EP3619413A2 - Procede de reglage d'une consigne de richesse lors d'un balayage d'air dans un moteur - Google Patents

Procede de reglage d'une consigne de richesse lors d'un balayage d'air dans un moteur

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EP3619413A2
EP3619413A2 EP18724961.0A EP18724961A EP3619413A2 EP 3619413 A2 EP3619413 A2 EP 3619413A2 EP 18724961 A EP18724961 A EP 18724961A EP 3619413 A2 EP3619413 A2 EP 3619413A2
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EP
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probe
richness
upstream
engine
consrich
Prior art date
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Pending
Application number
EP18724961.0A
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German (de)
English (en)
Inventor
Cyril TRAVAILLARD
Frederic Dambricourt
Gregoire GARNIER
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Stellantis Auto SAS
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PSA Automobiles SA
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting the richness of a probe set during an air sweep by taking into account an impact of the air sweep on the richness of the probe setpoint , this probe being advantageously a probe disposed at the output of the engine or the turbine for a turbocharged engine, for example upstream of a catalyst present in the exhaust line, upstream being taken in the direction of flow of the gases of exhaust in the line.
  • the present invention is preferably adapted to a spark ignition engine with gasoline and supercharged fuel.
  • the name petrol includes a mixture based on gasoline, ethanol or LPG. This is not limiting and the present invention can be adapted to any motorization.
  • FIG. 1 there is shown a heat engine 1 turbocharged with a turbine 2 at the output of the engine.
  • a catalyst 3 is present on the exhaust line discharging the gases of the engine 1, this catalyst 3 being surrounded by an upstream probe 4a and a downstream probe 4b.
  • the catalyst 3 is advantageously a redox catalyst.
  • This set is known from the state of the art.
  • 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 set of fuel wealth in the engine at the inlet of each cylinder.
  • the method of adjusting the richness setpoint of a probe during an air sweep, the probe being said upstream probe being disposed in an exhaust line at the output of a heat engine, is carried out in the engine on fresh air with unburned air passing through the line.
  • a richness regulation of the air / fuel mixture in the engine can therefore be performed according to an estimated wealth estimate at the upstream probe from a predetermined wealth setpoint to the engine and a richness measured by the upstream sensor.
  • the upstream probe advantageously proportional, is used to measure the richness upstream of the catalyst and regulate it around a target set by the control unit of the engine control.
  • this instruction at the level of the probe is obtained by the use of a model representing the behavior of the system and the probe when the reference of richness to the engine, more precisely the setpoint of wealth at the level of at minus one cylinder of the motor determined by the command control unit, is modified.
  • the main difficulty in determining a setpoint of richness at the probe is that there is typically a variable dead time between the setpoint of richness at the engine and the setpoint of richness at the probe as well as a variable response time of the probe according to the operating conditions of the engine, for example the flow of exhaust gas.
  • an internal model is most often used to represent the transfer time of the engine gases to the probe as well as the response time of the probe. Such a model is used to convert the wealth setpoint to the injector into a richness setpoint at the probe. This will be more precisely described later.
  • the control unit of the engine allows an air sweep on certain phases of life. This consists in allowing fresh air to escape to the exhaust without it being burned by a crossing opening of the valves of the cylinders of the engine. During these phases, the average wealth upstream of the catalyst must favor the reduction of polluting emissions.
  • the regulation of the richness upstream of the catalyst will use the measurement of richness given by the upstream probe. From a richness setpoint for the combustion chamber of the cylinders or the engine richness value, a richness value at the probe can be modeled by a first-order function with delay.
  • catalyst window which gives a set range of variation around the estimated wealth value at the upstream probe.
  • a regulation by reference of wealth to the upstream probe poses two major difficulties.
  • the first difficulty is that in the phases where the air sweep is active, the puffs of oxygen sent to each exhaust valve of a cylinder can modify the behavior of the catalyst for the same set of richness upstream of the catalyst. If the catalyst window is moved, pollutant conversion optimization is no longer ensured.
  • FR-A-3026780 discloses a motor vehicle engine comprising at least one cylinder, an exhaust line, a wealth sensor disposed on the exhaust line, a setpoint determination module of richness at the probe according to a richness guideline 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 setpoint. of wealth to the probe.
  • the problem underlying the invention is to reactualize a wealth directive to a probe disposed at the output of a heat engine when an air sweep is performed in the engine, this sweep affecting the set of richness at the probe and modifying it.
  • An auxiliary problem underlying the present invention is to optimally regulate the pollution removal carried out by a catalyst interposed between upstream and downstream probes, at least the upstream probe for regulating the richness setpoint in the engine. by comparison with a measurement of the richness at the level of the upstream probe and an estimate of wealth estimated for this upstream probe.
  • a method of adjusting the richness of a probe set during an air sweep the probe being said upstream probe being disposed in a line of air.
  • the technical effect is to obtain an offset of the estimated wealth set to the upstream probe in order to make up for the different deviations introduced by the air sweep.
  • This solution has the advantage of being adaptable by calibration to the exhaust line used.
  • the invention is adaptable specifically to the exhaust line used and improves the performance of the wealth regulation and thus the efficiency of the pollution control system.
  • the reactualization in addition to an already existing control law, this avoids an expense towards a supplier who would have to add a similar correction in the measurement acquisition control law of an upstream wealth probe.
  • the adjustment method according to the present invention will continue and even develop on future engines.
  • the use of the control method according to the present invention will also be favored by even more stringent wealth regulation performance requirements, which will accelerate the implementation of the adjustment method according to the present invention on different motorizations.
  • the term corrective is an additive term.
  • the higher the scanning rate and the higher the correction term is in absolute value.
  • the corrective term is obtained by a two-dimensional map according to the engine speed and the air rate scanned.
  • a richness window of calibratable width is defined around the wealth setpoint at the upstream probe, a refreshed window of wealth being refocused around the richness updated at the upstream probe and replacing the wealth window.
  • the offset of the catalyst window optimizes the efficiency of conversion of pollutants by a catalyst present, taking into account the sweep rate and engine speed.
  • the richness setpoint at the upstream probe is modeled from the predetermined wealth setpoint to the engine taking into account, on the one hand, a delay time of the upstream probe depending on the distance between the motor and upstream probe and an exhaust gas velocity at the engine output in force and, secondly, a response time of the specific upstream probe at a richness of 0.63.
  • the richness setpoint at the upstream probe from the wealth of the engine is filtered.
  • the present invention relates to a method for controlling a pollution control provided by a catalyst present in a heat engine exhaust line, the exhaust line having a probe upstream of the catalyst measuring a fuel richness at the level of the probe upstream and a probe downstream of the catalyst, a double richness control loop being effective from the respective measurements of the upstream and downstream probes, characterized in that it implements such a method of adjusting a richness setpoint of the upstream probe during an air sweep, a first regulation loop being effective with a richness setpoint updated with the upstream probe and a second regulating loop being effective between a specific voltage measured by the downstream probe and a setpoint specific voltage corresponding to the richness setpoint updated with the upstream probe.
  • the invention relates to a power train 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 engine and a depollution in the exhaust line, characterized in that the control unit comprises means for implementing such a control method or means for implementing such a control method.
  • the solution proposed by the present invention is purely software and is easily implemented in the engine control unit and more particularly in the wealth control function upstream of the catalyst by the upstream sensor.
  • the upstream probe is a proportional oxygen probe and the downstream probe is a binary oxygen probe.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an assembly of a heat engine and an exhaust line comprising a catalyst and at least one probe positioned upstream of the catalyst, this probe being able to be used to effect a regulation of the in the engine from a richness setpoint, the adjustment method according to the present invention can be implemented for such a set,
  • FIG. 2 shows a logic diagram for implementing the control method according to the present invention
  • FIG. 3 shows an evaluation of the difference in richness between the setpoint of richness and the richness measured as a function of the sweep rate and the engine speed, this evaluation being taken into account in the adjustment method according to the present invention
  • FIG. 4 shows a pollutant emission curve as a function of a richness setpoint with a setpoint window framing a richness setpoint at the upstream probe, such a window being able to be implemented in one embodiment of the method. according to the present invention
  • FIG. 5 shows the reference curves of richness at the engine and at an upstream probe at the engine output in the exhaust line, the estimation of the richness setpoint at the upstream probe being done according to the engine wealth directive. taking into account a delay time and a response time of the probe, this estimate being in one embodiment of the control method according to the present invention.
  • the present invention relates to a method of adjusting the richness of a probe set during an air sweep.
  • This probe is called upstream probe 4a being disposed in an exhaust line at the output of a thermal engine 1 being the first upstream of a set of two upstream sensors 4a and 4b downstream.
  • the upstream probe 4a is a probe associated with a catalyst 3 being disposed upstream of the catalyst 3, the downstream probe 4b is also present after the catalyst 3 in the direction of flow of the gases in the exhaust line.
  • the air is swept into the engine 1 on fresh air and let unburned air in the exhaust line.
  • a regulation of richness of the air / fuel mixture in the engine 1 is carried out according to a richness measured by the upstream probe Mes sond sam, in FIG. 5, and a setpoint of richness Consrich sond at the upstream probe 4a, the regulation being done by difference in upstream wealth measured My sam probes and upstream wealth directive Consrich sond.
  • the richness setpoint at the upstream probe Consrich sond is estimated from a predetermined wealth setpoint at the word Consrich engine.
  • the richness setpoint at the upstream probe Consrich sond is different from the predetermined wealth setpoint at the motor Consrich word being a function of the delay time ttrans of the upstream sensor 4a due to its distance from the motor 1 and the response time treps of the upstream probe 4a.
  • the Consrich wealth setpoint at the upstream probe 4a estimated at a given instant is updated by a term Term terminator at least a function of a motor RPM and a swept air rate Tb in force at this given instant to give an updated value of richness Consrich reagent to the upstream probe 4a.
  • FIG. 2 shows a logic diagram of the present invention. From a scanning rate Tb and a motor speed RM, a term of correction Term can be obtained, in particular according to a Carto 2D 2D cartography. This Term term is sent to a richness directive at the upstream probe Consrich sond.
  • a window F conv cat of catalyst 3 with a reduced range of variation of the setpoint of richness at the upstream probe 4a is defined in order to obtain an updated value of richness, which may be the updated wealth setpoint.
  • the invention is implemented in the richness control function, preferably for gasoline engine 1.
  • 2D Carto 2D cartography is used, the axes of which are the scanned air rate Tb and the engine speed RM.
  • Carto 2D cartography will provide a corrective term Term of the wealth setpoint to the upstream probe which will be added to the value of richness at the probe evaluated upstream Consrich sond.
  • Carto 2D cartography calibration is fixed for and adapted to each application. This solution has the advantage of being adaptable by calibration to the exhaust line used.
  • Term is an additive term added to a richness setpoint at the upstream Consrich probe to obtain a richness setpoint at the upstream sensed probe.
  • rich error errors Err rich vary in a wider range at 1550 revolutions, varying from 1, 30 to -0.25 per minute, and, varying from 1, 25 to -2.25, at 1750 rpm only for 1000 revolutions per minute, for which scheme these Err rich errors remain between 1 and 0.
  • FIG. 3 shows a rich error of richness Err for different scanning rates Tb of -5 to 20%. If one does not take into account the Tb scan rates lower than 5%, it can be seen that two sweeping curves for an RM engine speed of 1750 revolutions per minute and 1550 revolutions per minute are decreasing more and more, the more Tb scan rates are rising and so richness errors of rich Err are getting stronger in absolute value when they are taken starting from 0.
  • Rich Err richness errors can reach -2.25 for a 20% Tb scan rate for an RM engine speed of 1750 revolutions per minute and -0.25 for a 20% Tb scan rate for a engine speed. RM of 1550 rpm. For an engine speed RM of 1000 revolutions per minute and a scan rate Tb of 13%, this richness error Err rich is very slightly greater than 0 being at 0.1.
  • a window F conv cat of richness of calibratable width is defined around the estimated wealth set Consrich sond at the upstream probe 4a.
  • An updated window of wealth can be refocused around the estimated wealth updated at the upstream probe 4a and can replace the window F conv cat of wealth.
  • FIG. 4 associated with FIG. 1, shows emission of pollutant Em Pol, namely CO carbon monoxide and NOx nitrogen oxides as a function of the consrichsond richness setpoint at the upstream probe 4a shown in FIG. abscissa.
  • Em Pol pollutant
  • Volt downstream probe is the voltage curve of a downstream probe 4b of a catalyst 3
  • Volt probe is the voltage of the probe.
  • F conv cat is a conversion window to account for catalyst aging 3.
  • a setpoint shift is defined in the richness regulation at the upstream sensor 4a, called the catalytic converter F window.
  • This offset can be calibrated according to the operating point, in particular the engine speed RM and the filling of each cylinder of the engine 1.
  • This shift can take into account the aging state of the catalyst 3, which can be new, aged or close to a diagnosis.
  • the position of the window F conv cat will correspond to a specific voltage measured downstream of the catalyst 3, this voltage serving as a reference for the double loop of the wealth regulation, as will be described later.
  • the estimated richness set Consrich probe at the upstream probe 4a is modeled from the predetermined wealth setpoint to the word Consrich engine taking into account, on the one hand, a time of delay ttrans of the upstream sensor 4a depending on the distance between the engine 1 and the upstream sensor 4a and an exhaust gas velocity at the output of the engine 1 in force and, on the other hand, a response time of the upstream sensor 4a at a richness of 0.63 or 63% of wealth.
  • the modeling is 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 mapping. In this FIG.
  • the richness R is in the ordinate while a time t is on the abscissa. It is illustrated a setpoint curve with the word Consrich engine and two curves of setpoint of richness with the probe upstream Consrich probe and measurement of the upstream probe Mes sond sam.
  • the setpoint of richness with the upstream probe Consrich sond is the instruction of richness of probe filtered and shifted.
  • the present invention relates to a method for controlling a pollution control provided by a catalyst 3 present in a thermal engine exhaust line 1, the exhaust line having a probe upstream 4a of the catalyst 3 measuring a richness of the fuel at the probe upstream Consrich probe and measurement of the probe upstream Mes sond sam and a downstream probe 4b of the catalyst 3.
  • a double richness regulation loop is effective from the respective measurements of the upstream 4a and downstream 4b probes, the second loop may be slower than the first loop.
  • the control method incorporates and implements a method of setting a Consrich wealth setpoint probe of the upstream probe 4a during an air sweep as described above.
  • a first regulation loop is effective with a refreshed feedstock Consrich reactive to the upstream probe 4a.
  • a second regulation loop is effective between a specific voltage measured by the downstream probe 4b and a specific setpoint voltage corresponding to the updated feedrate set Consrich reacted to the upstream probe 4a.
  • the invention relates to a power train comprising a thermal engine 1, an exhaust line comprising at least one catalyst 3 with upstream sensors 4a and 4b downstream and a control unit in charge of the operation of the engine 1 thermal and a depollution in the exhaust line.
  • the control unit includes means for implementing such a control method or means for implementing such a control method.
  • the upstream probe 4a may be a proportional oxygen probe and the downstream probe 4b may be a binary oxygen probe.

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de réglage de la consigne de richesse (Consrich sond) lors d'un balayage d'air d'une sonde dite amont disposée dans une ligne d'échappement en sortie d'un moteur thermique et le balayage d'air s'effectuant dans le moteur sur de l'air frais et laissant passer de l'air non brûlé dans la ligne, une régulation de richesse du mélange air/carburant dans le moteur étant effectuée selon une consigne de richesse estimée (Consrich sond) à la sonde amont à partir d'une consigne de richesse prédéterminée au moteur et une richesse mesurée par la sonde amont. La consigne de richesse (Consrich sond) à la sonde amont estimée à un instant donné est réactualisée par un terme correctif (Term) au moins fonction d'un régime moteur (RM) et d'un taux d'air balayé (Tb) en vigueur à cet instant donné pour donner une consigne de richesse réactualisée (Consrich réac) à la sonde amont.

Description

PROCEDE DE REGLAGE DE LA CONSIGNE DE RICHESSE D'UNE SONDE LORS
D'UN BALAYAGE D'AIR
[0001 ] L'invention porte sur un procédé de réglage de la consigne de richesse d'une sonde lors d'un balayage d'air en tenant en compte d'un impact du balayage d'air sur la consigne de richesse de la sonde, cette sonde étant avantageusement une sonde disposée en sortie du moteur ou de la turbine pour un moteur turbocompressé, par exemple en amont d'un catalyseur présent dans la ligne d'échappement, amont étant pris selon la direction d'écoulement des gaz d'échappement dans la ligne. [0002] 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.
[0003] En se référant à la figure 1 , 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.
[0004] 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. Le procédé de réglage de la consigne de richesse d'une sonde lors d'un balayage d'air, la sonde étant dite sonde amont en étant disposée dans une ligne d'échappement en sortie d'un moteur thermique, s'effectue dans le moteur sur de l'air frais avec de l'air non brûlé passant dans la ligne.
[0005] 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. [0006] 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 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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.
[001 1 ] Une régulation par consigne de richesse à la sonde amont pose deux difficultés majeures. La première difficulté est que dans les phases où le balayage d'air est actif, les bouffées d'oxygène envoyées à chaque soupape d'échappement d'un cylindre peuvent modifier le comportement du catalyseur pour une même consigne de richesse en amont du catalyseur. Si la fenêtre catalyseur est déplacée, l'optimisation de conversion des polluants n'est plus assurée.
[0012] Le deuxième problème est que le niveau d'air balayé va également impacter la mesure de richesse mesurée par la sonde en amont du catalyseur. En effet, des essais au banc moteur ont montré que, pour une plage majoritaire de taux de balayage, plus le taux de balayage était élevé, plus l'écart entre la mesure de richesse donnée par la sonde amont et celle donnée par une baie d'analyse lors de la mise au point sur banc moteur était élevé. [0013] 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.
[0014] 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 n'a cependant pas trait à un balayage d'air dans le moteur et ne donne aucun enseignement à ce sujet.
[0015] Par conséquent, le problème à la base de l'invention est de réactualiser une consigne de richesse à une sonde disposée en sortie d'un moteur thermique quand un balayage d'air est effectué dans le moteur, ce balayage influant sur la consigne de richesse à la sonde et la modifiant. [0016] Un problème auxiliaire à la base de la présente invention est de réguler de manière optimale la dépollution effectuée par un catalyseur intercalée entre des sondes amont et aval, au moins la sonde amont servant à la régulation de la consigne de richesse dans le moteur par comparaison avec une mesure de la richesse au niveau de la sonde amont et une consigne de richesse estimée pour cette sonde amont. [0017] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de réglage de la consigne de richesse d'une sonde lors d'un balayage d'air, la sonde étant dite sonde amont en étant disposée dans une ligne d'échappement en sortie d'un moteur thermique et le balayage d'air s'effectuant dans le moteur sur de l'air frais et laissant passer de l'air non brûlé dans la ligne, une régulation de richesse du mélange air/carburant dans le moteur étant 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, caractérisé en ce que la consigne de richesse à la sonde amont estimée à un instant donné est réactualisée par un terme correctif au moins fonction d'un régime moteur et d'un taux d'air balayé en vigueur à cet instant donné pour donner une consigne de richesse réactualisée à la sonde amont.
[0018] L'effet technique est d'obtenir un décalage de la consigne de richesse estimée à la sonde en amont afin de rattraper les différents écarts introduits par le balayage d'air. Cette solution a l'avantage d'être adaptable par calibration à la ligne d'échappement utilisée.
[0019] L'invention est adaptable spécifiquement à la ligne d'échappement utilisée et permet d'améliorer la performance de la régulation de richesse et donc l'efficacité du système de dépollution. La réactualisation s'ajoutant à une loi de commande déjà existante, ceci évite une dépense envers un fournisseur qui aurait à rajouter une correction similaire dans la loi de commande d'acquisition de mesure d'une sonde de richesse amont.
[0020] Comme l'utilisation du balayage d'air est de plus en plus fréquente, le procédé de réglage selon la présente invention va perdurer et même se développer sur les motorisations futures. L'usage du procédé de réglage selon la présente invention sera aussi favorisé par des exigences de performance de la régulation de richesse encore plus sévères, ce qui va accélérer l'implémentation du procédé de réglage selon la présente invention sur différentes motorisations. [0021 ] Avantageusement, le terme correctif est un terme additif.
[0022] Avantageusement, pour une majeure partie d'une plage de balayage, plus le taux de balayage est élevé et plus le terme correctif est élevé en valeur absolue.
[0023] Avantageusement, le terme correctif est obtenu par une cartographie à deux dimensions selon le régime moteur et le taux d'air balayé. [0024] Avantageusement, à partir de la consigne de richesse estimée à la sonde amont, une fenêtre de richesse de largeur calibrable est définie autour de la consigne de richesse à la sonde amont, une fenêtre de richesse réactualisée étant recentrée autour de la richesse réactualisée à la sonde amont et remplaçant la fenêtre de richesse. Le décalage de la fenêtre du catalyseur permet d'optimiser l'efficacité de conversion des polluants par un catalyseur alors présent, en tenant compte du taux de balayage et du régime moteur.
[0025] Avantageusement, la consigne de richesse à la sonde amont est modélisée à partir de la consigne de richesse prédéterminée au moteur en prenant en compte, d'une part, 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 à une richesse de 0,63.
[0026] Avantageusement, la consigne de richesse à la sonde amont à partir de la richesse du moteur est filtrée.
[0027] La présente invention concerne un procédé de contrôle d'une dépollution assurée par un catalyseur présent dans une ligne d'échappement de moteur thermique, la ligne d'échappement présentant une sonde en amont du catalyseur mesurant une richesse du carburant au niveau de la sonde en amont et une sonde en aval du catalyseur, une double boucle de régulation de la richesse étant effective à partir des mesures respectives des sondes amont et aval, caractérisé en ce qu'il met en œuvre un tel procédé de réglage d'une consigne de richesse de la sonde amont lors d'un balayage d'air, une première boucle de régulation étant effective avec une consigne de richesse réactualisée à la sonde amont et une deuxième boucle de régulation étant effective entre une tension spécifique mesurée par la sonde aval et une tension spécifique de consigne correspondant à la consigne de richesse réactualisée à la sonde amont.
[0028] L'invention concerne 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 réglage ou des moyens de mise en œuvre d'un tel procédé de contrôle.
[0029] 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. [0030] Avantageusement, la sonde amont est une sonde à oxygène proportionnelle et la sonde aval est une sonde à oxygène binaire.
[0031 ] 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 réglage 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 réglage selon la présente invention,
- la figure 3 montre une évaluation de l'écart de richesse entre consigne de richesse et richesse mesurée en fonction du taux de balayage et du régime moteur, cette évaluation étant prise en compte dans le procédé de réglage selon la présente invention,
- la figure 4 montre une courbe d'émission de polluant en fonction d'une consigne de richesse avec une fenêtre de consigne encadrant une consigne de richesse à la sonde amont, une telle fenêtre pouvant être mise en œuvre dans un mode de réalisation du procédé de réglage selon la présente invention,
- la figure 5 montre des courbes de consigne de richesse au moteur et à une sonde amont en sortie de moteur dans la ligne d'échappement, 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 réglage selon la présente invention.
[0032] 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.
[0033] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées. [0034] En se référant à toutes les figures et notamment aux figures 1 et 2, la présente invention concerne un procédé de réglage de la consigne de richesse d'une sonde lors d'un balayage d'air. Cette sonde est dite sonde amont 4a en étant disposée dans une ligne d'échappement en sortie d'un moteur 1 thermique en étant la première en amont d'un jeu de deux sondes amont 4a et aval 4b. Avantageusement, la sonde amont 4a est une sonde associée à un catalyseur 3 en étant disposée en amont du catalyseur 3, la sonde aval 4b étant aussi présente après le catalyseur 3 dans le sens d'écoulement des gaz dans la ligne d'échappement.
[0035] Le balayage d'air s'effectue dans le moteur 1 sur de l'air frais et laisse passer de l'air non brûlé dans la ligne d'échappement. Une régulation de richesse du mélange air/carburant dans le moteur 1 est effectuée selon une richesse mesurée par la sonde amont Mes sond sam, à la figure 5, et une consigne de richesse Consrich sond à la sonde amont 4a, la régulation se faisant par différence de la richesse amont mesurée Mes sond sam et de la consigne de richesse amont Consrich sond. [0036] Comme montré aux figures 1 , 2 et 5, la consigne de richesse à la sonde amont Consrich sond est estimée à partir d'une consigne de richesse prédéterminée au moteur Consrich mot. La consigne de richesse à la sonde amont Consrich sond est différente de la consigne de richesse prédéterminée au moteur Consrich mot en étant fonction du temps de retard ttrans de la sonde amont 4a due à son éloignement du moteur 1 et du temps de réponse treps de la sonde amont 4a.
[0037] Selon l'invention, la consigne de richesse Consrich sond à la sonde amont 4a estimée à un instant donné est réactualisée par un terme correctif Term au moins fonction d'un régime moteur RM et d'un taux d'air balayé Tb en vigueur à cet instant donné pour donner une consigne de richesse réactualisée Consrich réac à la sonde amont 4a. [0038] La figure 2 montre un logigramme de la présente invention. A partir d'un taux de balayage Tb et d'un régime moteur RM, il peut être obtenu un terme de correction Term, notamment selon une cartographie à deux dimensions Carto 2D. Ce terme Term est envoyé à une consigne de richesse à la sonde amont Consrich sond.
[0039] A la figure 4, il est défini une fenêtre F conv cat de catalyseur 3 avec une plage réduite de variation de consigne de richesse à la sonde amont 4a pour obtenir une consigne de richesse réactualisée, qui peut être la consigne de richesse réactualisée d'une fenêtre de catalyseur 3 réactualisée. [0040] L'invention s'implémente dans la fonction de régulation de richesse, de préférence pour moteur 1 à essence. Il est utilisé une cartographie à deux dimensions Carto 2D dont les axes sont le taux d'air balayé Tb et le régime moteur RM. La cartographie Carto 2D va fournir un terme correctif Term de la consigne de richesse à la sonde amont qui va s'ajouter à la valeur de richesse à la sonde évaluée en amont Consrich sond. La calibration de la cartographie Carto 2D se fixe pour et est adaptée à chaque application. Cette solution a l'avantage d'être adaptable par calibration à la ligne d'échappement utilisée.
[0041 ] Comme il est visible notamment à la figure 2, le terme correctif Term est un terme additif ajouté à une consigne de richesse à la sonde amont Consrich sond pour obtenir une consigne de richesse à la sonde amont réactualisée Consrich réac.
[0042] En se référant plus particulièrement à la figure 3, il est possible d'extrapoler que, pour une majeure partie d'une plage de balayage, plus le taux de balayage Tb est élevé et plus le terme correctif est élevé en valeur absolue, ici sous la forme de l'erreur richesse Err rich représentative du terme correctif. A la figure 3, il est montré trois courbes pour trois régimes moteur différents à savoir 1750 tours, 1550 tours et 1000 tours par minute.
[0043] En général, les erreurs de richesse Err rich varient dans une plus large gamme à 1550 tours, en variant de 1 ,30 à -0,25 par minute, et, en variant de 1 ,25 à -2,25, à 1750 tours par minute que pour 1000 tours par minute, pour lequel régime ces erreurs Err rich restent entre 1 et 0.
[0044] La figure 3 montre une erreur de richesse Err rich pour différents taux de balayage Tb de -5 à 20%. Si on ne prend pas en compte les taux de balayage Tb inférieurs à 5%, il peut être vu que deux courbes de balayage pour un régime moteur RM de 1750 tours par minute et 1550 tours par minute sont de plus en plus décroissants, plus les taux de balayage Tb montent et que donc les erreurs de richesse Err rich sont de plus en plus fortes en valeur absolue quand elles sont prises partant de 0.
[0045] Ces erreurs de richesse Err rich peuvent atteindre -2,25 pour 20% de taux de balayage Tb pour un régime moteur RM de 1750 tours par minute et -0,25 pour 20% de taux de balayage Tb pour un régime moteur RM de 1550 tours par minute. Pour un régime moteur RM de 1000 tours par minute et un taux de balayage Tb de 13%, cette erreur de richesse Err rich est très légèrement supérieure à 0 en étant à 0,1 . [0046] En se référant notamment aux figures 1 et 4, à partir de la consigne de richesse estimée Consrich sond à la sonde amont 4a, une fenêtre F conv cat de richesse de largeur calibrable est définie autour de la consigne de richesse estimée Consrich sond à la sonde amont 4a. Une fenêtre de richesse réactualisée peut être recentrée autour de la richesse estimée réactualisée à la sonde amont 4a et peut remplacer la fenêtre F conv cat de richesse.
[0047] La figure 4, associée avec la figure 1 , montre une émission de polluant Em Pol, à savoir du monoxyde de carbone CO et des oxydes d'azote NOx en fonction de la consigne de richesse consrichsond à la sonde amont 4a montrée en abscisse. Car Volt sond aval est la courbe de voltage d'une sonde en aval 4b d'un catalyseur 3 et Volt sond est le voltage de la sonde. F conv cat est une fenêtre de conversion pour tenir compte du vieillissement du catalyseur 3.
[0048] Ainsi, dans un mode de réalisation, afin d'optimiser l'efficacité de conversion des polluants du catalyseur 3, on définit dans la régulation de richesse un décalage de consigne à la sonde amont 4a, appelé fenêtre F conv cat catalyseur. Ce décalage peut être calibrable en fonction du point de fonctionnement, notamment du régime moteur RM et du remplissage de chaque cylindre du moteur 1 .
[0049] Ce décalage peut tenir compte de l'état de vieillissement du catalyseur 3, qui peut être neuf, vieilli ou proche d'une prise de diagnostic. Parallèlement, la position de la fenêtre F conv cat va correspondre à une tension spécifique mesurée en aval du catalyseur 3, cette tension servant de consigne pour la double boucle de la régulation de richesse, comme il sera ultérieurement plus précisément décrit.
[0050] En se référant aux figures 1 et 5, la consigne de richesse estimée Consrich sond à la sonde amont 4a est 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. [0051 ] 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. [0052] A cette figure 5, 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 mesure de la sonde en amont Mes sond sam. La consigne de richesse à la sonde amont Consrich sond est la consigne de richesse de sonde filtrée et décalée.
[0053] Une erreur Err est présente entre les deux courbes de consignes de richesse de sonde, respectivement mesurée Mes sond sam et filtrée Consrich sond. Il est visible de cette figure 5 que 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 . [0054] En se référant plus particulièrement aux figures 1 , 2 et 5, la présente invention concerne un procédé de contrôle d'une dépollution assurée par un catalyseur 3 présent dans une ligne d'échappement de moteur 1 thermique, la ligne d'échappement présentant une sonde en amont 4a du catalyseur 3 mesurant une richesse du carburant au niveau de la sonde en amont Consrich sond et de mesure de la sonde en amont Mes sond sam et une sonde en aval 4b du catalyseur 3.
[0055] Une double boucle de régulation de la richesse est effective à partir des mesures respectives des sondes amont 4a et aval 4b, la deuxième boucle pouvant être plus lente que la première boucle.
[0056] Le procédé de contrôle incorpore et met en œuvre un procédé de réglage d'une consigne de richesse Consrich sond de la sonde amont 4a lors d'un balayage d'air tel que décrit précédemment. Une première boucle de régulation est effective avec une consigne de richesse réactualisée Consrich réac à la sonde amont 4a. Une deuxième boucle de régulation est effective entre une tension spécifique mesurée par la sonde aval 4b et une tension spécifique de consigne correspondant à la consigne de richesse réactualisée Consrich réac à la sonde amont 4a.
[0057] L'invention concerne enfin 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. [0058] Pour cet ensemble, l'unité de contrôle commande comprend des moyens de mise en œuvre d'un tel procédé de réglage ou des moyens de mise en œuvre d'un tel procédé de contrôle. [0059] La sonde amont 4a peut être une sonde à oxygène proportionnelle et la sonde aval 4b peut être une sonde à oxygène binaire.
[0060] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.

Claims

Revendications
1 . Procédé de réglage de la consigne de richesse (Consrich sond) d'une sonde lors d'un balayage d'air, la sonde étant dite sonde amont (4a) en étant disposée dans une ligne d'échappement en sortie d'un moteur (1 ) thermique et le balayage d'air s'effectuant dans le moteur (1 ) sur de l'air frais et laissant passer de l'air non brûlé dans la ligne, une régulation de richesse du mélange air/carburant dans le moteur (1 ) étant effectuée selon une consigne de richesse estimée (Consrich sond) à la sonde amont (4a) à partir d'une consigne de richesse prédéterminée au moteur (Consrich mot) et une richesse mesurée (Mes sond sam) par la sonde amont (4a), caractérisé en ce que la consigne de richesse (Consrich sond) à la sonde amont (4a) estimée à un instant donné est réactualisée par un terme correctif (Term) au moins fonction d'un régime moteur (RM) et d'un taux d'air balayé (Tb) en vigueur à cet instant donné pour donner une consigne de richesse réactualisée (Consrich réac) à la sonde amont (4a).
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le terme correctif (Term) est un terme additif.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel pour une majeure partie d'une plage de balayage, plus le taux de balayage (Tb) est élevé et plus le terme correctif (Term) est élevé en valeur absolue.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le terme correctif (Term) est obtenu par une cartographie à deux dimensions (Carto 2D) selon le régime moteur (RM) et le taux d'air balayé (Tb).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, à partir de la consigne de richesse (Consrich sond) à la sonde amont (4a), une fenêtre (F conv cat) de richesse de largeur calibrable est définie autour de la consigne de richesse estimée (Consrich sond) à la sonde amont (4a), une fenêtre de richesse réactualisée étant recentrée autour de la richesse estimée réactualisée (Consrich réac) à la sonde amont (4a) et remplaçant la fenêtre (F conv cat) de richesse.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la consigne de richesse (Consrich sond) à la sonde amont (4a) est 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) spécifique pour une richesse de 0,63.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la consigne de richesse (Consrich sond) à la sonde amont (4a) à partir de la richesse du moteur (Consrich mot) est filtrée.
8. Procédé de contrôle d'une dépollution assurée par un catalyseur (3) présent dans une ligne d'échappement de moteur (1 ) thermique, la ligne d'échappement présentant une sonde en amont (4a) du catalyseur (3) mesurant une richesse (Mes sond sam) au niveau de la sonde en amont (4a) et une sonde en aval (4b) du catalyseur (3), une double boucle de régulation de la richesse étant effective à partir des mesures respectives des sondes amont (4a) et aval (4b), caractérisé en ce qu'il met en œuvre un procédé de réglage d'une consigne de richesse (Consrich sond) de la sonde amont (4a) lors d'un balayage d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes, une première boucle de régulation étant effective avec une consigne de richesse réactualisée (Consrich réac) à la sonde amont (4a) et une deuxième boucle de régulation étant effective entre une tension spécifique mesurée (Car volt sond aval) par la sonde aval (4b) et une tension spécifique de consigne correspondant à la consigne de richesse réactualisée (Consrich réac) à la sonde amont (4a).
9. 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 réglage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ou des moyens de mise en œuvre d'un procédé de contrôle selon la revendication 8.
10. Groupe motopropulseur selon la revendication 9, 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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