au moteur avec la consigne de richesse au niveau de la sonde.
  • Il peut par exemple être pris en considération deux paramètre de la sonde que sont le temps de retard de la sonde dû à son éloignement du moteur et son temps de réponse qui lui est inhérent. Cette modification sera perçue par le régulateur comme une erreur de mesure que ce dernier cherchera à corriger, à tort.
  • Le document FR-A-3 026 780 décrit un moteur thermique de véhicule automobile comprenant au moins un cylindre, une ligne d'échappement, une sonde de richesse disposée sur la ligne d'échappement, un module de détermination de consigne de richesse à la sonde en fonction d'une consigne de richesse dans ledit au moins un cylindre. Le module de détermination est configuré pour déterminer la consigne de richesse à la sonde en utilisant une première règle de calcul.
  • Dans ce document, un module de régulation est configuré pour déterminer une correction de richesse à appliquer dans ledit au moins un cylindre selon une première règle de calcul en fonction d'une valeur représentative d'un écart entre une richesse mesurée par la sonde et la consigne de richesse à la sonde.
  • Ce document donne un exemple de sélection du modèle de sonde consistant en l'utilisation d'un filtre d'ordre un comme modèle de base du temps de réponse de la sonde et à un passage à un modèle linéaire ou un filtre d'ordre deux dans le cas d'un fonctionnement du moteur au ralenti. On procède avantageusement alors à un changement du modèle interne au régulateur pour un prédicteur de Smith pour être conforme au modèle de sonde linéaire ou d'ordre deux.
  • Dans un autre exemple donné dans ce document, on utilise un filtre d'ordre un comme modèle de base du temps de réponse de la sonde et on passe à un filtre d'ordre deux dans le cas d'une sonde n'étant pas encore à température de fonctionnement optimale, la dynamique du signal étant plus faible lorsque la sonde est à température inférieure à sa température de fonctionnement nominale.
  • Ce document n'a cependant pas trait à un filtrage et une correction du signal de richesse mesurée à une sonde lors d'au moins une condition de fonctionnement du moteur créant des oscillations du signal de richesse.
  • On connait encore le document WO2016051044A1 correspondant au préambule de la revendication 1.
  • Par conséquent, le problème à la base de l'invention est de réduire ou éliminer complètement les oscillations se produisant sur un signal de richesse d'un mélange air/carburant mesurée par une sonde disposée dans la ligne d'échappement à la sortie d'un moteur thermique lors d'une ou de conditions spécifiques de fonctionnement du moteur ainsi que de réactualiser le modèle de sonde permettant de faire correspondre une consigne de richesse au moteur avec une consigne de richesse mesurée au niveau de la sonde.
  • Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de filtrage et de correction d'un signal de richesse mesurée par une sonde lors d'au moins une condition de fonctionnement du moteur créant des oscillations du signal de richesse mesurée et une modification d'un modèle de la sonde, la sonde étant dite sonde amont en étant disposée dans une ligne d'échappement en sortie d'un moteur thermique, une régulation de richesse du mélange air/carburant dans le moteur étant effectuée selon une consigne de richesse à la sonde amont corrigée par le modèle de sonde à partir d'une consigne de richesse prédéterminée au moteur et d'au moins un paramètre de fonctionnement de la sonde, et la richesse mesurée par la sonde amont filtrée par un premier filtrage, dans lequel ladite au moins une condition de fonctionnement du moteur créant des oscillations de la richesse mesurée est identifiée lors d'essais préalables sur le moteur relatifs à l'adaptation de la consigne de richesse prédéterminée au moteur avec une mémorisation d'au moins une valeur d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur représentative que ladite au moins une condition est effective et, dès que ladite au moins une valeur est détectée à un instant donné du fonctionnement du moteur, le premier filtrage est suspendu en étant remplacé par un deuxième filtrage de la richesse mesurée et il est effectué une correction dudit au moins un paramètre de la sonde tant que ladite au moins une valeur est détectée, caractérisé en ce que le premier filtrage est un filtrage d'ordre un et le deuxième filtrage est un filtrage d'ordre deux et ledit au moins un paramètre de la sonde est corrigé en fonction d'un taux de remplissage d'au moins un cylindre du moteur et d'un régime moteur..
  • L'effet technique est de mettre en oeuvre un deuxième filtrage différent du premier filtrage ou filtrage nominal. Ceci permet de réduire et même d'éliminer les oscillations de richesse introduites par la présence de la condition de fonctionnement du moteur créant ces oscillations, par exemple mais pas uniquement un balayage d'air. L'utilisation d'une calibration spécifique pour le modèle sonde va permettre d'adapter au mieux la consigne de richesse à la sonde qui sera régulée.
  • Comme un tel deuxième filtrage est susceptible de modifier le modèle de la sonde, les paramètres de la sonde pris en considération pour élaborer ce modèle sont réajustés, essentiellement un temps de retard et un temps de réponse, mais ceci n'est pas limitatif. Une loi de commande selon la présente invention conçue s'implémente dans une fonction de régulation de la richesse par une sonde présente dans la ligne d'échappement.
  • Le deuxième filtrage de la mesure de richesse va éliminer les oscillations sur le signal de richesse mesurée. La fréquence des oscillations est toujours égale à celle des cycles moteurs en correspondant essentiellement à une pulsation d'air frais à chaque échappement des cylindres. Le réglage du deuxième filtre en est donc facilité.
  • Avantageusement, le deuxième filtrage présente une fréquence propre proportionnelle à un régime moteur en vigueur à un instant donné avec un coefficient calibré.
  • Avantageusement, ledit au moins un paramètre de la sonde est corrigé par cartographie.
  • Avantageusement, les paramètres de la sonde sont au nombre de deux en étant respectivement un temps de retard de la sonde amont dépendant de la distance entre moteur et sonde amont et une vitesse des gaz d'échappement en sortie du moteur en vigueur et, d'autre part, un temps de réponse de la sonde amont spécifique pour une richesse de 0,63.
  • Avantageusement, le temps de retard et le temps de réponse sont corrigés simultanément parallèlement en indépendance l'un de l'autre. Par exemple, les cartographies des temps de retard et de temps de réponse peuvent être dupliquées afin de calibrer et d'adapter ces temps caractéristiques lors de l'utilisation du deuxième filtrage de la richesse mesurée à la sonde.
  • Avantageusement, ladite au moins une condition de fonctionnement du moteur est prise unitairement ou en combinaison parmi les paramètres suivants : un balayage d'air avec comme paramètre un taux de balayage d'air, le balayage d'air s'effectuant dans le moteur sur de l'air frais et laissant passer de l'air non brûlé dans une ligne d'échappement en sortie du moteur, une mise en œuvre d'au moins un diagnostic sur le moteur ou de la ligne d'échappement et une mise en œuvre d'essais sur le moteur ou une mise en œuvre d'essais pour une adaptation d'un modèle relatif à un élément de dépollution ou à un capteur de mesure présent dans la ligne d'échappement.
  • Les conditions de fonctionnement créant des oscillations du signal de richesse mesurée à la sonde deviennent de plus en plus nombreuses et il est tout à fait possible dans le futur d'avoir de nouvelles conditions à prendre en considération pour le filtrage de la richesse mesurée et la correction du modèle de sonde.
  • Avantageusement, quand ladite au moins une condition est un balayage d'air, une fréquence propre du deuxième filtrage dépend du taux d'air balayé et du régime moteur.
  • L'invention concerne aussi un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique, une ligne d'échappement comprenant au moins un catalyseur avec des sondes amont et aval et une unité de contrôle commande en charge du fonctionnement du moteur thermique et d'une dépollution dans la ligne d'échappement, caractérisé en ce que l'unité de contrôle commande comprend des moyens de mise en œuvre d'un tel procédé de filtrage et de correction du signal de richesse issu de la sonde amont.
  • L'invention étant adaptable au système d'échappement utilisé et étant ajoutée à une loi de commande déjà existante, elle permet d'optimiser la performance du moteur pour les prestations dépollution et éventuellement agrément. L'utilisation d'un balayage d'air va perdurer sur les motorisations futures et les exigences de performances de la régulation de richesse seront accrues donc l'utilisation de cette invention sera essentielle. Il en va de même pour la mise en œuvre d'essais avec création possible d'oscillations dans le signal de richesse mesurée à la sonde.
  • Dans le cas d'une sonde amont de catalyseur en charge de la mesure de la richesse pour une comparaison avec une consigne de richesse extrapolée de la consigne de richesse au moteur au niveau de cette sonde amont, l'invention peut être directement adaptable à la ligne d'échappement utilisée, une solution logicielle de la présente invention étant ajoutée à une loi de commande déjà existante dans l'unité de contrôle commande.
  • La solution proposée par la présente invention est purement logicielle et s'implémente aisément dans l'unité de contrôle commande du moteur et plus particulièrement dans la fonction de régulation de richesse en amont du catalyseur par la sonde amont.
  • Avantageusement, la sonde amont est une sonde à oxygène proportionnelle et la sonde aval est une sonde à oxygène binaire.
  • D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :
    • la figure 1 est une représentation schématique d'un ensemble d'un moteur thermique et d'une ligne d'échappement comprenant un catalyseur et au moins une sonde positionnée en amont du catalyseur, cette sonde pouvant servir à effectuer une régulation de la richesse dans le moteur à partir d'une consigne de richesse, le procédé de filtrage et de correction du signal de richesse selon la présente invention pouvant être mis en œuvre pour un tel ensemble,
    • la figure 2 montre un logigramme de mise en œuvre du procédé de filtrage et de correction selon la présente invention pour le calcul de chaque paramètre du modèle de sonde pouvant avoir été modifié par les oscillations du signal de richesse,
    • la figure 3 montre plusieurs courbes d'évolution de richesse dans le temps en fonction de différents taux de balayage, ces courbes d'évolution présentant des oscillations que la présente invention entend diminuer ou éliminer,
    • la figure 4 montre des courbes de consigne de richesse au moteur et à une sonde amont en sortie de moteur dans la ligne d'échappement ainsi qu'une courbe de richesse mesurée à la sonde, l'estimation de la consigne de richesse à la sonde amont se faisant selon la consigne de richesse au moteur en prenant en compte un temps de retard et un temps de réponse de la sonde, cette estimation se faisant dans un mode de réalisation du procédé de filtrage et de correction du signal de richesse selon la présente invention.
  • Il est à garder à l'esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l'invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés à la figure 1 ne sont pas représentatives de la réalité.
  • En se référant à toutes les figures et notamment aux figures 1, 2 et 4, la présente invention concerne un procédé de filtrage et de correction du signal de richesse mesurée Mes sond sam issu d'une sonde lors d'au moins une condition de fonctionnement du moteur créant des oscillations du signal de richesse mesurée Mes sond sam et une modification d'un modèle de sonde. La sonde est dite sonde amont 4a en étant disposée dans une ligne d'échappement en sortie d'un moteur 1 thermique et de préférence en amont d'un catalyseur 3.
  • Une régulation de richesse du mélange air/carburant dans le moteur 1 est effectuée selon une consigne de richesse Consrich sond à la sonde amont 4a corrigée par le modèle de sonde à partir d'une consigne de richesse prédéterminée au moteur Consrich mot et d'au moins un paramètre ttrans, treps de fonctionnement de la sonde 4a, et une richesse mesurée Mes sond sam par la sonde amont 4a filtrée par un premier filtrage ou filtrage nominal, montré à la figure 2 sous la référence Carto 2D nom. Il est préféré qu'il y ait deux paramètres ttrans, treps de fonctionnement de la sonde 4a à corriger, paramètres qui seront ultérieurement détaillés.
  • Par exemple à la figure 4, dans un exemple spécifique non limitatif de la présente invention, il est montré une richesse mesurée Med sond sam comparée à une consigne de richesse Consrich sond avec une erreur Err. Des bouffées d'oxygène issues du moteur 1 thermique pourront faire osciller la richesse réelle mesurée Med sond sam. Il convient donc d'éliminer ou de réduire autant que possible ces oscillations.
  • La richesse de consigne au moteur 1, en fait illustrée par la courbe Consrich mot, est à cette figure 4 remplacée par la consigne de richesse Consrich sond à la sonde extrapolée à partir de cette richesse de consigne au moteur Consrich mot, étant donné que la sonde détecte la richesse mesurée Med sond sam, ceci afin d'avoir une comparaison de la consigne de richesse Consrich sond et de la richesse mesurée Med sond sam au même point de la ligne d'échappement afin que cette comparaison ne soit pas faussée.
  • Selon la présente invention, ladite au moins une condition de fonctionnement du moteur créant des oscillations du signal de richesse Med sond sam est identifiée lors d'essais préalables sur le moteur 1 relatifs à l'adaptation de la consigne de richesse Consrich sond prédéterminée au moteur 1. Ceci peut donc être fait par essais par exemple sur banc moteur.
  • Il est effectué une mémorisation d'au moins une valeur d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur 1 représentative que ladite au moins une condition est effective. Dès que ladite au moins une valeur est détectée à un instant donné du fonctionnement du moteur 1, le premier filtrage ou filtrage nominal est suspendu en étant remplacé par un deuxième filtrage de la richesse mesurée Mes sond sam.
  • Ce deuxième filtrage est référencé Carto2D filt. Les premier et deuxième filtrages sont donc utilisés alternativement selon la détection d'une condition de fonctionnement du moteur entraînant ou non l'apparition d'oscillations de la richesse mesurée à la sonde 4a. Il est effectué une correction du ou des paramètres ttrans, treps de la sonde 4a tant que ladite au moins une valeur est détectée.
  • A la figure 4, la détection d'une condition de fonctionnement impliquant ou non la création d'oscillations est référencée Activ filt. Si aucune condition de fonctionnement impliquant la création d'oscillations n'est détectée, il est procédé au premier filtrage dit filtrage nominal Carto 2D nom et au calcul nominal dudit au moins un paramètre de la sonde ttrans, treps. Par contre, si une condition de fonctionnement impliquant la création d'oscillations est détectée, il est procédé au deuxième filtrage Carto 2D filt différent du premier filtrage et à une réactualisation d'un ou de plusieurs paramètres de la sonde ttrans, treps.
  • Le résultat du filtrage alors en vigueur, par exemple le premier filtrage ou le deuxième filtrage, le ou étant exclusif, est transmis à un module de réception Fus et le modèle de sonde est réactualisé dans le cas d'une condition de fonctionnement impliquant la création d'oscillations dans la richesse mesurée Mes sond sam à la sonde 4a avec calcul du ou des paramètres de la sonde ttrans, treps.
  • Par exemple, des cartographies utilisées pour le modèle de sonde au nominal sont dupliquées. Ces nouvelles cartographies disposent de points d'appuis spécifiques et sont calibrées pour chaque application, selon le deuxième filtrage calibré. La sélection d'un modèle entre modèle nominal et modèle corrigé lors d'oscillations du signal de richesse mesurée est réalisée par un booléen indiquant l'état d'activation du filtrage du signal de richesse mesurée Mes sond sam à la sonde 4a.
  • Le premier filtrage peut être un filtrage d'ordre un et le deuxième filtrage peut être un filtrage d'ordre deux. Le ou les paramètres ttrans, treps de la sonde 4a peuvent être corrigés en fonction d'un taux de remplissage d'au moins un cylindre du moteur Remp et d'un régime moteur RM. Dans un mode de réalisation préféré, le deuxième filtrage peut présenter une fréquence propre proportionnelle à un régime moteur en vigueur à un instant donné avec un coefficient calibré. Le ou les paramètres ttrans, treps de la sonde 4a peuvent être corrigés par une cartographie, avantageusement une cartographie 2D. Il peut y avoir une cartographie associée à chacun des paramètres ttrans, treps de la sonde 4a.
  • En se référant aux figures 1 et 4, la consigne de richesse estimée Consrich sond à la sonde amont 4a peut être modélisée à partir de la consigne de richesse prédéterminée au moteur Consrich mot en prenant en compte, d'une part, un temps de retard ttrans de la sonde amont 4a dépendant de la distance entre moteur 1 et sonde amont 4a et une vitesse des gaz d'échappement en sortie du moteur 1 en vigueur et, d'autre part, un temps de réponse treps de la sonde amont 4a à une richesse de 0,63 ou correspondant à 63% de richesse.
  • La modélisation repose donc sur l'identification de ces deux temps caractéristiques, le temps de retard ttrans et le temps de réponse treps à 63%. Ces paramètres peuvent être définis en fonction du point de fonctionnement et calibrés par cartographies.
  • A cette figure 4, la richesse R est en ordonnée tandis qu'un temps t est en abscisse. Il est illustré une courbe de consigne au moteur Consrich mot et deux courbes de consigne de richesse à la sonde amont Consrich sond et de richesse mesurée de la sonde amont Mes sond sam. La consigne de richesse à la sonde amont Consrich sond est la consigne de richesse de sonde filtrée et décalée.
  • Une erreur Err est présente entre les deux courbes de consignes de richesse de sonde, respectivement mesurée Mes sond sam et filtrée Consrich sond. La consigne de richesse estimée Consrich sond à la sonde amont 4a à partir de la richesse du moteur 1 est filtrée, avantageusement par un filtre d'ordre 1.
  • Comme précédemment mentionné, il est peut être effectué les corrections du temps de retard ttrans et du temps de réponse treps simultanément parallèlement en indépendance l'un de l'autre, ceci par des cartographies différentes.
  • Les conditions de fonctionnement du moteur 1 susceptibles de créer des oscillations du signal de richesse Med sond sam peuvent être déterminées par essais lors de la mise au point du moteur. Sans être limitatif, la ou les conditions peuvent être prises unitairement ou en combinaison parmi les paramètres suivants : un balayage d'air avec comme paramètre un taux de balayage d'air, le balayage d'air s'effectuant dans le moteur 1 sur de l'air frais et laissant passer de l'air non brûlé dans une ligne d'échappement en sortie du moteur 1, une mise en œuvre d'au moins un diagnostic sur le moteur 1 ou de la ligne d'échappement et une mise en œuvre d'essais sur le moteur 1 ou une mise en œuvre d'essais pour une adaptation d'un modèle relatif à un élément de dépollution 3 ou à un capteur de mesure 4a, 4b présent dans la ligne d'échappement. La création d'oscillations sur la richesse mesurée à la sonde a été illustrée à la figure 3.
  • Quand la condition de fonctionnement du moteur créant des oscillations est un balayage d'air, une fréquence propre du deuxième filtrage peut dépendre du taux d'air balayé et du régime moteur RM.
  • L'invention concerne aussi un groupe motopropulseur comprenant un moteur 1 thermique, une ligne d'échappement comprenant au moins un catalyseur 3 avec des sondes amont 4a et aval 4b et une unité de contrôle commande en charge du fonctionnement du moteur 1 thermique et d'une dépollution dans la ligne d'échappement.
  • Selon l'invention, l'unité de contrôle commande comprend des moyens de mise en œuvre d'un tel procédé de filtrage et de correction du signal de richesse Mes sond sam issu de la sonde amont 4a.
  • La sonde amont 4a peut être une sonde à oxygène proportionnelle et la sonde aval 4b peut être est une sonde à oxygène binaire.
  • L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.

Claims (9)

  1. Procédé de filtrage et de correction du signal de richesse (Mes sond sam) mesurée par une sonde lors d'au moins une condition de fonctionnement du moteur créant des oscillations du signal de richesse mesurée (Mes sond sam) et une modification d'un modèle de la sonde, la sonde étant dite sonde amont (4a) en étant disposée dans une ligne d'échappement en sortie d'un moteur (1) thermique, une régulation de richesse du mélange air/carburant dans le moteur (1) étant effectuée selon une consigne de richesse (Consrich sond) à la sonde amont (4a) corrigée par le modèle de sonde à partir d'une consigne de richesse prédéterminée au moteur (Consrich mot) et d'au moins un paramètre (ttrans, treps) de fonctionnement de la sonde (4a), et la richesse mesurée (Mes sond sam) par la sonde amont (4a) filtrée par un premier filtrage, dans lequel ladite au moins une condition de fonctionnement du moteur créant des oscillations de la richesse mesurée (Mes sond sam) est identifiée lors d'essais préalables sur le moteur (1) relatifs à l'adaptation de la consigne de richesse (Consrich sond) prédéterminée au moteur (1) avec une mémorisation d'au moins une valeur d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur (1) représentative que ladite au moins une condition est effective et, dès que ladite au moins une valeur est détectée à un instant donné du fonctionnement du moteur (1), le premier filtrage est suspendu en étant remplacé par un deuxième filtrage de la richesse mesurée (Mes sond sam) et il est effectué une correction dudit au moins un paramètre (ttrans, treps) de la sonde (4a) tant que ladite au moins une valeur est détectée, caractérisé en ce que le premier filtrage est un filtrage d'ordre un et le deuxième filtrage est un filtrage d'ordre deux et ledit au moins un paramètre (ttrans, treps) de la sonde (4a) est corrigé en fonction d'un taux de remplissage d'au moins un cylindre du moteur (Remp) et d'un régime moteur (RM).
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le deuxième filtrage présente une fréquence propre proportionnelle à un régime moteur en vigueur à un instant donné avec un coefficient calibré.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit au moins un paramètre (ttrans, treps) de la sonde (4a) est corrigé par cartographie.
  4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les paramètres de la sonde sont au nombre de deux en étant respectivement un temps de retard (ttrans) de la sonde amont (4a) dépendant de la distance entre moteur (1) et sonde amont (4a) et une vitesse des gaz d'échappement en sortie du moteur (1) en vigueur et, d'autre part, un temps de réponse (treps) de la sonde amont (4a) spécifique pour une richesse de 0,63.
  5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le temps de retard (ttrans) et le temps de réponse (treps) sont corrigés simultanément parallèlement en indépendance l'un de l'autre.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une condition de fonctionnement du moteur est prise unitairement ou en combinaison parmi les paramètres de fonctionnement du moteur suivants : un balayage d'air avec comme paramètre un taux de balayage d'air, le balayage d'air s'effectuant dans le moteur (1) sur de l'air frais et laissant passer de l'air non brûlé dans une ligne d'échappement en sortie du moteur (1), une mise en œuvre d'au moins un diagnostic sur le moteur (1) ou de la ligne d'échappement et une mise en œuvre d'essais sur le moteur (1) ou une mise en œuvre d'essais pour une adaptation d'un modèle relatif à un élément de dépollution (3) ou à un capteur de mesure (4a, 4b) présent dans la ligne d'échappement.
  7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel, quand ladite au moins une condition est un balayage d'air, une fréquence propre du deuxième filtrage dépend du taux d'air balayé et du régime moteur (RM).
  8. Groupe motopropulseur comprenant un moteur (1) thermique, une ligne d'échappement comprenant au moins un catalyseur (3) avec des sondes amont (4a) et aval (4b) et une unité de contrôle commande en charge du fonctionnement du moteur (1) thermique et d'une dépollution dans la ligne d'échappement, caractérisé en ce que l'unité de contrôle commande comprend des moyens de mise en œuvre d'un procédé de filtrage et de correction du signal de richesse (Mes sond sam) issu de la sonde amont (4a) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
  9. Groupe motopropulseur selon la revendication 8, dans lequel la sonde amont (4a) est une sonde à oxygène proportionnelle et la sonde aval (4b) est une sonde à oxygène binaire.
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