FR2927662A1 - Dispositif et procede d'estimation de la temperature d'un composant dans un compartiment moteur, en particulier lors du demarrage moteur. - Google Patents

Abstract

Dispositif d'estimation de la température d'un composant logé dans le compartiment du moteur à combustion d'un véhicule automobile refroidi par une circulation de liquide de refroidissement, comprenant des moyens pour déterminer l'évolution de la température du liquide de refroidissement après arrêt du moteur et des moyens pour évaluer la durée écoulée depuis l'arrêt du moteur. Le dispositif comporte en outre des moyens pour estimer la température du composant à partir d'une valeur de température du composant au moment de l'arrêt du moteur et d'une variable de température qui tend vers la température du liquide de refroidissement lorsque la durée écoulée depuis l'arrêt du moteur tend vers l'infini.

Description

DEMANDE DE BREVET B07-3923FR - AxC/EVH

Société par actions simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Dispositif et procédé d'estimation de la température d'un composant dans un compartiment moteur, en particulier lors du démarrage moteur Invention de : RECOUVREUR Philippe TIGRINE Olivier Dispositif et procédé d'estimation de la température d'un composant dans un compartiment moteur, en particulier lors du démarrage moteur La présente invention est relative à l'estimation de la température d'un composant quelconque logé dans le compartiment moteur d'un véhicule automobile comportant un moteur à combustion, (en particulier lors du démarrage moteur), refroidi par une circulation liquide de refroidissement.

La gestion du fonctionnement d'un moteur à combustion interne à partir de la mesure d'un certain nombre de paramètres de fonctionnement par différents capteurs et de la commande de différents actionneurs, se fait en appliquant des lois de commande sous forme de stratégies logicielles utilisant des paramètres de caractérisation ou de calibration du moteur mémorisés dans un calculateur embarqué dans le véhicule automobile et généralement appelé Unité de Contrôle Electronique (UCE). Les stratégies logicielles utilisées nécessitent de connaître certaines grandeurs physiques et notamment la température de différents composants se trouvant dans le compartiment moteur. Pour des raisons de gain de place, d'économie et de robustesse, on remplace fréquemment des capteurs de température par des dispositifs d'estimation de la température. On peut ainsi obtenir une information à un endroit où il n'est pas possible d'implanter un capteur de température. On peut également surveiller le fonctionnement d'un capteur existant ou d'un composant du moteur. Ces différentes estimations permettent de générer des lois de contrôle et de commande pour la gestion du fonctionnement du moteur. Afin de compléter les modèles de température qui peuvent éventuellement être mémorisés dans l'unité de contrôle électronique, il convient cependant de pouvoir définir un modèle de température initiale au redémarrage du moteur après un arrêt, pour les différents composants dont la température doit être déterminée. Il n'existe généralement pas de modélisation de la température initiale des différents éléments se trouvant dans le compartiment moteur. Or, l'ignorance de ces valeurs initiales de température peut s'avérer néfaste pour la mise en oeuvre d'un modèle d'évolution de la température d'un composant, et peut induire de graves erreurs de modélisation, en particulier pendant les premières minutes suivant le démarrage du moteur. I1 est donc important de pouvoir effectuer une estimation correcte de la température initiale de n'importe quel composant se trouvant logé dans le compartiment du moteur à combustion. Pour effectuer cette estimation, on choisit généralement de manière arbitraire la température initiale des différents composants. Selon le composant étudié, on imposera alors à un modèle de température, une température initiale correspondant à la température de l'air extérieur ou à la température de l'eau de refroidissement au moment du démarrage du moteur. On peut également choisir une température intermédiaire comprise entre ces deux valeurs, la détermination d'une telle température intermédiaire étant laissée à l'appréciation du concepteur de la stratégie en question. Une telle approche entraîne des erreurs qui peuvent être importantes, en particulier pendant les premières minutes suivant le redémarrage du moteur après un arrêt de durée plus ou moins courte. La demande de brevet japonais JP 2006/057 581 (Toyota) décrit un dispositif d'estimation de la température initiale d'une soupape d'admission pour un moteur à combustion interne. Pour parvenir à cette estimation, il est suggéré de procéder à un bilan thermique spécifique de la soupape d'admission. On obtient ainsi une estimation efficace mais limitée au composant spécifique que constitue cette soupape d'admission. I1 n'est donc pas possible de mettre en oeuvre un tel procédé pour tout composant se trouvant logé dans le compartiment moteur, car cela nécessiterait de déterminer pour chaque composant un bilan thermique spécifique. La demande de brevet japonais JP 2005/207 297 décrit un dispositif d'estimation de la température de l'huile de lubrification d'un moteur thermique. Dans ce document, il est préconisé de déterminer la température de l'huile lors d'un redémarrage du moteur après un arrêt, à partir de la température du liquide de refroidissement du moteur prise comme température de référence et en tenant compte d'une valeur constante qui doit être ajustée directement par un essai sur le véhicule. La relation utilisée pour la détermination de la température de l'huile lors du redémarrage du moteur suppose cependant une relation linéaire entre la température de l'huile et la température du liquide de refroidissement. Si une telle relation linéaire est généralement correcte pour l'huile de lubrification qui se trouve à l'intérieur même du moteur à combustion, une telle relation n'est plus vérifiée pour d'autres éléments ou composants se trouvant logés dans le compartiment moteur, comme par exemple une vanne ou un capteur. La demande de brevet allemand DE 10-2005-023276 (ZF) décrit un procédé de détermination d'une valeur initiale de température d'un composant de véhicule automobile, dans lequel la détermination de la température initiale du composant se fait à partir de la connaissance de la durée d'arrêt du moteur entre l'arrêt et le redémarrage. Selon ce document, on utilise tout d'abord une courbe caractéristique de décroissance de la température d'un élément de référence après arrêt du moteur. Cette courbe est caractéristique d'un moteur déterminé et d'un compartiment moteur spécifique. Elle peut par exemple être établie par des mesures effectuées directement sur le véhicule. A partir de cette courbe, on déduit la durée d'arrêt du moteur. Connaissant cette durée d'arrêt, on utilise ensuite une caractéristique de décroissance de la température du composant étudié après l'arrêt du moteur. Cette courbe, qui est également spécifique au composant étudié, peut être par exemple mesurée directement sur le véhicule. On déduit alors de la durée d'arrêt précédemment déterminée, la température du composant lors du redémarrage du moteur à partir de la courbe de décroissance de la température du composant.

Cette démarche est simple à mettre en oeuvre mais ne peut pas être appliquée à tous les composants se trouvant dans un compartiment moteur. En effet, la démarche suppose que toutes les courbes de décroissance thermique tendent vers une valeur asymptotique unique qui correspond généralement à la température de l'air ambiant externe.

La demande de brevet allemand précitée ne mentionne d'ailleurs que des évolutions de température décroissante, notamment pour le composant étudié. Or, une évolution de température de composant uniquement décroissante n'est vérifiée que pour des cas d'évolution lente, c'est-à-dire aussi lente que celle de la température de référence choisie. Si par exemple c'est la température du liquide de refroidissement qui sert de référence, la décroissance de celle-ci est lente et dure plusieurs heures. La décroissance de la température d'un composant tel que la boîte de vitesses est également lente en raison de sa force d'inertie thermique liée à sa masse. Une solution proposée par la demande de brevet allemand précitée peut alors être utilisée. Cependant, si le composant dont on cherche à estimer la température présente une masse moins importante, s'il s'agit par exemple d'un capteur ou d'une vanne, l'évolution de la température est beaucoup plus rapide, la décroissance se faisant par exemple en une vingtaine de minutes après coupure du moteur. Dans certains cas, l'évolution de la température après coupure du moteur peut être tout d'abord croissante pendant un certain temps, puis décroissante. La solution proposée dans la demande de brevet allemand précitée est alors totalement inappropriée. A titre d'exemple, on pourra se référer à la figure 1 annexée, dans laquelle on a montré l'évolution de la température T en degrés C, en fonction du temps t en secondes. La courbe 1 représente une décroissance lente qui peut être par exemple celle du liquide de refroidissement, prise comme température de référence. La courbe 2 représente au contraire l'évolution de la température après coupure du moteur d'un composant tel qu'un capteur, où l'on constate tout d'abord une augmentation de température jusqu'à un maximum puis une diminution lente tendant asymptotiquement à la même valeur que la température de référence de la courbe 1. La présente invention a pour objet de permettre une estimation précise de la température initiale de n'importe quel composant se trouvant logé dans le compartiment moteur après redémarrage du moteur faisant suite à une coupure ou un arrêt. Grâce à la présente invention, il devient possible d'améliorer le contrôle du moteur par une connaissance plus exacte de la température initiale de l'ensemble des composants se trouvant dans le compartiment moteur, de façon à compléter les modèles de température des différents composants par un modèle de température initiale fiable. Dans un mode de réalisation, il est proposé un dispositif d'estimation de la température d'un composant logé dans le compartiment du moteur à combustion d'un véhicule automobile refroidi par une circulation de liquide de refroidissement. Le dispositif d'estimation comprend des moyens pour déterminer l'évolution de la température du liquide de refroidissement après arrêt du moteur, des moyens pour évaluer la durée écoulée depuis l'arrêt du moteur et des moyens pour estimer la température du composant à partir d'une valeur de température du composant au moment de l'arrêt du moteur et d'une variable de température qui tend vers la température du liquide de refroidissement lorsque la durée écoulée depuis l'arrêt du moteur tend vers l'infini.

Dans un mode de réalisation, les moyens pour évaluer la durée écoulée depuis l'arrêt du moteur utilisent l'évolution de la température du liquide de refroidissement à titre de référence. De préférence, les moyens pour déterminer l'évolution de la température du liquide de refroidissement comportent au moins deux modèles qui tiennent compte d'au moins deux phases de refroidissement distinctes, une première phase prenant en considération les échanges thermiques avec des sources chaudes présentes dans le compartiment du moteur et une deuxième phase prenant en considération les échanges thermiques avec des sources froides présentes dans le compartiment du moteur. Chaque modèle comporte généralement une constante de temps différente. Grâce à l'utilisation de ces modèles différents, on peut déterminer l'évolution de la température du liquide de refroidissement en effectuant un bilan thermique complet du compartiment moteur. On peut en effet tenir compte de la puissance thermique dégagée par l'ensemble des sources chaudes telles que le moteur à combustion lui-même et tous les éléments chauds se trouvant dans le compartiment moteur, comme la ligne d'échappement par exemple. On peut également tenir compte de la puissance thermique absorbée par l'ensemble des sources froides telles que le circuit de refroidissement du moteur, l'écoulement d'air circulant sous le capot du compartiment moteur et tous les éléments froids qui sont logés dans le compartiment moteur, comme la batterie électrique par exemple. Les moyens pour déterminer l'évolution de la température du liquide de refroidissement sont de préférence capables de déterminer un temps d'inflexion correspondant à un changement dans l'évolution de la température, ledit temps d'inflexion étant commun aux deux modèles et dépendant de l'état thermique du moteur au moment de l'arrêt du moteur. En effet, dès la coupure du moteur, certaines sources de chaleur disparaissent immédiatement et d'autres demeurent. De plus, pendant une première phase de refroidissement du compartiment moteur après la coupure du moteur, la chaleur dégagée par les différentes sources chaudes est prédominante. Au contraire, pendant une deuxième phase de refroidissement, la puissance thermique absorbée par les sources froides est prédominante. On constate donc un changement dans l'évolution de la température dans le compartiment moteur, ainsi que de la température du fluide de refroidissement du moteur, qui est une valeur de référence possible. Le temps d'inflexion est déterminé avantageusement à partir d'un enregistrement de la température de référence que constitue la température du liquide de refroidissement avant l'arrêt du moteur.

Selon un autre aspect, il est proposé un procédé d'estimation de la température d'un composant logé dans le compartiment du moteur à combustion d'un véhicule automobile refroidi par une circulation de liquide de refroidissement dans lequel on détermine l'évolution de la température du liquide de refroidissement après arrêt du moteur, on évalue la durée écoulée depuis l'arrêt du moteur et on estime la température du composant à partir d'une valeur de température du composant au moment de l'arrêt du moteur et d'une variable de température qu'on fait tendre vers la température du liquide de refroidissement lorsque la durée écoulée depuis l'arrêt du moteur tend vers l'infini. De préférence, on détermine l'évolution de la température du liquide de refroidissement à l'aide d'au moins deux modèles qui tiennent compte d'au moins deux phases de refroidissement distinctes, une première phase prenant en considération les échanges thermiques avec des sources chaudes présentes dans le compartiment du moteur et une deuxième phase prenant en considération les échanges thermiques avec des sources froides présentes dans le compartiment du moteur. On détermine avantageusement un temps d'inflexion correspondant à un changement dans l'évolution de la température, commun aux deux modèles et qui dépend de l'état thermique du moteur au moment de l'arrêt du moteur. On détermine par exemple le temps d'inflexion à partir d'un enregistrement de la température du liquide de refroidissement avant l'arrêt du moteur. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description qui va suivre, faite à partir des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente l'évolution dans le temps d'une température de référence et de la température d'un composant se trouvant logé dans le compartiment moteur d'un véhicule automobile ; - la figure 2 représente schématiquement un certain nombre de composants logés dans un compartiment moteur de véhicule automobile ainsi que les principaux éléments d'un dispositif selon l'invention ; - la figure 3 est une courbe montrant deux phases d'évolution différentes de la température du liquide de refroidissement après coupure du moteur ; et 30 - la figure 4 illustre schématiquement les principales étapes d'un procédé selon l'invention. En se référant tout d'abord à la figure 2, le compartiment moteur 1 d'un véhicule automobile permet de loger différents composants à l'intérieur. Sur la figure 2, on a représenté en particulier le moteur à combustion interne 2 avec son radiateur de refroidissement 3 qui est monté dans un circuit de refroidissement 4 dans lequel circule un fluide de refroidissement qui est par exemple de l'eau. On a également représenté schématiquement une boîte de vitesses 5, une ligne d'échappement 6 véhiculant les gaz d'échappement issus du moteur 2 ainsi que des capteurs 7, 8 associés au moteur 2 et, à titre d'exemple, une vanne 9 qui permet de commander l'admission de fluides nécessaires au fonctionnement du moteur 2. On a également représenté, à l'intérieur du compartiment moteur 1, divers composants complémentaires tels qu'une batterie électrique 10 ou un autre organe complémentaire 11. Une unité de contrôle électronique (UCE) référencée 12 reçoit différentes valeurs de paramètres du fonctionnement du moteur et en particulier une valeur de température du fluide de refroidissement mesurée par un capteur 13 dont le signal est amené à l'unité de contrôle électronique 12 par la connexion 14. L'unité de contrôle électronique 12 comprend différents modules permettant la gestion du fonctionnement du moteur à combustion 2, modules qui ne sont pas tous représentés sur la figure. On a simplement représenté un module 15 permettant la détermination de l'évolution de la température du liquide de refroidissement, un module 16 qui permet d'évaluer la durée écoulée depuis l'arrêt du moteur et un module d'estimation 17 qui reçoit par la connexion 18 une mesure de température d'un composant quelconque se trouvant dans le compartiment moteur 1, et qui est capable d'estimer la température de ce composant au moment du redémarrage du moteur. Cette valeur estimée est alors utilisée dans les différentes stratégies logicielles assurant le fonctionnement du moteur, en particulier pendant la phase de démarrage du moteur.

Le dispositif d'estimation de la température d'un composant quelconque logé dans le compartiment 1 du moteur, comprend donc tout d'abord des moyens de détermination de l'évolution d'une température de référence qui est par exemple choisie comme étant la température de l'eau de refroidissement dès l'arrêt du moteur. A partir d'un tel modèle d'évolution de température, on estime la durée d'arrêt du moteur, c'est-à-dire la durée qui s'écoule entre la coupure ou l'arrêt du moteur et son redémarrage. Cette estimation de durée se fait à partir d'une mesure de la température de référence, c'est-à-dire de la température de l'eau de refroidissement, au moment de la coupure du moteur. Enfin, le dispositif comprend des moyens pour estimer la température du composant au moment du redémarrage du moteur, à partir d'un bilan thermique complet de l'eau de refroidissement. En effet, dans un moteur à combustion interne, l'évolution de la température de l'eau de refroidissement dépend de différentes sources froides et de différentes sources chaudes. Un bilan thermique nécessite de tenir compte de l'ensemble de ces sources froides et sources chaudes. En particulier, il convient de tenir compte de la puissance thermique dégagée par la source chaude que constitue le moteur thermique lui- même et ses différentes chambres de combustion. De même, différents éléments chauds se trouvent logés dans le compartiment moteur et contribuent à la puissance thermique dégagée et contribuant à l'élévation de la température de l'eau. On citera par exemple la ligne d'échappement 6.

A titre de source froide capable d'absorber de la puissance thermique, on notera le circuit de refroidissement 4 avec son radiateur 3, l'air circulant sous le capot du compartiment moteur 1. Enfin, un certain nombre d'éléments froids logés dans le compartiment moteur 1 tels que, par exemple, la batterie électrique 10, absorbent une certaine quantité de puissance thermique et peuvent être considérés comme des sources froides contribuant à abaisser la température de l'eau de refroidissement. Au moment de la coupure où arrêt du moteur thermique qui correspond à l'arrêt du véhicule automobile, la puissance dégagée par la combustion disparaît immédiatement. I1 en est de même de la puissance absorbée par le circuit de refroidissement, soit immédiatement soit peu de temps après l'arrêt. La puissance absorbée par l'écoulement de l'air sous le capot diminue immédiatement dès que le véhicule est à l'arrêt.

En revanche, différentes sources chaudes telles que la ligne d'échappement 6 ou d'autres éléments qui ont été portés à température élevée pendant le fonctionnement du moteur, continuent à dégager une puissance thermique. De même, la puissance thermique échangée avec l'ensemble des éléments froids se trouvant dans le compartiment moteur, subsiste. Pour décrire l'évolution de la température de référence que constitue le liquide de refroidissement, pendant la phase d'arrêt du moteur thermique, on peut écrire le système d'équation suivant : dT eau = M ~ource_chaude + source dt ù froide lTeau(t=O)=Tc avec Psource chaude : Puissance provenant des éléments chauds (W) Psouree froide : Puissance provenant des éléments froids (W) M : Masse d'eau (kg) 20 Cp : Chaleur massique de l'eau (J/°C.kg) Teau : Température d'eau (°C) Te : Température de l'eau au moment de l'arrêt du moteur (°C) t : temps. La chaleur provenant des éléments chauds est prédominante 25 pendant une première phase de refroidissement du compartiment moteur. Cette première phase est représentée sur la figure 3 par la courbe notée T1(t). Cette première phase est relativement rapide, et dure depuis le temps t=O qui correspond à l'arrêt ou coupure du moteur jusqu'à un temps t=t; qui correspond à une inflexion de la courbe de variation de la 30 température. La puissance thermique absorbée par l'ensemble des éléments froids est au contraire prédominante pendant une seconde phase de (1) refroidissement du compartiment moteur, qui commence à partir du temps t=t;, c'est-à-dire à partir du temps d'inflexion. Pendant cette phase, la température de l'eau est notée T2(t) sur la figure 3. Cette seconde phase est plus longue que la précédente et dure jusqu'au refroidissement complet de l'ensemble des organes du compartiment moteur. Le système d'équation précédent peut donc se scinder en deux sous systèmes qui doivent être résolus l'un après l'autre. Le premier sous système correspond à la première phase entre les temps t=0 et t=t; : dT_T~ M Cp dt ù l source chaude 1T1(t=O)=Tc Le deuxième sous système correspond à la période de temps postérieure à t=t; : dT M Cp dt = source froide T2(t=ti)=T1(t=ti)= où Ti est la température de l'eau lorsque t=t; au moment de l'inflexion. 20 La condition T1(ti)=T2(t;)=T; permet d'assurer la continuité de la courbe au point d'inflexion où t=t;. Les deux sources de puissance Psource chaude et Psource froide peuvent s'écrire respectivement

25 Psource chaude Gl (Text ù Teau ) et Psource froide G2 (Text ù Teau ) avec G1 : conductance thermique pour l'ensemble des éléments 30 chauds (W/°C) 15 (2) (3) (4) (5) G2 : conductance thermique pour l'ensemble des éléments froids (W/°C)

Text : Température de l'air extérieur qui est la température vers laquelle converge l'ensemble des composants du compartiment moteur 5 au bout d'un temps infini.

En introduisant la notion de constantes de temps 'LI et 't2 sous la forme : Ti = M . Cp et t 2 = M Cp , les deux sous-systèmes (2) et (3) Gi G2 peuvent s'écrire dTù1 ù T (6) (T xt l) dt ti l 10 T(t=0)=T dT 1 (Tx' - T2) dt tiz (7) La (8) T(t=ti)=T(t=ti)=T solution du sous-système (6) s'écrit : t Ti =Txt +(T ù Txt)• e 15 La solution du sous-système (7) s'écrit : (9) t T - T2 T=Tt+(T avec ltil tiZ J T2 Tt+(Te T).e (10) 20 L'évolution de la température de référence qui est ici, à titre

d'exemple, la température de l'eau de refroidissement, lors de la phase

d'arrêt du moteur, telle qu'elle est représentée sur la figure 3, se

réduit ainsi à l'identification des deux constantes de temps Ti et 'L2, à

l'identification du temps d'inflexion t; et à l'enregistrement de la 25 température de référence, à savoir ici la température de l'eau de

refroidissement au moment de l'arrêt ou coupure du moteur, soit Tc.

Les constantes de temps Ti et 't2 seront généralement des valeurs constantes pour un compartiment moteur donné. Ces deux constantes peuvent donc être directement identifiées sur le véhicule automobile. I1 suffit pour cela d'enregistrer l'évolution décroissante de la température de l'eau de refroidissement lors de l'arrêt du moteur, et d'identifier cette décroissance avec les équations (8) et (9). Le temps d'inflexion ti dépend de l'état thermique du compartiment moteur lors de l'arrêt du moteur. Si la température dans le compartiment moteur n'est pas encore stabilisée lors de l'arrêt du moteur, le temps d'inflexion est constant. I1 sera noté fil. Si au contraire, la température dans le compartiment moteur est stabilisée lors de l'arrêt du moteur, le temps d'inflexion, tout en étant également constant, a une valeur différente de la valeur précédente. On notera cette nouvelle valeur t;2.

Pour faire la distinction entre ces deux valeurs, on enregistre l'évolution de la température de l'eau de refroidissement utilisée comme température de référence lorsque le moteur est en fonctionnement. Si entre deux acquisitions de cette valeur de température, on constate une forte évolution de température, on en déduit que la température dans le compartiment moteur n'est pas encore stabilisée et on utilise alors fil. Dans le cas contraire, on utilise t;2. La température de l'eau de refroidissement utilisée comme température de référence au moment de l'arrêt du moteur telle que mesurée par le capteur 13 illustré sur la figure 2, est enregistrée dans l'unité de commande électronique 12. L'évaluation de la durée d'arrêt du moteur peut être déterminée de différentes façons. Cette durée peut être déterminée directement si l'unité de contrôle électronique comporte une horloge interne qui est active lorsque le moteur est arrêté. Généralement, cependant, une telle horloge interne n'est pas présente et on déterminera alors la durée d'arrêt du moteur à partir de la décroissance de la température de référence, par exemple la température de l'eau de refroidissement, après arrêt du moteur. En effet, les équations (8) et (9) qui décrivent l'évolution de la température de l'eau de refroidissement après l'arrêt du moteur, permettent d'estimer la durée d'arrêt à partir de l'enregistrement des valeurs mesurées de la température d'eau au moment de l'arrêt du moteur d'une part, et au moment du redémarrage du moteur d'autre part. Si le redémarrage se fait entre t=O et t=t;, la durée d'arrêt sera déterminée par l'équation : _ (T ùT t) () Ata.11 rret ( T r ù Text) 1 1 où Tr est la température de l'eau de refroidissement telle que mesurée au moment du redémarrage du moteur. Si le redémarrage se fait après t=t;, la durée d'arrêt est calculée par la formule : _(T2-Txt) Atarrêt 2 (T ù T 2 r ext avec : T 2 = Text + (Te ù Text) • e tiz Dans ces conditions, la durée d'arrêt est égale à Atarrêt i lorsque Tr>ùT;. Au contraire, la durée d'arrêt est égale à Atarrêt 2 lorsque Tr<T;. L'estimation de la température du composant qui est faite dans le bloc de calcul 17 illustré sur la figure 2, se fait ensuite de manière précise à partir d'un bilan thermique complet de l'ensemble des éléments se trouvant dans le compartiment moteur et qui sont susceptibles d'agir sur la température de l'eau de refroidissement, prise à titre de référence. La température de l'eau de refroidissement étant un bon indicateur de l'état thermique du compartiment moteur, on pourra décrire l'évolution de la température de n'importe quel composant se trouvant logé dans le compartiment moteur, après l'arrêt du moteur, à (12) (13) partir de cette température d'eau de refroidissement, par le système

d'équation : [dTcomp _ . T comp) (14) où i est une constante de temps qui est identifiée directement sur le véhicule, Tcomp est la température du composant à l'instant t, et Tcomp c est la température du composant au moment de l'arrêt ou coupure du moteur, valeur qui est enregistrée dans l'unité de contrôle électronique au moment de l'arrêt du moteur. Dans cette approche, la température du composant Tcomp tend donc vers la température de l'eau T lorsque le temps t tend vers l'infini. La solution du système d'équation (14) permet la détermination de la température du composant : Tcomp =T+(Tcomp ùT).2 (15) où T est la température de l'eau de refroidissement utilisée ici comme température de référence.

Le redémarrage du moteur se produit au temps t=Atarrêt, tel que déterminé comme indiqué précédemment. La température Tcompdu composant au moment du redémarrage peut donc s'écrire : Tcomp r = Tr + Tcomp _ e ù T (Atarrêt )1 e (16) Le procédé d'estimation de la température d'un composant quelconque se trouvant dans le compartiment moteur au moment du redémarrage se fait donc comme indiqué à la figure 4. dt ti T omp (t = 0) = T omp c Dans une première étape notée 19, on détermine l'évolution d'une température de référence qui est par exemple la température de l'eau de refroidissement. Dans une deuxième étape 20, on en déduit la durée d'arrêt depuis la coupure du moteur. Enfin, l'étape 21 permet l'estimation de la température du composant au moment du redémarrage. I1 est ainsi possible de maîtriser avec précision les températures initiales, au moment du redémarrage du moteur, de n'importe quel composant se trouvant dans le compartiment moteur, ce qui rend les modèles d'évolution de la température des composants plus efficaces, en particulier dans les régimes transitoires correspondant à la phase de démarrage. I1 devient ainsi possible d'améliorer considérablement le résultat des stratégies logicielles sur les trajets de courte durée des véhicules.

La simplicité des équations utilisées permet une implantation aisée dans un calculateur embarqué dans un véhicule automobile. Si l'on utilise comme cela est préféré, la température de l'eau de refroidissement comme température de référence, il n'est pas nécessaire de prévoir des fréquences d'échantillonnage importantes, les équations thermiques régissant le comportement de l'eau de refroidissement évoluant relativement lentement. Les modèles utilisés sont donc peu gourmand en temps de calcul et peuvent être aisément implantés dans le logiciel de contrôle du moteur. Le dispositif d'estimation est simple dans sa structure, et peut être réutilisé pour toute application de contrôle et de gestion d'un moteur thermique. Bien que l'invention ait été explicitée à partir d'un exemple utilisant deux modèles avec chacun sa constante de temps (i, et 't2), on pourra également, pour certains composants, identifier un nombre plus important de constantes de temps différentes, entraînant l'utilisation de plus de deux modèles.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'estimation de la température d'un composant logé dans le compartiment du moteur à combustion d'un véhicule automobile refroidi par une circulation de liquide de refroidissement, comprenant des moyens pour déterminer l'évolution de la température du liquide de refroidissement après arrêt du moteur et des moyens pour évaluer la durée écoulée depuis l'arrêt du moteur, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens pour estimer la température du composant à partir d'une valeur de température du composant au moment de l'arrêt du moteur et d'une variable de température qui tend vers la température du liquide de refroidissement lorsque la durée écoulée depuis l'arrêt du moteur tend vers l'infini.

2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel les moyens pour évaluer la durée écoulée depuis l'arrêt du moteur utilisent l'évolution de la température du liquide de refroidissement.

3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel les moyens pour déterminer l'évolution de la température du liquide de refroidissement comportent au moins deux modèles qui tiennent compte d'au moins deux phases de refroidissement distinctes, une première phase prenant en considération les échanges thermiques avec des sources chaudes présentes dans le compartiment du moteur et une deuxième phase prenant en considération les échanges thermiques avec des sources froides présentes dans le compartiment du moteur.

4. Dispositif selon la revendication 3 dans lequel chaque modèle comporte une constante de temps différente.

5. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4 dans lequel les moyens pour déterminer l'évolution de la température du liquide de refroidissement sont capables de déterminer un temps d'inflexion correspondant à un changement dans l'évolution de la température, ledit temps d'inflexion étant commun aux deux modèles et dépendant de l'état thermique du moteur au moment de l'arrêt du moteur.

6. Dispositif selon la revendication 5 dans lequel le temps d'inflexion est déterminé à partir d'un enregistrement de la température du liquide de refroidissement avant l'arrêt du moteur.

7. Procédé d'estimation de la température d'un composant logé dans le compartiment du moteur à combustion d'un véhicule automobile refroidi par une circulation de liquide de refroidissement dans lequel on détermine l'évolution de la température du liquide de refroidissement après arrêt du moteur, on évalue la durée écoulée depuis l'arrêt du moteur, caractérisé par le fait qu'on estime la température du composant à partir d'une valeur de température du composant au moment de l'arrêt du moteur et d'une variable de température qu'on fait tendre vers la température du liquide de refroidissement lorsque la durée écoulée depuis l'arrêt du moteur tend vers l'infini.

8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel on détermine l'évolution de la température du liquide de refroidissement à l'aide d'au moins deux modèles qui tiennent compte d'au moins deux phases de refroidissement distinctes, une première phase prenant en considération les échanges thermiques avec des sources chaudes présentes dans le compartiment du moteur et une deuxième phase prenant en considération les échanges thermiques avec des sources froides présentes dans le compartiment du moteur.

9. Procédé selon la revendication 8 dans lequel on détermine un temps d'inflexion correspondant à un changement dans l'évolution de la température, commun aux deux modèles et qui dépend de l'état thermique du moteur au moment de l'arrêt du moteur.

10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel on détermine le temps d'inflexion à partir d'un enregistrement de la température du liquide de refroidissement avant l'arrêt du moteur.