FR2875546A1 - Procede et dispositif de commande d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Abstract

Procédé et dispositif de commande d'un moteur à combustion interne à l'aide d'une caractéristique d'au moins un cylindre définie à partir d'une grandeur de mesure caractérisant l'état dans la chambre de combustion. On effectue une régulation d'équilibrage en utilisant cette caractéristique.

Description

Domaine de l'invention

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne.

Etat de la technique L'injection de carburant dans un moteur à combustion in-terne est habituellement commandée par des injecteurs. Ces injecteurs comportent des soupapes à commande électromagnétique ou piézo-électrique et une buse d'injection. L'injecteur subit une usure pendant son fonctionnement, si bien que la dose injectée varie pour une même durée de commande. De plus, à cause des tolérances de fabrication, même pour des valeurs de commande identiques pour tous les cylindres, les injecteurs créent des différences dans la puissance fournie par un cylindre ou le couple fourni par le cylindre et aussi pour les dégagements des cylindres.

Pour équilibrer les doses injectées par les différents injecteurs, il est connu d'utiliser une régulation de compensation de dose ou d'équilibrage. Cette fonction analyse le signal de rotation d'un capteur de vitesse de rotation. A partir de ce signal, la régulation de compensation de dose définit les participations à la rotation, spécifiques aux cylindres, et équilibre les doses injectées.

Dans le cas où tous les injecteurs subissent au cours de leur durée de vie une dérive plus ou moins importante, la régulation d'équilibrage des doses réglera un niveau plus élevé ou plus faible pour les vieux injecteurs.

But de l'invention La présente invention a pour but de compenser les imprécisions de l'injection.

Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé de commande d'un moteur à combustion interne à l'aide d'une caractéristique d'au moins un cylindre définie à partir d'une grandeur de mesure caractérisant l'état dans la chambre de combustion, caractérisé en ce qu'on effectue une régulation d'équilibrage en utilisant cette caractéristique.

Cette solution permet d'éviter les inconvénients énoncés ci-35 dessus.

Cela signifie que partant d'une grandeur de mesure caractérisant l'état de la chambre de combustion, on détermine une caractéristique propre au couple interne M, à la pression moyenne indexée PMI ou à une grandeur correspondante. A partir de cette caractéristique, on effectue une régulation de compensation ou d'équilibrage. Comme grandeur de mesure on utilise de préférence, le signal de sortie d'un capteur donnant le signal caractérisant la pression dans la chambre de combustion, c'est- à-dire le signal propre à la pression dans la chambre de combustion. On peut également avoir d'autres capteurs, tels que par exemple un capteur de bruit interne ou un capteur de courant d'ionisation qui donneront des grandeurs équivalentes.

Selon un premier mode de réalisation, on détermine la ca- lo ractéristique propre à chaque cylindre ou individuelle de chaque cylindre. Les caractéristiques propres à chaque cylindre sont appliquées à une régulation propre à chaque cylindre. Cette régulation assure la régulation de tous les cylindres sur une valeur de consigne commune. Selon un premier développement, à partir de la valeur moyenne des caractéristiques de tous les cylindres, on prédéfinit la valeur de consigne. Selon un second développement, on prédéfinit la valeur de consigne à partir des paramètres ou grandeurs de fonctionnement particuliers de la demande du conducteur. Cela signifie que la régulation individuelle par cylindre assure l'équilibrage de tous les cylindres.

Selon un second mode de réalisation, on détermine uniquement la caractéristique pour un cylindre ou pour un cylindre d'un groupe de cylindres. La caractéristique du cylindre est régulée par rapport à une valeur de consigne. On prédéfinit cette valeur de consigne à partir des grandeurs de fonctionnement notamment de la demande du conduc- teur. A partir d'une grandeur de fonctionnement, on détermine les valeurs réelles propres à chaque cylindre et on les applique à une régulation propre à chaque cylindre. Il s'agit, par exemple, d'une régulation connue d'équilibrage de doses. Selon un développement, comme paramètre de fonctionnement, on utilise une caractéristique qui est propre à l'état dans la chambre de combustion à partir d'une grandeur de mesure.

Les grandeurs de réglage obtenues par ces deux modes de réalisation sont combinées ou ajoutées à une grandeur de réglage dépendant du point de fonctionnement. De manière préférentielle, on additionne les deux grandeurs de réglage. Mais on peut également prévoir que la ré- gulation fournit, selon les exemples de réalisation, un coefficient de correction multiplicateur et/ ou une valeur de correction adaptative.

En outre, à partir de l'utilisation du signal de vitesse de rotation, on limite la plage de fonctionnement de cette régulation d'équilibrage car pour certaines plages de rotation ou de charge, le signal de vitesse de rotation ne fournit qu'une information insuffisante. Cela pro-vient entre autres des oscillations de torsion dépendant du couple et de la vitesse de rotation.

Lorsqu'on utilise un signal qui caractérise directement une grandeur de la chambre de combustion, on peut utiliser le procédé dans toute sa plage de fonctionnement du moteur à combustion interne. Par une saisie individuelle par cylindre de la pression dans les cylindres, on équilibre la pression moyenne et ainsi la participation au couple des cy- lindres sans limitation dans toute la plage de fonctionnement, avec une précision plus élevée qu'avec les procédés connus. Il en résulte des avantages de régularité de vitesse de rotation et de compensation de dérive et de dispersion, par exemple l'air du moteur.

De manière préférentielle, on utilise comme caractéristique la pression moyenne indexée car celle-ci est directement proportionnelle au couple interne du cylindre. Du fait de l'intégration du signal de pression sur un cycle de travail ou au moins pendant la phase de haute pression d'un cycle de travail, cette caractéristique est très peu sensible aux oscillations de torsion du vilebrequin. Les deux grandeurs peuvent être directement interprétées de manière physique et avec la vitesse de rotation ainsi que d'autres paramètres de géométrie du moteur, elles peuvent également être converties en une composante de puissance fournie par le cylindre respectif.

Dessins: La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par blocs du procédé de commande selon l'invention, la figure 2 est un schéma par blocs d'un premier mode de réalisation, la figure 3 est un schéma par bloc d'un second mode de réalisation, la figure 4 montre la dose de carburant injectée dans chaque cylindre.

Description de modes de réalisation

La figure 1 montre les éléments principaux d'une régulation de compensation. Le moteur à combustion interne porte la référence 100.

Un premier capteur 110 détecte un signal de pression de chambre de combustion P. Un second capteur 120 saisit un signal de vitesse de rotation N. Il y a également d'autres facteurs fournissant d'autres paramètres ou grandeurs de fonctionnement et les conditions d'environnement ainsi que la demande du conducteur.

Il est également prévu un actionneur 130 qui, en fonction d'un signal de commande A, dose une quantité de carburant appropriée pour un cylindre du moteur à combustion interne. Un tel actionneur est de préférence associé à chaque cylindre. Pour simplifier le dessin, on a représenté seulement l'un des actionneurs. L'actionneur 130 est de préférence un injecteur comportant une soupape électromagnétique (ou électrovanne) ou une soupape à actionneur piézo-électrique. En fonction du signal de commande de l'actionneur ou de l'électrovanne, l'injecteur me-sure la quantité ou dose de carburant définie associée à chaque cylindre du moteur à combustion interne.

Cette grandeur de réglage A est de préférence la dose injectée dans le cylindre. En variante des doses injectées, on peut également utiliser d'autres grandeurs caractérisant la dose injectée telle que par exemple la durée de commande, la durée de commande ou la durée du débit. On peut en outre prévoir également dans la correction d'autres grandeurs qui n'ont qu'une influence faible sur le couple comme par exemple le début de la commande, la position ou instant de l'injection et/ou la pression d'injection pour une durée d'injection constante.

Le signal de commande A de l'actionneur est fourni par un point de combinaison 140. La première entrée du point de combinaison 140 reçoit le signal de sortie d'une commande 150. Cette commande four-nit, de préférence en fonction de la demande du conducteur et, le cas échéant, à partir d'autres grandeurs de fonctionnement saisies par le bloc 150, une grandeur caractérisant la dose de carburant telle que, par exemple, la durée de commande. La seconde entrée du point de combinaison 140 reçoit le signal de sortie d'un régulateur 160. Le régulateur reçoit le signal de sortie du point de combinaison 170 dont la première entrée re- çoit le signal de sortie d'un générateur de valeurs de consigne 175. A la fois, le générateur de valeurs de consigne 175 et la seconde entrée du point de combinaison 170 reçoivent un signal fixe d'un moyen de calcul de caractéristiques 180. Le moyen de calcul de caractéristiques 180 reçoit le signal de sortie d'un moyen de traitement de signal 190. La première entrée du moyen de traitement de signal reçoit le signal de sortie N du capteur de vitesse de rotation et sa seconde entrée reçoit le signal de sortie P du capteur de pression de chambre de combustion 110.

Pour au moins l'un des cylindres du moteur à combustion interne, à l'aide d'un capteur de pression de cylindre et d'un capteur de vitesse de rotation, on saisit avec une résolution de poussée, le signal de pression de cylindre et la position du vilebrequin et on les associe. Cela se fait dans le moyen de traitement de signal 190. La saisie de la pression dans le cylindre appliquée à un moteur à quatre temps concerne au moins une plage d'angle de vilebrequin de 360 d'angle de vilebrequin, plage symétrique par rapport au point mort haut pour la phase haute pression. En variante, on peut également saisir l'évolution de la pression pour tout un cycle de fonctionnement correspondant à 320 d'angle de vilebrequin et englobant la phase haute pression et la phase basse pression pour traiter ce signal. Ainsi, pour le cylindre, on dispose de l'évolution de la pression en fonction de l'angle du vilebrequin dans la fenêtre angulaire requise. Le moyen de traitement de signal 190 effectue de préférence les corrections de l'évolution de la pression. On corrige ainsi des erreurs notamment des erreurs d'association entre l'angle du vilebrequin et le point mort haut du cylindre. Après ce traitement préalable par le moyen de préparation de signal ou traitement de signal 190, le moyen de calcul de caractéristiques 180 intègre l'évolution de la pression sur une certaine plage angulaire en- globant, par exemple la phase de haute pression ou l'enceinte du cycle de fonctionnement, pour calculer la pression moyenne indexée PMI. Cette grandeur PMI caractérise le travail d'un cylindre rapporté à la cylindrée et peut se convertir en application de la relation suivante de manière simple pour donner le couple interne du cylindre: M= PMI* V/(4* n)* (4- temps) Dans cette formule: V représente la cylindrée M représente le couple interne du cylindre PMI représente la pression moyenne indexée.

Cela signifie que partant d'une grandeur de mesure caractérisant l'état dans la chambre de combustion, on détermine une caractéristique qui caractérise le couple interne M, la pression moyenne indexée PMI ou une grandeur correspondante. Cette caractéristique appelée, dans la suite, caractéristique PMI est appliquée comme valeur réelle au régula- teur 160. Cela signifie que le point de combinaison 170 combine cette va- leur réelle avec le signal de sortie du générateur de valeurs de consigne 175 prédéfinissant la valeur de consigne correspondante. Le moyen de combinaison applique la déviation de régulation correspondant au régulateur 160. Le générateur de valeurs de consigne 175 calcule la valeur de consigne en partant de préférence du signal de sortie du moyen de calcul de caractéristiques 180. Cela signifie qu'un capteur de pression est associé à chaque cylindre et la pression est régulée sur une valeur de consigne ou sur le couple indexé sur une valeur de consigne. La valeur de consigne est, de préférence, prédéfinie à partir de la valeur moyenne des valeurs réelles des différents cylindres. Cela signifie que le régulateur 160 régule toutes les valeurs réelles des différents cylindres sur une valeur de consigne commune. Cette dernière correspond à la valeur moyenne de toutes lo les valeurs réelles.

Selon l'invention, le signal de sortie du régulateur 160 est uniquement utilisé pour corriger la quantité de commande qui correspond au signal de sortie de la commande 150. Cela signifie qu'à partir des paramètres de fonctionnement 175, la commande 150 calcule un signal de commande destiné à l'actionneur. Des déviations propres à chaque cylindre sont compensées par le régulateur 160 qui prédéfinit une valeur de correction pour ce signal de sortie. Pour d'autres formes de réalisation selon les figures 2 et 3, ni le bloc 150, ni le point de combinaison ne sont plus représentés. Seule sera décrite et présentée la détermination de la valeur de correction appliquée au point de combinaison 140.

La figure 4 montre les doses injectées correspondant aux cylindres Z1, Z2, Z3, Z4.

La figure 4a montre les quantités ou doses non corrigées en s'appuyant sur un exemple. La première ligne 1 en trait interrompu repré- sente la dose idéale; la seconde ligne 2' en trait interrompu représente la mesure de la dose réglée par la régulation de compensation pour un com- portement de tous les injecteurs en dérive par rapport à la moyenne vers les doses d'injection plus élevées. Le premier cylindre dose significative- ment plus et le troisième cylindre dose significativement moins que les autres cylindres. Si on applique à ces quantités ou doses une régulation de compensation ou d'équilibrage habituel, s'appuyant par exemple sur la vitesse de rotation, on aura la distribution des doses ou quantités représentées à la figure 4b. En d'autres termes, tous les cylindres fournissent pratiquement la même dose mais celle-ci dépasse la dose idéale dans cet exemple. Cette déviation ou ce dépassement proviennent notamment des effets de dérive et de vieillissement de l'injecteur ou des autres parties du système de dosage. La régulation d'équilibrage selon l'invention est appli- quée à de telles doses et donne la répartition des doses représentées à la figure 4c. Cela signifie que les quatre cylindres reçoivent pratiquement la même dose idéale.

Ces différences ou déviations par rapport à la valeur idéale 1 sont compensées, selon l'invention, par le générateur de valeurs de consigne qui traite en plus un signal des paramètres de fonctionnement 155. Cela signifie que si la valeur moyenne des valeurs réelles de tous les cylindres diffère de la valeur prévisible qui devrait résulter de ces para-mètres de fonctionnement, on corrige de manière correspondante la valeur de consigne. Cela peut se faire en corrigeant la valeur moyenne de toutes Io les valeurs réelles de ce décalage.

La figure 2 montre un mode de réalisation dans le cas de deux cylindres avec une régulation et un capteur de pression associés à chaque cylindre. Les éléments déjà décrits à la figure 1 portent ici les mêmes références. Les éléments associés au premier cylindre portent le suf- fixe a et ceux associés au second cylindre portent le suffixe b. Le régulateur du premier cylindre porte la référence 160a, son actionneur la référence 130a et son capteur la référence 110a. En outre, le moyen de calcul des caractéristiques et le moyen de traitement de signal pour le premier cylindre portent la référence 200a et pour le second cylindre la référence 200b.

Selon l'invention, un actionneur est associé à chaque cylindre. Il en est de même du capteur de pression de chambre de combustion. Ainsi, pour chaque cylindre, on aura un capteur de pression de chambre de combustion. Les moyens d'exploitation 200a, 200b peuvent être réali- sés par un seul moyen d'exploitation qui reçoit successivement les signaux des différents capteurs pour fournir chaque fois des signaux successifs dans le temps. La même remarque s'applique aux régulateurs 160a, 160b. On peut également ne prévoir qu'un régulateur qui reçoit successivement les signaux des différents cylindres et commande ainsi successivement les différents actionneurs des différents cylindres.

La caractéristique PMI se calcule séparément pour chaque cylindre et pour chaque cycle de travail.

Selon un développement particulièrement avantageux, le signal PMI est une moyenne correspondant à plusieurs cycles de travail d'un cylindre.

Partant des signaux PMI des différents cylindres, le générateur de valeurs de consigne 175 détermine une valeur de consigne en calculant la valeur moyenne de toutes les caractéristiques de tous les cylindres. Les régulateurs 160a, 160b propres à chaque cylindre compensent les différences de régulation respectives entre la valeur de consigne et la valeur réelle. Le régulateur fournit, de manière individuelle par cylindre, une valeur de correction d'une grandeur de commande du moteur déterminant le couple.

En combinant la valeur de correction et la valeur de sortie de la commande 150, on commande ensuite l'actionneur. Les corrections des injections permettent d'équilibrer les pressions moyennes indexées des cylindres.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le générateur de valeurs de consigne 175 calcule la valeur de consigne à.

partir des différents paramètres ou grandeurs de fonctionnement 155. On utilise de préférence ici le signal représentant la demande du conducteur. Cela signifie que les différents cylindres seront régulés individuellement sur une valeur de consigne commune correspondant au couple indexé souhaité.

La difficulté de la réalisation de la figure 2 est la nécessité d'un capteur pour chaque cylindre ce qui se traduit par un coût important.

La réalisation de la figure 3 évite ces inconvénients. Les éléments déjà décrits aux figures 1 et 2 portent ici encore les mêmes références. La figure 3 se distingue de la figure 2 principalement en ce qu'il n'y a qu'un capteur 110 par moteur à combustion interne ou qu'un capteur par groupe de cylindres. Dans le cas d'un moteur à six ou huit cylindres, on peut ainsi prévoir un capteur seulement pour chaque banc de cylindres, c'est-à-dire pour trois ou quatre cylindres. Il n'est prévu qu'un régulateur 160 qui assure la régulation de la caractéristique déduite de la pression de la chambre de combustion sur une valeur de consigne prédéfinie. Le générateur de valeurs de consigne 175 calcule la valeur de consignes à partir des paramètres de fonctionnement 155.

En outre, le signal du générateur de vitesse de rotation est exploité par un moyen d'exploitation 300 qui détermine la valeur réelle propre à chaque cylindre à partir du signal de vitesse de rotation ou d'autre grandeurs, valeurs caractérisant la composante de couple fournie par un cylindre. Ces valeurs réelles sont transmises au régulateur 320 par un point de combinaison 315. Ce signal est également appliqué au géné- rateur de valeur de consigne 310 qui génère une valeur de consigne à partir de la valeur moyenne pour tous les cylindres. Cette valeur de consi- gne est appliquée à la seconde entrée du point de combinaison 315. Par- tant de la déviation de la composante de couple des différents cylindres par rapport à la valeur moyenne, le régulateur 320 calcule une grandeur de correction pour commander l'actionneur des différents cylindres 130a, 130b.

Selon l'invention, on procède comme suit: Du capteur de pression de chambre de combustion 110 et de l'exploitation correspondante selon les figures 1 et 2, on détermine une caractéristique donnant le couple indexé de ce cylindre. A partir des différents paramètres de fonctionnement ou grandeurs de fonctionnement 155, le générateur de valeurs de consigne 175 calcule une valeur de consigne du couple indexé du cylindre. On utilise de préférence, à cet effet, le signal représentant la lo demande du conducteur. A partir de la déviation ou différence entre la valeur de consigne et la valeur réelle du couple indexé du cylindre, le régulateur 160 détermine une valeur de correction de ce cylindre. Avec cette valeur de correction on corrige ensuite la dose de carburant à injecter dans ce cylindre. Cela signifie que le régulateur 160 règle la dose à injecter dans un cylindre de façon que le cylindre fournisse le couple indexé souhaité. Le régulateur 320, réalisé comme une régulation de compensation de quantité ou de dose, habituelle, corrige alors la dose de carburant à injecter dans les autres cylindres de façon que ceux-ci fournissent le même couple indexé.

En d'autres termes, le régulateur 320 corrige, c'est-à-dire équilibre, les autres cylindres sur la valeur du cylindre mesuré. Par la combinaison des deux régulateurs 160 et 320, on régule les doses ou quantités injectées dans tous les cylindres de manière absolue sur la dose de carburant souhaitée ou le couple indexé souhaité.

Ce procédé permet de compenser à la fois les déviations entre les différents cylindres et aussi les effets de dérive ou de vieillisse-ment se traduisant par des modifications de dose de carburant. Ce procédé a en outre l'avantage de ne nécessiter qu'un seul capteur de pression de chambre de combustion.

Il est particulièrement avantageux de combiner les deux modes de réalisation selon les figures 2 et 3. Il est ainsi très avantageux de comparer deux régulations de compensation indépendantes pour des fins de diagnostic.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne, à l'aide d'une caractéristique d'au moins un cylindre définie à partir d'une grandeur de mesure caractérisant l'état dans la chambre de combustion, caractérisé en ce qu' on effectue une régulation d'équilibrage en utilisant cette caractéristique.

2 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1, io caractérisé en ce que la grandeur de mesure caractérise la pression dans la chambre de combustion.

3 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la re-15 vendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine une caractéristique respective pour chaque cylindre.

4 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la re-20 vendication 3, caractérisé en ce qu' on compare individuellement par cylindre la caractéristique à une valeur de consigne et, partant de la comparaison, on prédéfinit une grandeur de réglage propre à chaque cylindre.

5 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication 4, caractérisé en ce que partant de la valeur moyenne des caractéristiques de plusieurs cylindres, 30 on définit la valeur de consigne.

6 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' on définit la valeur de consigne à partir d'un paramètre de fonctionne- ment.

7 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine une caractéristique pour au moins un cylindre d'au moins 5 un groupe de cylindres.

8 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication 7, caractérisé en ce qu' on compare individuellement par cylindre une grandeur à une valeur de consigne et, à partir de cette comparaison, on prédéfinit une grandeur de réglage individuelle par cylindre.

9 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la re-15 vendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la valeur de consigne à partir de la valeur moyenne des grandeurs relatives à plusieurs cylindres.

10 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on ajoute la grandeur de réglage propre à chaque cylindre à une grandeur de réglage dépendant du point de fonctionnement.

11 ) Dispositif de commande d'un moteur à combustion interne comprenant des moyens définissant au moins une caractéristique pour au moins un cylindre à partir d'au moins une grandeur de mesure caractérisant l'état dans la chambre de combustion caractérisé en ce que cette caractéristique est utilisée pour effectuer une régulation d'équilibrage.