FR2838164A1 - Procede et dispositif de commande d'un moteur - Google Patents
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Abstract
L'invention propose un procédé et un dispositif de commande d'un moteur dans lequel un module de commande calcule, à partir de la position de la pédale des gaz, un couple de consigne et à partir de celui-ci, une masse d'air et une masse de carburant. Dans le calcul de la masse de carburant (rk), est prise en compte une valeur de consigne de lambda (rapport de la masse d'air à la masse de carburant). Un module de surveillance calcule à partir de la masse de carburant (rk), une valeur de surveillance (rl-um) pour la masse d'air et la compare à la masse d'air mesurée (rl) pour détecter un défaut.
Description
interne (12) est arrêté par l'arrét automatique.
Etat de la technique L'invention a pour objet un procédé et un dispositif de commande d'un moteur, avec un module de commande qui, à partir de la position de la pédale des gaz, calcule un couple de consigne et à partir de
s ce couple, une masse d'air et une masse de carturant.
Par le document DE 19900740A1, on connat déjà un procédé de commande d'un moteur, dans lequel également s'effectue une surveillance du fonctionnement. Ainsi on contrôle si le signal d'une sonde lambda, c' està- dire d'une sonde qui représente la concentration en oxy o gène des gaz d'échappement du moteur à combustion interne, dépasse
une valeur limite donnée. Des valeurs limites de ce genre doivent notam-
ment être contrôlées dans le cas d'un mélange maigre air/carburant.
Avantages de l' invention Selon l'invention, le procédé et le dispositif de commande du moteur sont caractérisés en ce que, dans le calcul de la masse de car- burant, est prise en compte une valeur de consigne du lambda (rapport de la masse d'air à la masse de carburant), et un module de comparaison, à partir de la masse de carburant, calcule pour la masse d'air une valeur de surveillance et la compare à une masse d'air mesurée pour détecter un
défaut.
Avantageusement, dans le dispositif selon l'invention, le module de surveillance calcule, à l'aide de la position de la pédale des gaz un couple admissible et à l'aide de la masse de carburant un couple réel
qui est comparé au couple admissible pour détecter un défaut.
s Le procédé et le dispositif selon l'invention ont ainsi l'avantage de permettre une surveillance du fonctionnement également pour des moteurs qui ne comportent aucun détecteur pour définir des états de fonctionnement en régime maigre. Le procédé et le dispositif selon l'invention peuvent uniformément étre utilisés aussi bien avec des mo teurs fonctionnant en continu à \=1 qu'avec des moteurs qui dans cer tains état de fonctionnement s'écartent de \=1. L'invention garantit la possibilité d'assurer uniformément, pour les deux types de moteur, une seule et méme surveillance du fonctionnement. I1 est donc possible
d'utiliser uniformément l'invention avec des concepts de moteur différents.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, à partir de la quantité de carburant, est calculé un temps de commande pour un indec teur de carDurant, et le module de surveillance examine la vraisemblance relative de la quantité de carburant et du temps de commande de l'injecteur.
Si le module de commande pour calculer la masse de car-
burant à partir du couple de consigne prend en compte des facteurs cor s rectifs qui sont comparés à des valeurs de seuil pour détecter un défaut, de préférence les facteurs correctifs sont pris en compte pour calculer le
couple réel à partir de la quantité de carburant.
L'invention peut notamment être appliquée significative-
ment à des moteurs dans lesquels la quantité de carburant indectée doit o être réglée sur une valeur de consigne, en particulier des moteurs réglés sur une valeur \=1. Dans le calcul de la quantité de carburant, d'autres facteurs d'influence tels que le dégazage du réservoir et une compensation de changement d'état, peuvent être pris en compte. D'autres contrôles peuvent encore augmenter la sécurité du fonctionnement. En particulier le S temps de commande calculé pour un indecteur peut être comparé à la quantité de carburant, pour garantir ainsi un calcul correct du temps de
commande de l'inlecteur. En comparant un premier couple, calculé direc-
tement à partir de la position de la pédale des gaz, et un couple calculé à partir de la quantité de carburant, on peut déterminer si la quantité de carburant a été calculée exactement. Un autre contrôle d'erreur peut être
effectué en comparant à une valeur de comparaison, une valeur de cor-
rection qui permet de convertir un couple de consigne en une quantité de carburant. Alors ne sont admissibles que des écarts prédéfinis de la valeur
de comparaison.
Dessins Des exemples de réalisation de l'invention décrits en détail ciaprès sont représentés par les dessins dans lesquels: - les figures 1 et 2 représentent schématiquement des appareils de commande d'un moteur à combustion interne, et
- la figure 3 est un diagramme séquentiel du module de surveillance.
Description - -f - -
La figure 1 est une représentation externe schématique d'un appareil de commande 1. Cet appareil présente une pluralité d'entrées 2 à 6 et une pluralité de sorties 7 à 10. A l'entrée 2 se trouve par exemple le s5 signal d'un détecteur de pédale de gaz, c'est-à-dire un signal donnant une information sur la position de cette pédale. A l'entrée 3 se trouve le signal d'un détecteur de flux massique, c'est-à-dire un détecteur qui donne une mesure de la masse d'air introduite dans le moteur. A la sortie 4 se trouve le signal d'une sonde lambda, c'est-à-dire d'une sonde donnant
l'information de la teneur en oxygène des gaz d'échappement. De tels dé-
tecteurs présentent une grande exactitude pour la valeur \=1, c'est-àdire dans un état de fonctionnement o la quantité d'air admise est dans un s rapport st_chiométrique avec la quantité de carburant admise. A
l'entrée 6, se trouve le signal d'un détecteur à partir duquel peut être cal-
culée la vitesse de rotation du moteur. Cette entrée 6 figure de plus sché-
matiquement ici une pluralité d'autres entrées, par exemple pour la
température du moteur, l'angle a du clapet d'étranglement ou similaire.
o A la sortie 7 de l'appareil de commande 1 est délivré par exemple un signal de réglage du clapet d'étranglement, et à la sortie 8 par exemple un signal de commande d'un injecteur. Il peut s'agir d'un signal rectangulaire, dont la durée correspond au temps de commande de l'indecteur. A la sortie 9 peuvent être délivrés des signaux d'allumage, lS c'est-à-dire servant à commander des fins d'allumage. La sortie 10 sert à délivrer d'autres signaux de sortie, qui sont directement des signaux de commande, ou même des signaux issus d'un bus, par exemple le bus CAN. A l'intérieur, l'appareil de commande 1 présente une mémoire de calcul et les circuits de sortie et d'entrée correspondants, non représentés ici. Dans le calculateur se déroule un programme dont la
structure de principe est représentée à la figure 2.
La figure 2 représente schématiquement l'interaction de différentes parties du programme du calculateur de commande. Le pro gramme de commande comporte deLx modules, un module de commande et un module de surveillance. Les deux modules sont toutefois réalisés dans un software et traités par un seul et même calculateur. Par module
de commande, on désigne la partie du programme qui assume les fonc-
tions proprement dites de commande du moteur. Le module de sur so veillance est la partie du programme qui assure la surveillance du module
de commande. On va décrire tout d'abord le module de commande. A par-
tir d'un signal du détecteur de la pédale des gaz, le désir du conducteur et le couple de consigne en résultant sont déterminés. A partir de ce couple, une masse d'air de consigne est déterminée, c'est-à-dire la quantité d'air ss qui doit être mise à la disposition du moteur à combustion interne et de cette masse est déduit un angle o du clapet d'étranglement.. Cet angle ot est délivré à une commande de remplissage, c'est-à-dire un élément qui actionne le clapet d'étranglement de manière correspondante. Cette com
man de d e remplis s age délivre en retour un angle me suré adre s s é au cla-
pet de commande, comme cela est indiqué par la flèche qui va de la com-
mande à l'angle a. Il s'agit ici d'une petite boucle de régulation assurant que la commande de remplissage réalise effectivement l'angle oc désiré. De s plus, il est prévu un détecteur de remplissage, c'est-à-dire un détecteur qui donne une information en ce qui concerne l'amenée d'air au moteur effectivement produite. Il peut s'agir par exemple d'un détecteur de flux massique et/ou d'un détecteur de pression dans la ligne d'admission. A partir du signal du détecteur de remplissage est déterminée une masse o réelle d'air, c'est-à-dire un signal de mesure, qui indique la quantité d'air amenée au moteur. Ce signal est également pris en compte pour calculer
la masse d'air réelle.
De plus, en partant du couple de consigne, le contrôle de mélange calcule une masse de carburant, en prenant en compte différen
i5 tes grandeurs d'influence. Dans un moteur à combustion interne avec in-
jection du carburant dans la tubulure d'admission, on recherche usuellement une valeur \=1 (mélange st_chtométrique). A cette fin, le
contrôle de mélange reçoit d'une sonde lambda correspondante qui pré-
sente sa plus grande exactitude dans la zone de \=1, c'est-à-dire en fonc o tionnement st_chiométrique, un signal correspondant. Il en résulte une
régulation au moyen de ce signal \, de manière que la valeur de soit ré-
glée à 1, c'est-à-dire que des données correspondantes issues du couple de consigne sont transformées en une valeur correspondante de la masse de carturant, assurant alors un signal lambda de 1. Dans un moteur à combustion interne, avec indection directe du carburant dans le cylindre, on peut prévoir aussi des états de fonctionnement dans lesquels la valeur lambda n'est pas réglée sur 1, d'autres valeurs de lambda, définies par des
données correspondantes étant réalisées. En particulier, peuvent étre réa-
lisés des états de fonctionnement maigres, dans lesquels l'air est en excès et la puissance fournie effectivement par le moteur limitée essentiellement
= - par- la quantité de carburant. Dans ce cas, la valeur lambda n'est pas ré-
gulée, car l'exactitude des sondes lambda correspondantes dans les zones s'éloignant de 1 n'est pas suffisante pour une régulation. I1 s'effectue alors une régulation dans le sens que, pour réaliser le couple de consigne, une
quantité correspondante de carburant est calculée. Dans un état de fonc-
tionnement de ce genre, une quantité d'air suffisante pour bruler le carbu-
rant est toujours disponible, de sorte que le couple de consigne est contrôlé exclusivement par la quantité de carburant indectée. Partant de la masse de carburant ainsi calculée, dans une étape suivante s'effectue le calcul d'une durée de commande ti des indecteurs EV, qui est délivrée en correspondance Dans le module de surveillance a lieu la surveillance du s module de commande. Une première comparaison s'effectue dans le bloc fonctionnel de comparaison masse de carburant/temps d'inUection. A ce bloc est envoyée la masse de carburant calculée, et également le temps d'indection calculé ti. Dans ce bloc, le temps d'indection ti est converti par le calcul en une masse de carburant qui est comparée à la masse calculée o par le contrôle de mélange, et ces deux masses doivent étre égales à une marge étroite de tolérance près. Si ce n'est pas le cas, un signal de défaut
est émis, conduisant à des mesures de sécurité correspondantes.
Le bloc fonctionnel de comparaison masse de carbu-
rant/temps d'injection transmet au bloc fonctionnel de correction de car s burant, la valeur lue de la masse de carburant calculée par le contrôle de mélange. Par ailleurs, une pluralité de valeurs du contrôle de mélange sont envoyées à la correction de carburant. Pour ces valeurs, il s'agit de
facteurs de conversion comme celui pour calculer à partir du couple théo-
rique une masse correspondante de carburant. Ce peut étre par exemple
une contribution à la régulation du lambda pour le fonctionnement st_-
chiométrique à = 1. De plus, peuvent étre pris là en considération encore quelques autres facteurs tels qu'un enrichissement d'accélération ou de marche à chaud, ou similaire. Ces facteurs sont comparés chaque fois à
des valeurs de seuil, car ils ne doivent pas dépasser des valeurs définies.
s Si un tel dépassement se produit, un signal de défaut est émis en corres-
pondance. De plus, le bloc fonctionnel de correction de carburant, en partant encore de la masse de carburant qui a été délivrée par le bloc fonctionnel de comparaison masse de carburant/temps d'indection, caleule un signal de masse d'air, qui est envoyé au bloc de comparaison masse réelle/masse calculée d'air qui reçoit également: le. signal de masse d'air mesurant la masse réelle. Dans ce bloc, la masse réelle d'air donnée par le
signal du détecteur est comparée à la masse d'air calculée par la correc-
tion de carburant. Il s'effectue donc une comparaison entre la masse d'air
3s calculée (par la correction de carburant) et la masse effectivement mesu-
rée de l'air (masse réelle d'air). Cela signifie un contrôle de la vraisem-
blance de la masse de carburant calculée, par rapport à la masse d'air mesurée. Or ne sont admissibles que de faibles écarts entres ces deux va leurs, restant à l'intérieur d'une marge de tolérance. Si l'écart est trop grand, à nouveau un signal de défaut est produit. Cette comparaison rend
donc plausible la masse de carburant calculée par le module de com-
mande par rapport à la masse d'air mesurée. Ainsi peut être établie de
s manière simple la plausibilité de l'ensemble du calcul de la masse de car-
burant et il est possible de détecter rapidement les défauts. Mais la cor-
rection de carburant, lors du calcul de la masse d'air à partir de la masse de carburant, doit prendre en compte d'éventuels écarts par rapport à \=1. Si le contrôle de mélange du module de commande a réglé un mé o lange maière, naturellement, par rapport à la masse de carburant, il doit
être calculé une masse d'air beaucoup plus élevée que dans le cas de \=1.
C'est seulement ainsi que dans la comparaison avec la masse d'air mesu-
rée, celle calculée par la correction de carburant peut coïncider effective-
ment avec la masse mesurée.
s La comparaison entre la masse d'air mesurée et celle cal culée à partir de la masse de carburant, n'est toutefois pas significative dans le cas de coupure du moteur en mode de poussé. Dans cet état de fonctionnement, en fait la masse de carburant est posée égale à zéro par le module de commande, de sorte que le signal de masse d'air calculé en cor o respondance est également nul. Mais au moteur, après comme avant, de
l'air est amené, ce qui signifle que la masse d'air mesurée n'est pas nulle.
Pour ne pas provoquer dans ce cas une information de défaut, il faut in-
terrompre pendant le fonctionnement en mode de poussée, l'information de défaut correspondante. Corrélativement, il faut aussi prendre en s compte le cas du fonctionnement avec coupure de cylindres individuels,
dans laquelle des cylindres individuels ne sont pas alimentés en carbu-
rant. La correction de carburant calcule encore un autre signal de masse d'air qui est utilisé pour caleuler le couple réel. Cette correction envoie un signal de masse d'air correspondant au bloc fonctionnel suivant de couple rceL--Egalement dans ce calcul, les données correspondantes du contrôle de mélange sont à prendre en compte. Aussi longtemps que
lambda a une valeur égale ou supérieure à 1, une masse d'air correspon-
dante est calculée directement à partir de la masse de carburant en utili 3s sant la valeur \=1. Cela concorde avec le fait que dans le cas d'un excès d'air et d'un rapport st_chtométrique du mélange carburant/air, le couple correspondant est déterminé exclusivement par la quantité de carburant disponible. Mais dans un fonctionnement avec lambda nettement inférieur à 1, la quantité d'air disponible limite le couple correspondant, c'est-à-dire
que la correction de carburant doit prendre en compte une valeur corres-
pondante de inférieure à 1 dans le calcul de la masse d'air destiné au bloc fonctionnel du couple réel. Ce bloc calcule alors à partir du signal de masse d'air ainsi calculé, un couple réel qui est envoyé au bloc fonctionnel de comparaison de couple. De plus, à partir du signal du détecteur de la pédale des gaz et en tenant compte de la vitesse de rotation et aussi des exigences externes de couple présentées par des appareils auxiliaires, est calculé un couple admissible qui est alors également adressé au bloc o fonctionnel de comparaison de couple, qui compare ce couple admissible au couple réel calculé. Est essentiel le fait que le couple admissible a été calculé à partir du signal de la pédale des gaz, c'est-à-dire la valeur qui représente également une entrée pour le module de commande. Le couple réel, par contre, a été calculé à partir des valeurs de sortie du module de
commande. Une comparaison de ces deux couples établit alors le caractè-
res de vraisemblance de tout le calcul des signaux de commande du mo-
teur. Pour cette comparaison, il faut s'assurer suffisamment que le couple réel est inférieur au couple admissible, car une augmentation incontrôlée du couple peut conduire à des états de circulation dangereux d'un véhi
cule entrané par le moteur.
La figure 3 représente encore une fois, schématiquement, le déroulement du programme de surveillance. Comme grandeurs d'entrée, il
est mis à la disposition du module de surveillance (UM) quelques gran-
deurs de module de commande. ti représente le temps de commande de l'injecteur de carburant, rk la masse de carburant calculée, GK-FAKT les
facteurs de conversion du contrôle de mélange, à l'aide desquels en par-
tant du couple de consigne, rk est calculé, et rl représente la masse d'air mesurée. Dans le module de surveillance une quantité de carburant rk-um est calculée à partir de ti à une étape de conversion 30. Cette va leur rk-um est comparée dans le bloc de comparaison 31 à la valeur rk et
en cas d'écarts trop importants en plus ou en moins, une coupure duar--
burant de sécurité (SKA) est déclenchée en tant que réaction d'erreur. Les facteurs GK sont utilisés aussi dans un bloc de calcul 33, pour convertir la masse de carburant calculée du module de commande en valeurs cor respondantes de masse d'air r-um du module de surveillance. En cas d'écarts trop forts (en plus ou en moins), à nouveau est déclenchée une coupure de carburant de sécurité. Dans le bloc fonctionnel 35, la valeur rl-um est alors convertie en couple réel mi-um qui est comparé au couple
admissible mz-um dans le bloc de comparaison 36. Si le couple réel dé-
passe le couple admissible d'une quantité inadmissible, à nouveau une
coupure de carburant de sécurité est déclenchée.
s i, _..
REVE N D I CATI O N S
1 ) Procédé de commande d'un moteur avec un module de commande, qui, à partir de la position de la pédale des gaz, calcule un couple de consigne et à partir de ce couple, une masse d'air et une masse de carburant, s caractérisé en ce que
dans le calcul de la masse de carburant (rk) est prise en compte une va-
leur de consigne du lambda (rapport de la masse d'air à la masse de car-
burant) et un module de comparaison, à partir de la masse de carburant (rk), calcule pour la masse d'air, une valeur de surveillance
o (rl-um) et la compare à une masse d'air mesurée (rl), pour détecter un dé-
faut. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que s le module de surveillance calcule à l'aide de la position de la pédale des gaz un couple admissible (mz-um) et à l'aide de la masse de carburant (rk)
un couple réel (mi-um) qui est comparé au couple admissible pour détec-
ter un défaut.
3 ) Procédé selon la revendication l ou 2, caractérisé en ce qu'
à partir de la quantité de carburant (rk) est calculé un temps de com-
mande (ti) pour un inJecteur de carburant (EV), et le module de sur-
veillance examine la vraisemblance relative de la quantité de carburant
(rk) et du temps de commande de l'injecteur.
4 ) Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le module de commande, pour calculer la masse de carburant (rk) à partir du couple de consigne, prend en compte des facteurs correctifs (GK-Fakt) so qui sont comparés à des valeurs de seuil (max-um) pour détecter un dé - -- faut.; ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que
s5 les facteurs correctifs (GK-Fakt) sont pris en compte pour calculer le cou-
ple réel (mi-um) à partir de la quantité de carburant (rk).
6 ) Dispositif de commande d'un moteur, avec un module de commande
qui, à partir de la position de la pédale des gaz, calcule un couple de con-
signe et à partir de ce couple, une masse d'air et une masse de carburant, caractérisé en ce que
s dans le calcul de la masse de carturant (rk) est prise en compte une va-
leur de consigne du lambda (rapport de la masse d'air à la masse de car-
burant), et un module de comparaison, à partir de la masse de carburant (rk), calcule pour la masse d'air une valeur de surveillance (rl-um) et la compare à une masse d'air mesurée (rl) pour détecter un dé
o faut.
7 ) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le module de surveillance calcule, à l'aide de la position de la pédale des S gaz un couple admissible (mz-um) et à l'aide de la masse de carburant (rk)
un couple réel (mi-um) qui est comparé au couple admissible pour détec-
ter un défaut.
8 ) Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'
à partir de la quantité de carburant (rk) est calculé un temps de com-
mande (ti) pour un injecteur de carburant (EV), et le module de sur-
veillance examine la vraisemblance relative de la quantité de carburant
(rk) et du temps de commande de l'injecteur.
9 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8,
caractérisé en ce que le module de commande, pour calculer la masse de carburant (rk) à partir du couple de consigne, prend en compte des facteurs correctifs (GK-Fakt)
so qui sont comparés à des valeurs de seuil (max-um) pour détecter un dé-
faut.; ) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que
ss les facteurs correctifs (GK-Fakt) sont pris en compte pour calculer le cou-
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