FR2910622A1 - Procede d'estimation du couple d'un moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
Procédé d'estimation du couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans un moteur à combustion interne, ledit procédé comportant une étape au cours de laquelle on utilise un capteur de position (2) pour détecter le déplacement des motifs (6) d'une cible (4) solidaire d'un élément (3) du moteur mobile en rotation, ledit capteur (2) délivrant un signal alternatif de fréquence proportionnelle à la vitesse de défilement des motifs de la cible (3),le procédé étant caractérisé en ce que l'on estime une valeur du couple gaz moyen selon un relation du type: dans laquelle- Cgaz,0 est le couple gaz moyen produit par au moins une combustion du moteur,- betak,i est une fonction dépendant d'au moins une grandeur caractéristique du déplacement de l'élément du moteur mobile en rotation,- alphak,i est un coefficient de pondération de la grandeur betak,i, dépendant d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur,- alpha0,i est une variable dépendant au moins d'un paramètre de fonctionnement du moteur,- q et r désignent respectivement le numéro du premier motif de la cible et le numéro du dernier motif de la cible perçus par le capteur de position définissant une fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur,- deltai est un coefficient de pondération.
Description
PROCEDE D'ESTIMATION DU COUPLE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE.
L'invention concerne un procédé d'estimation du couple d'un moteur à combustion interne, de type Diesel ou à essence. L'invention concerne également l'utilisation d'un tel procédé dans un système de contrôle moteur pour le contrôle dudit moteur.
Le développement de nouveaux moteurs passe par une amélioration de leur fonctionnement, et par des mesures d'antipollution plus sévères. Il est donc nécessaire de développer de nouveaux capteurs de grandeurs physiques caractéristiques du moteur.
En particulier, un capteur de couple permet d'estimer le couple produit par le moteur. En effet, le moteur exerce sur le système constitué par le vilebrequin, le volant d'inertie qui lui est solidaire, et les masses alternatives, un couple gaz moyen à chaque combustion du mélange gazeux dans chacun des cylindres. Le couple estimé par un tel capteur permet une meilleure connaissance du fonctionnement du moteur et permet donc de mieux le piloter et de diagnostiquer ses défauts de fonctionnement, tels des ratés de combustion. Actuellement, il existe des procédés d'estimation du couple moteur et de diagnostic des ratés de combustion utilisant des mesures de vitesse instantanée obtenue à partir d'un capteur placé sur le volant d'inertie du moteur. La publication EP-A-1052488 au nom de la demanderesse propose un 30 procédé d'estimation du couple gaz moyen d'un moteur à combustion interne 2910622 -2 à partir de mesures de rotation du vilebrequin, données sous forme de vitesses mesurées par un capteur magnétique placé en face de la couronne dentée solidaire du volant moteur. La vitesse du volant moteur est calculée à partir d'une mesure de durée de la couronne dentée. La transformée de 5 Fourrier de cette vitesse angulaire est ensuite calculée pour en obtenir les harmoniques. Le procédé calcule ensuite le couple d'inertie du vilebrequin en fonction de la vitesse du volant moteur à partir du modèle dynamique du système moteur/vilebrequin qui intègre la torsion de sorte que chaque harmonique du couple d'inertie du vilebrequin s'exprime en fonction d'un 10 harmonique de la vitesse de rotation du vilebrequin. Cette approche demande un espace mémoire important car elle nécessite de nombreux calculs intermédiaires, dont le calcul de la transformée de Fourrier de la vitesse du vilebrequin et l'intégration d'un modèle dynamique embarqué. La complexité de cette approche augmente le coût du calculateur de contrôle moteur ou empêche l'intégration de la stratégie au sein du calculateur. En outre, le procédé de l'art antérieur ne fonctionne que pour un type de cible 20 particulier. Cette cible doit avoir un motif géométrique périodique. De plus, cette solution est dépendante de la qualité des mesures, en particulier, elle est sensible aux défauts de la cible volant ou aux défauts de l'électronique de traitement du signal des durées dents. Enfin, elle est aussi 25 affectée par la qualité du modèle dynamique. En particulier, elle sera sensible aux dispersions mécaniques du moteur. En outre les estimateurs de couple actuellement embarqués dans les unités de commande électronique ne sont pas suffisamment précis (erreur de l'ordre de 10%) pour résoudre des problèmes de dérive et de dispersion de la chaîne de carburant ou de la chaîne d'air du moteur. 15 2910622 - 3 Un but de l'invention est de résoudre les inconvénients précités, en fournissant un procédé d'estimation du couple gaz moyen d'un moteur à combustion interne très simple, n'étant pas sensible aux défauts de la cible, 5 aux défauts du dispositif électronique de traitement du signal, ou aux dispersions mécaniques. Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé d'estimation du couple gaz moyen d'une précision accrue. Un autre but du procédé selon l'invention est d'obtenir une estimation du couple gaz moyen du moteur fiable pour des cibles de forme différentes, et ce même si le motif de la cible n'est pas périodique.
15 L'invention propose un procédé d'estimation du couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans un moteur à combustion interne, ledit procédé ,comportant une étape au cours de laquelle on utilise un capteur de position (2) pour détecter le déplacement des motifs d'une cible (3) solidaire d'un élément du moteur mobile en rotation, ledit capteur délivrant un signal 20 alternatif de fréquence proportionnelle à la vitesse de défilement des motifs de la cible (3), le procédé étant caractérisé en ce que l'on estime une valeur du couple gaz moyen selon une relation du type: 10 Cgaz,O 65'i Y ak /`'k,i + a0,i k =q 25 dans laquelle : - Cgaz,o est le couple gaz moyen produit par au moins une combustion du moteur, - fk,i est une fonction dépendant d'au moins une grandeur caractéristique du déplacement de l'élément du moteur mobile en rotation, 2910622 -4 - ak ti est un coefficient de pondération de la grandeur /-'k, i , dépendant d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur, - ao,ti est une variable dépendant au moins d'un paramètre de fonctionnement du moteur, - q et r désignent respectivement le numéro du premier motif de la cible et le numéro du dernier motif de la cible perçus par le capteur de position définissant une fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur, - 5 est un coefficient de pondération. Par définition, le couple gaz moyen CGaIoy dans un cylindre, encore appelé couple moyen indiqué, est donné par la relation : 1T CGa roy =ùT f CG.r .dt et CG, =P de Dans la relation précédente, CG" est le couple gaz instantané, P est la pression dans le cylindre, V est le volume de la chambre de combustion du cylindre, 9 est la position angulaire du vilebrequin et T est la période 20 nécessaire pour parcourir un cycle thermodynamique complet dans un cylindre du moteur. Et le couple gaz moyen ou couple moyen indiqué d'un moteur à combustion interne est la moyenne arithmétique des couples gaz moyen de chacun des 25 cylindres. 5 10 15 dV 2910622 -5 On entend par cible un élément comportant des motifs géométriques. La cible mobile est solidaire d'un élément du moteur mobile en rotation. Le mouvement de cette cible est détecté par le capteur de position.
5 Le procédé selon l'invention comporte une étape de mesure de la durée correspondant au temps qui s'écoule entre un front, montant ou descendant, du signal émis par le capteur et le front, montant ou descendant, suivant, signal provoqué par le passage d'un motif de la cible en face du capteur.
10 Le procédé comporte une étape de calcul de la vitesse angulaire instantanée w(t) de l'élément mobile en rotation du moteur à partir de la mesure de durées Lt de passage de motif correspondant au temps qui s'écoule entre un front, montant ou descendant, du signal émis par le capteur de position et le front, montant ou descendant suivant, provoqué par le passage en face du 15 capteur d' un motif Dk, selon la relation: ou : Aek est la largeur angulaire du motif Dk de la cible.
20 Selon une caractéristique de l'invention, la grandeur caractéristiquefk; est une fonction de ,Â. et/ou de çt . L' estimation du couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans un moteur à combustion interne est alors donnée par l'une quelconque 25 des relations: Y l ak Atk + a0 Cgaz 0 = rl ak GJk + a0 (E2) ou k=q J (E3) Cgaz,0 = dans lesquelles : 2910622 - 6 - Cgaz,o est le couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans le moteur. - =r est la durée instantanée de passage du motif Dk en face du 5 capteur de position. - 10k est la vitesse instantanée du motif Dk ;- ,est un coefficient de pondération de la durée associé au motif Dk dépendant du régime moyen du moteur au premier ordre. est une variable dépendant du régime moyen du moteur au 10 premier ordre. - q et r désignent respectivement le numéro du premier motif et le numéro du dernier motif perçus par le capteur de position et caractérisent la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur.
15 L'estimation du couple gaz moyen produit par un au moins une combustion dans le cylindre "u" du moteur comportant p cylindres est donné par une relation du type : [Cgazo 8i Nk,i + a0,i (E4) - ru k=qu dans laquelle : 20 - [Cgaz,o]u est le couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans un cylindre u au cours d'un cycle de combustion, /-' - k,i est une fonction de Lai et/ou derespectivement durée et vitesse de passage du motif Dk en face du capteur, - ak t est un coefficient de pondération de la durée associée au motif Dk, dépendant au moins d'un paramètre de fonctionnement du moteur, 25 2910622 - 7 - a0 ti est une variable dépendant au moins d'un paramètre de fonctionnement du moteur, - qu et ru désignent respectivement le numéro du premier motif et le numéro du dernier motif perçus par le capteur de 5 position au cours de la combustion du cylindre u définissant la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur associé à la combustion du cylindre u. Plus précisément, l'estimation du couple gaz moyen produit par au moins une 10 combustion dans un cylindre ôu" du moteur comportant p cylindres est donnée par donné par l'une quelconque des relations suivante : [Cgazo IL Yu l ak Atk +a 0 k=qu - (E5), [Cgazo t Yu ak 0k +a0 k=qu - (E6), ru 1 [Cgaz,o]u = ak -+ aO k=qu CO k (E7), ak +aO k=qu Otk (E8), _ l ak OJk + aO k=qu (E9), 15 [C z, 0 L [Cgaz,O t [Cgaz, 0 1 = ZakiAt k +a 0 k=qu Yu _ 2 [Cgaz,o] akcok + a0 k=qu (El 1), r 2 [Cgazo] u = l akAtk + a0 k=qu (E12), (El 0), 20 2910622 dans lesquelles : - [Cgaz,o]u est le couple gaz moyen produit par la combustion dans un cylindre u au cours d'un cycle de combustion, - est la durée de passage du motif Dk en face du capteur, - wk est la vitesse de passage du motif Dk en face du capteur, - est le coefficient de pondération de la vitesse wk ou de la durée de passage du motif Dk dépendant du régime moyen du moteur au premier ordre, - = est une variable dépendant du régime moyen du moteur au premier ordre. - qu et ru désignent respectivement le numéro du premier motif et le numéro du dernier motif perçus par le capteur de position au cours de la combustion du cylindre u définissant la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur associé à la combustion du cylindre u. L'invention propose également l'utilisation dans un système de contrôle 20 moteur du procédé ayant les étapes décrites précédemment, pour obtenir une indication du couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans un moteur à combustion interne sous contrôle dudit système. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture 25 de la description détaillée d'exemples de réalisation, non limitatifs, faîte en référence aux dessins annexés dans lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de mise en oeuvre du procédé d'estimation du couple selon 30 l'invention, - 8 5 10 15 2910622 - 9 - la figure 2 est une vue schématique d'un second mode mise en oeuvre du procédé d'estimation du couple selon l'invention.
5 L'invention propose un procédé d'estimation du couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans un moteur à combustion interne comportant une étape au cours de laquelle on utilise un capteur de position (2) pour détecter le déplacement des motifs d'une cible (3) solidaire d'un élément du moteur mobile en rotation (par exemple le vilebrequin du moteur), le capteur 10 délivrant un signal alternatif de fréquence proportionnelle à la vitesse de défilement des motifs de la cible (3). Dans ce procédé, on estime une valeur du couple gaz moyen selon une relation du type: Y Cgaz, o = 1 6i ak,i /'k,i + a0,i k=q dans laquelle : - Cgaz,o est le couple gaz moyen produit par au moins une combustion du moteur, - Nk,i est une fonction dépendant d'au moins une grandeur caractéristique du déplacement de l'élément du moteur mobile en rotation (5), - ak ti est un coefficient de pondération de la grandeur /-'k,i, dépendant d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur, - a0 est une variable dépendant au moins d'un paramètre de fonctionnement du moteur, - q et r désignent respectivement le numéro du premier motif de la cible et le numéro du dernier motif de la cible perçus par le capteur de position définissant une fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur, 15 20 25 2910622 -10- - 6 est un coefficient de pondération, La fenêtre angulaire d'analyse correspond au nombre et aux numéros des motifs perçus par le capteur pour calculer le couple gaz moyen du moteur. Ce 5 nombre dépend de la forme des motifs de la cible du capteur de position et en particulier de la présence ou de l'absence d'un ou de plusieurs motifs de formes différentes des autres, ou d'un ou de plusieurs motifs manquants. Pour connaître le couple gaz moyen produit par la combustion dans un 10 cylindre du moteur, r et q définissent de manière préférée une fenêtre angulaire correspondant à la phase de combustion du cylindre. Par exemple, un demi-tour moteur pour un moteur 4 cylindres, correspond au passage de la position du point mort haut (passage du motif numéro q en 15 face du capteur de position) à la position point mort bas (passage du motif numéro r en face du capteur de position) du piston du cylindre. Le déplacement du piston correspond à la phase de combustion du cycle thermodynamique associé au cylindre considéré.
20 Cette fenêtre angulaire peut cependant être supérieure ou inférieure à la fenêtre angulaire d'une phase de combustion dans un cylindre. Elle dépendra des caractéristiques du moteur (nombre de cylindres, moteur en ligne, en V, à plat) et de la sensibilité recherchée.
25 Ainsi, pour tenir compte des combustions tardives la fenêtre angulaire d'analyse peut être supérieure à la fenêtre angulaire de la phase de combustion du cycle thermodynamique pour mesurer le couple associé à un cylindre. 2910622 -11- Pour connaître le couple gaz moyen d'un moteur, r et q définissent de manière préférée une fenêtre angulaire englobant un nombre entier de phases de combustion des cylindres qui composent le moteur.
5 Ainsi, dans le cas particulier d'un moteur à 4 cylindres et si la cible est symétrique et périodique, la relation entre r et q est la suivante : r - q = s (N /2), - s étant le nombre de combustions considérées et N le nombre de motifs que compte la cible.
10 Si la cible n'est pas symétrique alors la relation entre r et q devient : r-q= axN1+bxN2 - N1 le nombre entier de motifs sur un premier demi-tour du vilebrequin perçu par le capteur entre deux points morts hauts successifs et - N2 le nombre entier de motifs, sur le second demi tour entre les deux points morts hauts suivants. Alors: N1+N2=N, - N étant le nombre de motifs que compte la cible. Et : a + b = s. - s étant le nombre de combustions pris en compte pour le calcul du couple indiqué considéré.
25 On se réfère maintenant à la figure 1 qui présente un premier mode de mise en oeuvre du procédé. Le procédé 1 d'estimation du couple gaz moyen Cgaz produit par au moins une combustion du mélange air-carburant dans un moteur à combustion interne, est représenté schématiquement sur la figure. Il reçoit des informations en provenance d'un capteur magnéto-réluctant 2 fixe 30 monté en face du volant d'inertie 3 d'un moteur à combustion interne lui- 15 20 2910622 -12- même solidaire d'une cible (ici la couronne dentée 4) à N motifs (ici les dents 6). Les motifs de la cible et la cible elle-même peuvent avoir diverses formes. Le 5 capteur de position 2 peut être d'une autre technologie et peut en particulier être un capteur optique. Selon le premier mode de réalisation de l'invention, le procédé 1 de mesure du couple gaz, comporte tout d'abord une étape 7 durant laquelle le système 10 de contrôle moteur (non représenté sur les figures) réalise une mesure des durées de passage des dents du volant moteur en face du capteur magnétoréluctant 2. Le capteur 2 délivre un top à chaque passage d'un motif 6 (ici une dent). Le système de contrôle moteur compte le temps entre deux tops délivrés par le capteur à l'aide d'une horloge afin d'obtenir une durée Atk de 15 passage d'un motif. La durée Atk correspond au temps qui s'écoule entre un front (montant ou descendant) du signal émis par le capteur de position 2 et le front (montant ou descendant) suivant. Le signal alternatif délivré par le capteur 2 est de fréquence proportionnelle à la vitesse instantanée du volant moteur. La durée Atk est associée au motif Dk, dans ce mode de réalisation 20 une dent, de position angulaire 8k, de largeur angulaire A8k de la cible volant moteur. A l'étape 8, le système de contrôle moteur estime la valeur d'un couple gaz moyen à partir des mesures de durées angulaires instantanées 24 obtenues 25 à chaque impulsion du capteur de position ou échantillonnées par le système de contrôle moteur au moyen du capteur 2, grâce la relation: Cgaz,o = Y ak Atk + ao k=q 30 dans laquelle : 2910622 -13-Cgaz,o est le couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans le moteur, _ At est la durée instantanée de passage du motif Dk en face du capteur de position, 5 _ ',est un coefficient de pondération de la durée associé au motif Dk dépendant du régime moyen du moteur au premier ordre, _ <: , est une variable dépendant du régime moyen du moteur au premier ordre, - q et r désignent respectivement le numéro du premier motif et le 10 numéro du dernier motif perçus par le capteur de position et caractérisent la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur. Plus précisément : - q est le numéro du premier motif pris en compte pour le calcul du 15 couple développé par un ou plusieurs cylindres du moteur et définissant le début de la fenêtre angulaire d'analyse du couple moteur et, - r est le numéro du dernier motif pris en compte pour le calcul du couple développé par un ou plusieurs cylindres du moteur et 20 définissant la fin de la fenêtre angulaire d'analyse du couple moteur. En particulier, q et r sont des numéros de motif de la cible comportant N motifs. q et r peuvent être supérieurs à N, en fonction du nombre de combustions, s, pris en compte pour le calcul du couple indiqué. q et r 25 désignent alors le nombre de motifs défilant devant le capteur. Dans le cas particulier d'un mode de réalisation pour un moteur 4 cylindres, comportant un capteur de position composé d'une cible symétrique par rapport à un de ses diamètres : 30 - r est le numéro de la dent tel que : 10 2910622 -14- La fenêtre angulaire comprise entre le motif numéro q et le motif numéro r englobe donc un nombre entier de points morts hauts. Elle comptabilise ainsi 5 un nombre entier de combustions. "s" est un entier représentant le nombre de combustions prises en compte dans le calcul du couple gaz moyen. Plus s est important et plus la valeur obtenue par le couple gaz moyen est précise. Grâce au procédé selon l'invention, il est possible (à l'étape 8) d'estimer le couple gaz moyen développé par un cylindre u d'un moteur comportant p cylindres, selon une équation du type: [Cgaz, l - Yu ak Atk + ao (E5) 15 20 25 k=4u - [Cgaz,o]u est le couple gaz moyen du cylindre u au cours d'un cycle de combustion, - !: est la durée instantanée de passage du motif Dk en face du capteur de position, - est le coefficient de pondération de la durée du motif Dk dépendant du régime moyen du moteur au premier ordre, - :: est une variable dépendant du régime moyen du moteur au premier ordre, - qu et ru désignent respectivement le numéro du premier motif et le numéro du dernier motif perçus par le capteur de position au cours de la combustion du cylindre u. qu et ru définissent les bornes de la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur associé à la combustion du cylindre u. 2910622 - 15 - Pour un moteur 4 cylindres en ligne et pour une cible en forme de couronne dentée, un mode de réalisation consiste à définir qu et ru de la façon suivante : - qu est le numéro de la première dent suivant un point mort haut lié à la phase de combustion du cylindre u du moteur - ru est le numéro de la dernière dent avant le point mort bas lié à la fin de la phase de combustion du cylindre u. En particulier : N étant le nombre de dents de la couronne dentée si la couronne dentée est symétrique par rapport à un de ses diamètres. Un autre mode de réalisation pour un moteur 4 cylindres en ligne ayant une cible en forme de couronne dentée, consiste à définir qu et ru de la façon 15 suivante : - qu est le numéro de la nu eme dent avant le point mort haut lié à la phase de combustion du cylindre u du moteur. qu définit alors le début d'une fenêtre angulaire qui commence quelques degrés à quelques dizaines de degrés avant le point mort haut lié à la phase de combustion du cylindre u. - ru est le numéro de la nr eme dent après le point mort bas lié à la fin de la phase de combustion du cylindre u. ru définit alors la fin de la fenêtre angulaire qui finit quelques degrés à quelques dizaines de degrés après le point mort bas lié à la phase de combustion du cylindre u. On a alors ru - qu > N/2 N étant le nombre de dents de la couronne dentée si la couronne dentée est symétrique. 5 10 20 25 2910622 - 16 - Les durées Atk et les angles Aek associés aux motifs Dk de la cible peuvent êtres quelconques. En particulier, le calcul du couple indiqué, ainsi réalisé n'est pas affecté par : - des défauts angulaires de la cible, - des problèmes de faux rond, - la taille des motifs (taille de la dent longue pour une cible ayant une forme de roue dentée), - les défauts de l'électronique de filtrage du signal en provenance du capteur (déphasage des fronts après une dent longue) - les problèmes de torsion et de flexion du vilebrequin, car il intègre la prise en compte de ces défauts dans les coefficients ak. Les coefficients ak et ao sont dépendants, au premier ordre, du régime 15 moyen du moteur. Une cartographie ou une fonction dépendante du régime pour le calcul des coefficients ak est donc nécessaire. Il est également possible de faire dépendre les coefficients ak et ao des paramètres du moteur (taux d'EGR, nombre d'injections, phasage des 20 injections, quantité de carburant injecté, températures de l'air en sortie compresseur, température des gaz brûlés à l'échappement, température des gaz recyclés EGR, température d'eau, température d'huile, température avant-turbine, pression dans le collecteur d'admission ou dans le collecteur d'échappement...).
25 Une bonne mise au point de ces coefficients, les rend indépendants de ces derniers paramètres. En se référant à présent à la figure 2, un autre mode de réalisation de la 30 présente invention va être détaillé. 5 10 2910622 - 17 - Le procédé 11 d'estimation du couple gaz moyen Cgaz produit par au moins une combustion du mélange air-carburant dans un moteur à combustion interne, selon l'invention est représenté schématiquement sur la figure 2. Il reçoit des informations en provenance d'un capteur de position comportant 5 un capteur magnéto-réluctant 2 fixe, monté en face du volant d'inertie 3 du moteur lui-même solidaire d'une cible (ici couronne dentée 4) à N motifs (ici les dents 6). Les motifs de la cible et la cible elle-même peuvent avoir diverses formes. En outre, le capteur de position peut être d'une autre technologie et peut en particulier être un capteur optique.
10 Le procédé 11 de mesure du couple gaz, comporte tout d'abord une étape 17 durant laquelle le système de contrôle moteur mesure des durées Atk Les durées Atk sont obtenue de la même manière que dans le mode de réalisation précédent. La durée Atk est associée au motif Dk de position 15 angulaire 8k, de largeur angulaire A8 k de la cible volant. Toujours à l'étape 17, la vitesse angulaire Wks associée au motif Dk est alors obtenue par inversion de la durée Atk comme l'exprime l'équation: 20 A l'étape 18 le système de contrôle moteur réalise l'estimation du couple gaz moyen Cgaz, o grâce aux vitesses instantanées wk. avec la relation : - r Cgaz,O 1 ak ck + ao k=q dans laquelle : - Cgaz,o est le couple gaz moyen produit par au moins une combustion 25 du moteur, - wk est la vitesse instantanée du motif Dk, - îk est un coefficient de pondération de la vitesse du motif Dk, 2910622 -18- _ :4 est une variable dépendant du régime moyen du moteur au premier ordre, - q et r désignent respectivement le numéro du premier motif et le numéro du dernier motif perçus par le capteur de position 2 et définissent la 5 fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur. Plus précisément : - q est le numéro du premier motif pris en compte pour le calcul du couple développé par un ou plusieurs cylindres du moteur et définissant le début de la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur. 10 - r est le numéro du dernier motif pris en compte pour le calcul du couple développé par un ou plusieurs cylindres du moteur et définissant la fin de la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur. En particulier : q et r sont des numéros de motif de la couronne dentée. La couronne 15 dentée comportant N motifs, q et r peuvent être supérieurs à N, en fonction du nombre de combustions, s, pris en compte pour le calcul du couple indiqué q et r désignent alors le nombre de motifs défilant devant le capteur. Dans le cas particulier d'un mode de réalisation pour un moteur 4 cylindres, 20 comportant un capteur de position composé d'une cible symétrique par rapport à un de ses diamètres : - r est le numéro de motif tel que : N rWr 25 La fenêtre angulaire comprise entre le motif numéro q et le motif numéro r englobe donc un nombre entier de points morts hauts. Elle comptabilise ainsi un nombre entier de combustions. 2910622 -19- "s" est un entier représentant le nombre de combustions prises en compte dans le calcul du couple indiqué. Plus s est important et plus la valeur obtenue par le couple indiqué moyen est précise.
5 En particulier, il est ainsi possible d'estimer le couple gaz moyen développé par le cylindre "u" d'un moteur comportant p cylindres, selon l'équation: - Yu [CgazO]u = l ak C0k + ao (E6) k=4u dans laquelle : [Cgaz,o]u est le couple gaz moyen du cylindre u au cours d'un cycle de 10 combustion - wk est la vitesse instantanée du motif Dk - ak est un coefficient de pondération de la vitesse associé au motif Dk dépendant du régime moyen du moteur au premier ordre, est une variable dépendant du régime moyen du moteur au premier 15 ordre. qu et ru désignent respectivement le numéro du premier motif et le numéro du dernier motif perçus par le capteur de position au cours de la combustion du cylindre u. qu et ru caractérisent la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur associé à la combustion du cylindre u.
20 Pour un moteur 4 cylindres en ligne comportant une cible ayant la forme d'une couronne dentée, un mode de réalisation consiste à définir qu et ru de la façon suivante : - qu est le numéro de la première dent suivant un point mort 25 haut lié à la phase de combustion du cylindre u du moteur - ru est le numéro de la dernière dent avant le point mort bas lié à la fin de la phase de combustion du cylindre u En particulier : 2910622 - 20 - - N étant le nombre de dents de la couronne dentée si la couronne dentée est symétrique par rapport à un de ses diamètres.
5 Un autre mode de réalisation pour un moteur 4 cylindres en ligne comportant une couronne en forme de roue dentée, consiste à définir qu et ru de la façon suivante : -qu est le numéro de la nu eme dent avant le point mort haut lié à la phase de combustion du cylindre u du moteur. qu définit alors le début d'une fenêtre angulaire qui commence quelques degrés à quelques dizaines de degrés avant le point mort haut lié à la phase de combustion du cylindre u. - ru est le numéro de la nr eme dent après le Point Mort bas lié à la fin de la phase de combustion du cylindre u. ru définit alors la fin de la fenêtre angulaire qui finit quelques degrés à quelques dizaines de degrés après le point mort bas lié à la phase de combustion du cylindreu. On a alors ru - qu > N/2. - N étant le nombre de dents de la couronne dentée si la couronne dentée est symétrique. Le calcul du couple gaz moyen selon l'invention présente des avantages. En effet, les angles 8k des dents Dk de la cible volant peuvent êtres quelconques. En particulier, le calcul du couple indiqué, ainsi réalisé n'est pas affecté par : 25 - des défauts angulaires de la cible, - des problèmes de faux rond, - la taille de la dent longue, - les défauts de l'électronique de filtrage du signal du capteur (déphasage des fronts après un dent longue), 30 car il intègre la prise en compte de ces défauts dans les coefficients ak 10 15 20 2910622 -21 - Les coefficients ak et ao sont dépendants, au premier ordre, du régime moyen du moteur wo. Une cartographie ou une fonction dépendant du régime pour le calcul des coefficients ak est donc nécessaire.
5 Il est également possible de faire dépendre les coefficients ak et ao des paramètres du moteur (taux d'EGR,, nombre d'injections, phasage des injections, quantité de carburant injecté, températures de l'air en sortie compresseur, température des gaz brûlés à l'échappement, température des gaz recyclés EGR, température d'eau, température d'huile, température 10 avant-turbine, pressions dans le collecteur d'admission ou dans le collecteur d'échappement). Une bonne mise au point de ces coefficients, les rend indépendants de ces derniers paramètres, ce qui est un avantage de l'invention. Selon d'autres modes de réalisation , l'estimation_de la valeur moyenne du couple gaz réalisé à l'étape 8 ou à l'étape 18 est donné par l'une quelconque de relations suivantes : 15 r = ak + a0 k=q COk (E13), Cgaz, 0 20 Ou r 1 Cgaz,O ak At + a0 k=q k (E14), Ou r Cgaz,O = ak ~k + a0 k=q (E15), Ou 25 Cgaz0 = ak iAt k + a0 kq (E16), 2910622 - 22 - Ou Cgaz,o r =akwk2+ao k=q (El 7), Ou r 2 Cgaz,O = akztk + ao k=q 5 (E18), Ou par la combinaison des relations précédentes pour donner une relation du type : / r 10 Cgaz 0 = akAtk + ao + akCëk + ao k=q k=q (E20), Ou Cgazo = akAt k + a kq + a' Atk 0 (E21), 1 kq 15 Atk+a kq kq 1 / r = ak Cëk + ao + I ak k=q k=q ck 1 + ao (E22), (E23), Ou / r Cgaz,0 = akWk + a0 + ak At + a0 k=q k=q k (E24), Ou / r 20 Cgaz 0 = l akAtk + a0 + 1 akAtk2 + a0 k=q k=q (E25), 2910622 Ou Cgaz,0 Ou Cgaz,0- 23 - / r ak Otk + ao + 1 ak 2 + ao k=q k=q / r = ak Otk + a0 + akAtk2 + a (E26), 5 k=q k=q (E27), Ou r =Irakw +ao+ak Cëk +ao k=q k=q r =Irak F)k +a0+akCëk2+a k=q k=q Ou Cgaz,0 Ou Cgaz,0 (E28), (E29), Ou Cgaz,0 r _ akAtk +a0 +ak Cëk + k=q k=q (E31), / r _ I ak Ork + a0 + ak Cëk 2 + a0 Cgaz,0 / r =~akCëk +a0+~akCëk2 +ao k=q k=q (E30), 10 Cgaz,0 Ou 15 k=q k=q (E32), / r Cgaz,0 = ak Otk + ao + ak 0k 2 + ao k=q k=q (E33), Ou / r Cgaz,O = ak Ot k + a0 + lak Cëk + a0 k=q k=q (E34), Ou 2910622 - 24 - / r Cgaz,O akztk2 + a0 + akCëk2 + a0 k=q k=q (E35), Ou / 1 r Cgaz,O = ak At + aO + ak F)k + a k=q k k=q (E36), Ou / r 1 Cgaz,O = ak Otk + a0 + ak + a0 k=q k=q (E37), Ou / 1 r 1 - 2 Cgaz,O = ak + a0 + ak Cëk + a0 k=q Atk k=q (E38), Ou / r 1 10 Cgaz 0 = ak Atk 2 + a0 + 1 ak 1 + a0 k=q k=q CO k (E39), Ou / 1 r 1 - 2 Cgaz,O = ak + a0 + ak Cëk + a0 k=q Atk k=q (E40), dans lesquelles : - Cgaz,o est le couple gaz moyen du moteur. - Atk est la durée de passage du motif Dk en face du capteur. -wk est la vitesse instantanée du motif Dk - .:,,, et ak sont des coefficients de pondération des fonctions dépendant des grandeurs caractéristiques du mouvement de rotation. Ces coefficients sont euxmêmes dépendants Ou 5 15 20 5 10 2910622 - 25 - d'au moins une grandeur caractéristique du fonctionnement du moteur comme le régime moyen du moteur, - ti et ao'sont des variables dépendant d'au moins une grandeur caractéristique du fonctionnement du moteur comme le régime moyen du moteur. q et r désignent respectivement le numéro du premier motif de la cible et le numéro du dernier motif de la cible perçus par le capteur de position et définissant une fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur. Selon d'autres modes de réalisation , l'estimation du couple gaz moyen développé par un cylindre "u" du moteur comportant p cylindres à l'étape 8 ou 18, peut être donnée par l'une quelconque des relations suivantes : 15 ou 1 o [Cgazo J = ak + a0 k=qu Otk ou [Cgazo u 1 = l ak Cëk + a0 k=qu ou ru 20 [Cgazo 1 = ak "\/Ot k + a0 kû, (E44), ou [Cgazo = ak 60k + a0 k=qu (E45), ou 10 2910622 - 26 - ru [Cgazo = ak At 2 k + ao k=qu (E46), ou par la combinaison des relations précédentes pour donner une relation du type : Yu 5 [Cga0 ]u = ak Otk + a0 + ak Cëk + a0 k=qu k=qu ou i Yu ru [Cgazo 1 = ak Otk + a0 + ak + a0 k=qu k=qu Otk (E48), [Cgazo Ju = ak Otk + a0 + ak + a0 k=qu k=qu 0k (E49), OU (E47), ou j ru ru 1 [Cgazo IL OU Yu ru ak Cëk + a0 + ak + ao k=qu k=qu 0k (E5O), [Cgazo IL ru ru 1 akCëk+aO+ak +ao k=qu k=qu Atk (E51), [Cgazo IL ru ru ak Otk + a0 + ak Otk 2 + ao k=qu k=qu (E52), ru ru akztk + a0 + ak Otk + a0 k=qu k=qu (E53), ou 2910622 -27- Yu Yu ak Otk + a0 + ak Atk k=qu k=qu (E54), Yu Yu ak Cëk + a0 + ak Cëk + ao k=qu k=qu (E55), Yu Yu ak Otk + a0 + ak 0k 2 k=qu k=qu Yu Yu akAtk + a0 + akwwk2 + a0 k=qu k=qu ou 15 [ ] 11 ou [Cgazo ]u Yu Yu ak Ft) k + a0 + ak wk 2 + ao k=qu k=qu (E56), Yu +a0+1akwk2+ao k=qu (E57), ru ru 1 akAtk + a0 + 1 ak Cëk + ao [C gaz, 10 k=qu k=qu (E58), [Cgazo ]u ou [Cgazo ]u [Cgazo ]u ou [Cgazo ]u (E59), (E60), (E61), Yu Yu lakAtk2 + a0 + lak ck 2 +a 0 k=qu k=qu (E62), 2910622 - 28 - ou [Cgazo 1 ou Yu 1 ru = ak 1 +ao + ak Cëk +ao k=qu Atk k=qu (E63), ff ru Yu 1 LCgaz 0 = ak Otk + a0 + ak + a0 k=qu k=qu ou ru j ru 1 2 Cgaz,0 = lak At k a0 + ak 6ëk + a0 k=qu k k=qu (E65), ru Yu = akOtk2 + a0 + È ak + ao k=qu k=qu 60k ru j ru 10 [Cgazo]u = ak 1 + a0 + ak wk 2 + a0 k=qu Atk k=qu dans lesquelles : [Cgaz,o]u est le couple gaz moyen du cylindre u au cours d'un cycle de combustion - Otk est la durée de passage du motif Dk en face du capteur. wk est la vitesse instantanée du motif Dk - . et ak sont des coefficients de pondération des fonctions dépendant des grandeurs caractéristiques du mouvement de rotation. Ces coefficients sont eux-mêmes dépendant d'au moins une grandeur caractéristique du fonctionnement du moteur comme le régime moyen du moteur 5 (E64), (E66), (E67), 15 20 2910622 -29- - e k, et ao'sont des variables dépendant d'au moins une grandeur caractéristique du fonctionnement du moteur comme le régime moyen du moteur. - qu et ru désignent respectivement le numéro du premier 5 motif et le numéro du dernier motif perçue par le capteur de position au cours de la combustion du cylindre u définissant la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur associé à la combustion du cylindre u.
10 Le procédé selon l'invention permet d'estimer le couple gaz moyen avec une grande précision. Ainsi, il est possible d'atteindre une précision avec un risque d'erreur inférieur à 1 %. Le procédé selon l'invention peut-être utilisé dans de nombreuses stratégies 15 de contrôle moteur. En particulier il peut être utilisé pour estimer et corriger les caractéristiques du débit des injecteurs d'un moteur à combustion interne ou pour détecter le fonctionnement anormal de bougie de préchauffage.
Claims (11)
1) Procédé d'estimation du couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans un moteur à combustion interne, ledit procédé comportant une étape au cours de laquelle on utilise un capteur de position (2) pour détecter le déplacement des motifs (6) d'une cible (4) solidaire d'un élément du moteur mobile en rotation, ledit capteur délivrant un signal alternatif de fréquence proportionnelle à la vitesse de défilement des motifs (6) de la cible (4), le procédé étant caractérisé en ce que l'on estime une valeur du couple gaz moyen selon une relation du type: Cgaz,o = â'i Y ak,i /`'k,i + a0,i k =q 20 25 dans laquelle : - Cgaz,o est le couple gaz moyen produit par au moins une combustion du moteur, - fk,i est une fonction dépendant d'au moins une grandeur caractéristique du déplacement de l'élément du moteur mobile en rotation, - est un coefficient de pondération de la grandeur fik,i , dépendant d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur, - a0 est une variable dépendant au moins d'un paramètre de fonctionnement du moteur, - q et r désignent respectivement le numéro du premier motif de la cible et le numéro du dernier motif de la cible perçus par le capteur de position définissant une fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur, - 6 est un coefficient de pondération. 2910622 -31-
2) Procédé d'estimation du couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans un moteur à combustion interne selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une étape (7) de mesure de la durée correspondant au temps qui s'écoule entre un 5 front, montant ou descendant, du signal émis par le capteur et le front, montant ou descendant, suivant, signal provoqué par le passage d'un motif de la cible en face du capteur (2).
3) Procédé d'estimation du couple gaz moyen produit par au moins une 10 combustion dans un moteur à combustion interne selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte une étape (17) de calcul de la vitesse angulaire instantanée w(t) de l'élément mobile en rotation du moteur à partir de la mesure de durées de passage de motif correspondant au temps qui s'écoule entre un 15 front, montant ou descendant, du signal émis par le capteur de position (2) et le front, montant ou descendant suivant, provoqué par le passage en face de du capteur (2) d' un motif Dk, selon la relation: où: Aek est la largeur angulaire du motif Dk de la cible.
4) Procédé d'estimation du couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans un moteur à combustion interne selon la revendication 2 ou la revendication 3 caractérisé en ce que la grandeur caractéristique fk; est une fonction de et/ou de mi .
5) Procédé d'estimation du couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans un moteur à combustion interne selon la 2910622 - 32 -revendication précédente caractérisé en ce que l'estimation du couple gaz moyen produit par le moteur est donnée la relation : Cgaz 0 = ak At k + ao 5 dans laquelle : k=q (E2) - Cgaz,o est le couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans le moteur, _ ;ta, est la durée instantanée de passage du motif Dk en face du 10 capteur de position, _ >ï est un coefficient de pondération de la durée associé au motif Dk, dépendant du régime moyen du moteur au premier ordre, w est une variable dépendant du régime moyen du moteur au premier ordre, 15 - q et r désignent respectivement le numéro du premier motif et le numéro du dernier motif perçus par le capteur de position et caractérisent la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur.
6) Procédé d'estimation du couple gaz moyen produit par au moins une 20 combustion dans un moteur à combustion interne selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'estimation du couple gaz moyen produit par le moteur est donnée la relation : r C= [yak GJk +a gaz,O 0 k=q 25 dans laquelle : - Cgaz,o est le couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans le moteur, - wk est la vitesse instantanée du motif Dk, (E3) 2910622 - 33 - _ est un coefficient de pondération de la durée associé au motif Dk, dépendant du régime moyen du moteur au premier ordre, _ i; est une variable dépendant du régime moyen du moteur au premier ordre, 5 - q et r désignent respectivement le numéro du premier motif et le numéro du dernier motif perçue par le capteur de position et caractérisent la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur.
7) Procédé d'estimation du couple gaz moyen produit par au moins une 10 combustion dans un moteur à combustion interne selon la revendication 4 caractérisé en ce l'estimation du couple gaz moyen produit par un cylindre "u" du moteur comportant p cylindres est donnée par une relation du type: [Cgazo = ii Yu /~ ak,i 1 k,i + ao,i k=qu (E4) 15 20 25 dans laquelle : -[Cgaz,o]u est le couple gaz moyen du cylindre u au cours d'un cycle de combustion, - Nk,i est une fonction de < et/ou de atk. respectivement durée et vitesse de passage du motif Dk en face du capteur. - ak,; est un coefficient de pondération de la durée associé au motif Dk, dépendant au moins d'un paramètre de fonctionnement du moteur - a0 est une variable dépendant au moins d'un paramètre de fonctionnement du moteur, - qu et ru désignent respectivement le numéro du premier motif et le numéro du dernier motif perçus par le capteur de position (2) au cours de la combustion du cylindre u 2910622 - 34 - définissant la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur associé à la combustion du cylindre u. - 6 est un coefficient de pondération. 5
8) Procédé d'estimation du couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans un moteur à combustion interne selon la revendication 5 ou la revendication 7 caractérisé en ce que l'estimation du couple gaz moyen produit par un cylindre "u" du moteur comportant p cylindres est donnée par la relation : [Cgazo ru ak Atk + ao k=4u 10 - (E5) 15 20 25 dans laquelle : - [Cgaz,o]u est le couple gaz moyen du cylindre u au cours d'un cycle de combustion, - bu est la durée de passage du motif Dk en face du capteur, - est un coefficient de pondération de la durée associé au motif Dk dépendant du régime moyen du moteur au premier ordre, - est une variable dépendant du régime moyen du moteur au premier ordre, - qu et ru désignent respectivement le numéro du premier motif et le numéro du dernier motif perçus par le capteur de position au cours de la combustion du cylindre u définissant la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur associé à la combustion du cylindre u,
9) Procédé d'estimation du couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans un moteur à combustion interne selon la 2910622 -revendication 6 ou la revendication 7 caractérisé en ce que l'estimation du couple gaz moyen produit par un cylindre u du moteur comportant p cylindres est donné par la relation : [Cgaz, 0J ak 0k + a0 k=qu - (E6) 5 dans laquelle : - [Cgaz,o]u est le couple gaz moyen du cylindre u au cours d'un cycle de combustion, - wk est la vitesse de passage du motif Dk en face du capteur, - est le coefficient de pondération de la vitesse du motif Dk dépendant au moins d'un paramètre de fonctionnement du moteur, -est une variable dépendant au moins d'un paramètre de fonctionnement du moteur, - qu et ru désignent respectivement le numéro du premier motif et le numéro du dernier motif perçus par le capteur de position au cours de la combustion du cylindre u définissant la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur associé à la combustion du cylindre u. 20
10)Procédé d'estimation du couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans un moteur à combustion interne selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'estimation du couple gaz moyen produit par un cylindre u du moteur comportant p cylindres est donné par l'une quelconque des relations suivantes: Yu 1 [Cgazo]u = ak + aO k=qu ~k (E7) 10 15 25 ou 2910622 -36- Yu = ak +ao k=qu Atk [Cgazo ~u (E8) ou ou 5 [Cgazo ~u ou [Cgazo ~u Yu = ak Cëk +ao k qu (E9) Yu = ak VATk + a0 k=qu (El0) Yu = akCk2 + a0 k=qu (El 1) [Cgazo Ju ou 10 15 20 Yu [Cgazo lu = lakAtk2 + ao k=qu (E12) dans lesquelles : - [Cgaz,o]u est le couple gaz moyen du cylindre u au cours d'un cycle de combustion, - wk est la vitesse de passage du motif Dk en face du capteur. - I, est la durée de passage du motif Dk en face du capteur, - est un coefficient de pondération de la vitesse wk ou de la durée 4 du motif Dk dépendant au moins d'un paramètre de fonctionnement du moteur, 2910622 -37- - c ,est une variable dépendant au moins d'un paramètre de fonctionnement du moteur, - qu et ru désignent respectivement le numéro du premier motif et le numéro du dernier motif perçus par le capteur de 5 position au cours de la combustion du cylindre u définissant la fenêtre angulaire d'analyse du couple du moteur associé à la combustion du cylindre u.
11) Utilisation dans un système de contrôle moteur du procédé selon l'une 10 quelconque des revendications précédentes pour obtenir une indication du couple gaz moyen produit par au moins une combustion dans un moteur à combustion interne sous contrôle dudit système.
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