FR2910547A1 - Procede d'estimation du couple d'un moteur de vehicule fourni par un motif d'injection comportant q injections. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé d'estimation du couple d'un moteur de véhicule fourni par un motif d'injection comportant q injections :a) On estime une valeur de couple correspondant aux deux premières injections du motif ;b) Si le motif comporte au moins une autre injection immédiatement suivante, on estime l'injection équivalente (Qeq et thetaeq) correspondant à ces deux injections ;c) Le motif est remplacé par un motif équivalent dans lequel les deux premières injections sont remplacées par ladite injection équivalente ;d) Les étapes a) à c) sont répétées jusqu'à ce que le motif équivalent se réduise à deux injections, l'étape a) étant réalisée une dernière fois pour obtenir la valeur du couple fourni par le motif d'injection.

Description

L'invention concerne les moteurs de véhicule automobile. Elle concerne en

particulier les moteurs rotatifs à combustion interne à essence ou diesel, à injection directe ou indirecte de carburant, dont le nombre de cylindre est supérieur ou égal à un.

La quantité de carburant à injecter détermine les caractéristiques de la combustion. Elle influe directement sur le niveau des émissions de polluant et sur la thermodynamique du moteur. Les principales prestations du moteur (pollution, consommation, performance et agrément) sont donc directement liées à la maîtrise de la quantité de carburant injectée.

Aujourd'hui, un motif d'injection peut comporter jusqu'à six injections par cylindre et par temps moteur. Ce nombre d'injections croissant rend difficile le contrôle du couple fourni par le moteur et les essais de mise au point permettant la commande du moteur. De plus, les moyens permettant d'estimer le couple en fonction du nombre d'injections doivent être revus si le nombre d'injections varie. Un but de l'invention est de fournir un procédé simple et fiable pour évaluer le couple fourni par un motif d'injection donné d'un moteur. A cet effet, on prévoit selon l'invention un procédé d'estimation de couple d'un moteur de véhicule fourni par un motif d'injection comportant q injections, dans lequel : a) On estime une valeur de couple correspondant aux deux premières injections du motif ; b) Si le motif comporte au moins une autre injection immédiatement suivante, on estime l'injection équivalente (Qeq et eeq) correspondant à ces deux injections ; c) Le motif est remplacé par un motif équivalent dans lequel les deux premières injections sont remplacées par ladite injection équivalente ; d) Les étapes a) à c) sont répétées jusqu'à ce que le motif équivalent se réduise à deux injections, l'étape a) étant réalisée une dernière fois pour obtenir la valeur du couple fourni par le motif d'injection.

2910547 2 L'invention permet de prédire en temps réel le couple développé par un motif d'injection quel que soit le nombre d'injections, la quantité et le phasage des injections et ce, à partir de la connaissance du couple développé par un motif simple comportant deux injections. La prédiction du 5 couple indiqué au moyen du procédé de l'invention simplifie la structure de couple embarquée dans le calculateur de contrôle du moteur. Elle permet de réduire considérablement le nombre d'essais ainsi que la taille des cartographies et donc la taille de la mémoire du calculateur. Elle compense la dépendance entre la réalisation du couple et le motif d'injection. La 10 structure d'estimation du couple devient ainsi indépendante du nombre d'injections. Le procédé selon l'invention pourra présenter en outre au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes : - l'injection équivalente aux injections (1 à p) est déterminée à l'angle 15 9p+1, phasage de l'injection p+1. -l'injection équivalente à Op+1 est déterminée par un angle d'injection équivalent Begl,p et une quantité injectée équivalente Qeg1,p qui garantissent les mêmes propriétés thermodynamiques et les mêmes conditions chimiques à l'angle 9p+1 que les injections 1 à p. 20 - la quantité injectée équivalente est déterminée à partir de l'équation : P Qeg1,p= Qi i= où Qi est la quantité de carburant injectée pour une injection i, avec 1 <_i <_p - Beg1,p est déterminé à partir d'un modèle cartographique ou un 25 modèle de combustion. - l'étape a) est réalisée à partir d'une cartographie basée sur les angles de début d'injection, les quantités injectées et le régime. - les quantités injectées peuvent être remplacées par la pression du carburant et le temps d'activation. 2910547 3 - pour l'estimation d'un couple correspondant aux injections 1 à p+1 du motif, on utilise l'angle d'injection équivalent Oeql,p et la quantité injectée équivalente Qegi,p, l'angle d'injection Op+1 et la quantité injectée Qp+1 à l'injection p+1.

5 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante d'un mode préféré de réalisation et de variantes donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma montrant la mise en oeuvre du procédé 1 o selon l'invention ; - la figure 2 est un organigramme illustrant certaines étapes du procédé de la figure 1 ; - la figure 3 illustre une étape de cartographie mise en oeuvre dans le procédé de la figure 2 ; 15 - la figure 4 illustre une variante de l'étape de la figure 3 ; et - la figure 5 est un diagramme illustrant des étapes de mise en oeuvre du procédé de la figure 2. La figure 1 illustre très schématiquement un moteur 2 selon un mode préféré de réalisation de l'invention. Il s'agit d'un moteur à combustion 20 interne classique. Un tel moteur comprend plusieurs cylindres, par exemple au nombre de quatre. Un capteur 16 d'un type classique est prévu sur le vilebrequin 15 auquel sont reliées les bielles afin de mesurer la position angulaire du vilebrequin et sa vitesse de rotation. Cette position instantanée permet de phaser les injections. A chaque cylindre, est associé également un 25 injecteur 18, les injecteurs étant tous connectés à une rampe commune 20 (ou rail), d'alimentation en carburant sous pression. Le moteur comprend un organe 22 de mesure de la pression du carburant dans la rampe ainsi qu'un organe 24 de mesure de la température du carburant dans la rampe. Le moteur comprend un calculateur de contrôle moteur (ECU) 26 30 assurant la commande du moteur et mettant en oeuvre les étapes du procédé selon l'invention. Le véhicule comprend une pédale d'accélérateur 2910547 4 30 actionnée par le conducteur et dont la position est communiquée au calculateur 26 pour lui permettre de commander le moteur selon la volonté du conducteur. La position de la pédale permet au calculateur 26 d'interpréter la volonté du conducteur sur la forme d'une consigne de couple 5 comme illustré au bloc 32 de la figure 1. Plus précisément, cette volonté est auparavant arbitrée face aux demandes concurrentes des autres calculateurs habituels du véhicule calculateur de boîte de vitesse automatique, d'ESP (programme de stabilité électronique), d'ACC (Automative Cruise Control ou régulateur de vitesse), 1 o etc. Au bloc 34 suivant relié au bloc 32, le procédé traduit la consigne de couple en un motif d'injection. Un motif d'injection est classiquement composé d'un nombre q d'injections phasées angulairement par rapport à l'angle 6 du vilebrequin. p désigne une injection quelconque parmi les q 15 injections du motif de sorte que p est compris entre 1 et q. Chaque injection débute à un angle 6p précis pour l'injection d'une quantité Qp de carburant. Le choix du motif et des quantités injectées est fonction du point de fonctionnement du moteur. II correspond au meilleur compromis pour satisfaire les prestations de dépollution, de consommation, de performance 20 et d'agrément du moteur. Plus précisément, le point de fonctionnement du moteur est défini par l'ensemble des paramètres d'état du moteur et des systèmes qui lui sont liés (régime, charge, température d'eau, température d'huile, température d'air d'admission, température d'échappement, pression d'air d'admission, pression d'air d'échappement, état de chargement du filtre 25 à particules, état de chargement du piège à oxydes d'azote, nombre d'injections dans le motif, proximité angulaire des injections au sein du même motif, etc.). Ce mode de fonctionnement est classique et ne sera pas ici détaillé. Au même bloc 34, le calculateur 26 interprète les consignes de 30 masse de carburant à injecter de chacune des injections du motif. Chaque injecteur 18 est activé alors pour chaque injection p des q injections du motif, 2910547 5 pendant une durée Tip nommée temps d'activation de cette pième injection. Le calculateur 26 synchronise et positionne angulairement la commande de l'injecteur en fonction de la position du vilebrequin Op associée à la pième injection du motif. Le calculateur réalise ainsi le motif d'injection, à savoir les 5 q injections, dans le cylindre. Dans une étape ultérieure du procédé illustrée au bloc 36, le calculateur 26 va prédire le couple indiqué équivalent à ce motif. Le détail des étapes mises en oeuvre au bloc 36 est illustré à la figure 2. A cette fin, le bloc 38 collecte tout d'abord les informations 10 concernant le motif c'est-à-dire le nombre d'injections q et, pour chaque injection p du motif, l'angle de début d'injection 9p et la quantité de carburant à injecter Qp. Au bloc 40, le calculateur 26 utilise une cartographie illustrée à la figure 3 pour prédire le couple indiqué résultant. Cette cartographie utilise en 15 entrée la connaissance des angles 01, 02 de début d'injection par exemple des deux premières injections, des quantités de carburant injectées QI, Q2 correspondantes et du régime du moteur, ainsi que la connaissance de l'angle de début du cycle de combustion 00 et l'angle de fin du cycle de combustion 03.

20 Par convention, pour un moteur à 4 temps, 00=0 et 03=720 . Le diagramme de la figure 2 est tout d'abord considéré pour p=2, c'est-à-dire pour les deux premières injections d'un motif comme celui illustré sur le premier diagramme de la figure 5. Dans une méthode alternative illustrée à la figure 4, on remplace les 25 quantités injectées par la pression Pra;i du carburant dans la rampe et les temps d'activation TI, T2 associés à chaque injection du motif. Cette variante présente l'avantage d'estimer les effets de l'étalement de l'injection, de la granulométrie et de la profondeur du jet. Mais la première méthode reste néanmoins une bonne approximation.

30 Comme illustré sur le premier diagramme de la figure 5, l'angle 0o indique le début de l'admission associée au motif, l'angle 01 repère le début 2910547 6 de la première injection, l'angle 02 le début de la deuxième injection et l'angle 03 correspond à la fin de l'admission si le motif ne comporte que 2 injections, ou l'angle de début de la troisième injection si le motif comporte plus de 2 injections. En effet, cette cartographie permet d'estimer l'intégrale du couple 5 sur une fenêtre angulaire de largeur A0 = 03 û 00 , soit : 03 :Cinstd 0 en où Cinst désigne le couple gaz ou couple indiqué instantané développé entre l'angle 00 et l'angle 03. La valeur du couple indiqué moyen sur cette fenêtre angulaire est 10 obtenue par le calcul : C(03) = :cinst d B 0 03 û 00 Si le motif d'injection comprend seulement deux injections (p=2) alors 00=720 . Cette cartographie est suffisante pour produire le couple et le procédé prend fin.

15 Si le nombre total q d'injections du motif est supérieur à deux et par exemple égal à 4 comme illustré sur le premier diagramme de la figure 5, on procède de la façon suivante. Le bloc 44 calcul l'injection équivalente aux deux premières injections (p=2). Cette injection correspond à une quantité de carburant injectée Qeql,2 égale à la somme des quantités injectées par les 20 deux premières injections de sorte que : Qeql,2 = Q1 + Q2 Au bloc 46 est ensuite déterminé l'angle de cette injection équivalente. Cet angle Oeql,2 est obtenu à partir d'un modèle cartographique ou d'un modèle physique de combustion connu en lui-même tel que les 2 5 modèles Vibe, Heywood, Chmela. De tels modèles intègrent l'estimation des flux de matière en entrée et en sortie (admission, échappement et injection). Il s'agit de modélisations qui estiment le dégagement d'énergie et l'évolution des concentrations des principaux réactifs et produits. Pour l'estimation du 2910547 7 couple, la connaissance des concentrations de HC, 02, N2, CO2 et H20 est suffisante. Une partie cinématique et une partie thermodynamique permettent dans le modèle d'estimer la pression et la température ainsi que le couple en fonction de l'angle du vilebrequin.

5 Cet angle équivalent Oeg9,2 et cette quantité équivalente Qeg1,2 garantissent que l'angle 63 (qui correspond à la fenêtre angulaire s'étendant depuis l'angle 6o de début d'admission jusqu'à l'angle de début d'injection de la troisième injection) présente les mêmes propriétés thermodynamiques (température T3., pression P3) et les mêmes conditions chimiques 10 (concentration des réactifs HC, 02, N2, CO2, H20 : nHc, no2, nN2, nco2, nH20) que le début du motif d'injection qu'il synthétise. L'angle 6eg1,2 est donc fonction des grandeurs suivantes : - les quantités Q1 et Q2 associées aux deux premières injections du motif ; - les angles 01, 62 et 63 débutant les trois premières injections du motif ; 15 - la température et la pression dans le collecteur d'admission ; - la pression de carburant dans le rail ; - la quantité de gaz d'échappement recirculé, - le régime du moteur ; - les températures d'eau et d'huile, etc.

20 Dans la mesure où le motif comporte 4 injections, le procédé incrémente (bloc 48) p d'une unité (soit p=3). L'étape correspondant au bloc 40 est de nouveau mise en oeuvre avec la même cartographie que celle utilisée au bloc 40, et ceci pour déterminer une nouvelle valeur du couple moyen notée C(04. Pour cela, les valeurs 01 et 62 sont remplacées par 25 respectivement les valeurs Oeg1,2 et 94, ce qui permet d'obtenir le couple moyen indiqué glissant correspondant aux trois premières injections. La valeur du couple moyen glissant C(04) est obtenue de la façon suivante : Au moyen de la cartographie, on détermine l'intégrale des couples : 03 04 30 SCinstdO et ICinstcl8 00 03 2910547 8 La valeur du couple indiqué moyen glissant sera obtenue par le calcul : 03 04 jCinstd9+ fCinstd9 00 03 04ù00 Si, comme illustré au bloc 42 de la figure 2, le nombre d'injections était épuisé (cas de trois injections), le couple moyen indiqué C(04) aurait été 5 obtenu et le procédé aurait pris fin, 94 étant alors égal à 720 . A l'inverse, le nombre d'injections du motif étant supérieur à trois, les étapes 44 et 46 sont renouvelées. On calcule ainsi la nouvelle quantité équivalente Qeg1,3 correspondant aux injections à prendre en compte. On détermine l'angle 9eg1,3 équivalent et au moyen d'une nouvelle mise en 10 oeuvre de l'étape de cartographie. Avec le motif illustré sur le dernier diagramme de la figure 5, la dernière étape du procédé sera réalisée au bloc 40 avec la détermination du couple moyen glissant C(65), alors égal au couple moyen (95= 720 ), détermination obtenue à partir des valeurs 9egl,3, 95, Qeql,3, et Q4.

15 De façon générale, le couple moyen indiqué correspondant à l'ensemble des injections est égal à : 03 ,, 0k+1 fCinstd6 + fCinstdû _ BO k=3 ok Cni où n est le nombre total d'injections (n >_3) Le procédé fonctionne donc de façon itérative. Il interprète deux 20 injections comme une injection équivalente. La pième injection a lieu à l'angle 9p avec une quantité de carburant injectée Qp. Avant cette injection, la p-lème injection a eu lieu avec une quantité Qp_1 et un angle 9p_1. Auparavant, le procédé a interprété l'ensemble des injections situées entre la première et la p-2ième comme une injection équivalente d'angle 9egp_2 et de quantité de 25 carburant Qeqp-2. Le calcul du couple moyen glissant entre l'angle 9p_1 et l'angle 9p est réalisé à partir de la cartographie à deux injections. Le modèle de C(04) = 4n 2910547 9 combustion permet de calculer l'angle 9egp_1 équivalent aux injections précédentes ayant la quantité équivalente Qegp_1 qui assure les mêmes conditions thermodynamiques de pression, de température et de composition chimique pour l'angle 9p où se produira la p'eme injection.

5 Le calcul du couple pour la pierre injection se fera alors entre l'angle 9p_1 et 9p à partir de la cartographie. Ainsi, de proche en proche, jusqu'à la qième injection qui est la dernière, le procédé ramène finalement le motif comportant q injections à un motif comportant deux injections. La première a comme angle équivalent 10 9eg1,q_1 et comme quantité équivalente Qeg1,q-1 = EQ1 avec i compris entre 1 et q-1, et la dernière injection a comme angle 9q et comme quantité Qq. Le couple correspondant au motif à q injections sera déterminé au bloc 40 comme précédemment en utilisant les angles 9eg1,q_1 et 9q et les Quantités Qeq,,q_1 et Qq.

15 On a ainsi illustré à la figure 5 la mise en oeuvre du procédé dans le cas d'un motif à quatre injections. La boucle de rétroaction illustrée à la figure 2 est donc parcourue deux fois avant d'obtenir le couple indiqué. Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. 20

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Procédé d'estimation du couple d'un moteur de véhicule fourni par un motif d'injection comportant q injections : a) On estime une valeur de couple correspondant aux deux premières injections du motif ; b) Si le motif comporte au moins une autre injection immédiatement suivante, on estime l'injection équivalente (Qegetûeq) correspondant 1 o à ces deux injections ; c) Le motif est remplacé par un motif équivalent dans lequel les deux premières injections sont remplacées par ladite injection équivalente ; d) Les étapes a) à c) sont répétées jusqu'à ce que le motif équivalent 15 se réduise à deux injections, l'étape a) étant réalisée une dernière fois pour obtenir la valeur du couple fourni par le motif d'injection.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'injection équivalente aux injections (1 à p) est déterminée à l'angle ep+,, phasage de l'injection p+1. 20

3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'injection équivalente à ep+i est déterminée par un angle d'injection équivalent Oegl,p et une quantité injectée équivalente Qeg9,p qui garantissent les mêmes propriétés thermodynamiques et les mêmes conditions chimiques à l'angle Op+1 que les injections 1 à p. 25

4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel p Qeg9,p= Qi où Oi est la quantité de carburant injectée pour une injection i, avec 1 <_i <_p.

5. Procédé selon la revendication 3, dans lequel eegl,p est déterminé à partir d'un modèle cartographique ou un modèle de combustion. 2910547 Il

6. Procédé selon les revendications 1 à 5, dans lequel l'étape a) est réalisée à partir d'une cartographie basée sur les angles de début d'injection, les quantités injectées et le régime.

7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel les quantités 5 injectées sont remplacées par la pression du carburant et le temps d'activation.

8. Procédé selon les revendications 6 ou 7, dans lequel pour l'estimation d'un couple correspondant aux injections 1 à p+1 du motif, on utilise l'angle d'injection équivalent 9eg9,p et la quantité injectée équivalente 1 o Qegi,p, l'angle d'injection 0p+1 et la quantité injectée Qp+1 à l'injection p+1, 15 20