FR2932534A1 - Dispositif et procede de correction des valeurs delivrees par un debitmetre equipant un moteur a combustion interne - Google Patents

Abstract

Dispositif de correction de la valeur délivrée par un débitmètre (6) installé dans la ligne d'admission d'un moteur à combustion interne (1) et soumis à des ondes de pression, le dispositif comportant des premiers moyens (43) de correction de la valeur délivrée par le capteur en fonction de ladite valeur, caractérisé en ce qu'il comporte des seconds moyens (55) de correction donnant une seconde valeur de correction de la valeur délivrée par les premiers moyens (43), la seconde valeur étant fonction du point de fonctionnement du moteur.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE CORRECTION DES VALEURS DELIVREES PAR UN DEBITMETRE EQUIPANT UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE.

L'invention concerne le domaine du contrôle des moteurs à combustion interne. Elle concerne en particulier la correction des valeurs délivrées par un débitmètre à une unité électronique de commande d'un tel moteur.

En raison de son principe de fonctionnement, un moteur thermique à combustion interne est un générateur de pulsations d'ondes de pression. Les déplacements simultanés des pistons et des soupapes d'admission et d'échappement entraînent une aspiration rythmée de la colonne d'air présente dans la ligne d'admission et un refoulement rythmé de la colonne des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement. La géométrie et les éléments composant ces lignes participent au développement d'effets acoustiques pulsés. Ainsi, les signaux délivrés par les capteurs de débit et en particulier par le débitmètre d'admission sont pulsés. Ces pulsations introduisent un biais sur la valeur moyenne du débit d'admission et doivent être compensées pour que l'information sur le débit d'admission soit correcte et puisse être utilisée par l'unité de commande électronique pour le contrôle du moteur.

La figure 1 présente un ensemble de courbes donnant le débit mesuré par un débitmètre installé dans un conduit d'admission d'un moteur à combustion interne en fonction de la position des pistons du moteur. Les courbes Cl à C4 ont été enregistrées respectivement pour un régime moteur de 2000, 1700, 1400 et 800 tours par minute. On observe donc bien que le signal délivré par le capteur a une forme pulsée. -2 Comme mentionné précédemment, une erreur sur la mesure de débit fournie par le capteur est causée par les pulsations intrinsèques au fonctionnement d'un moteur à combustion interne. Il existe en effet une différence entre la mesure de débit fournie par un débitmètre placé dans un conduit d'admission soumis aux pulsations et une mesure de débit réalisée par un moyen de mesure non soumis aux pulsations réalisée par exemple grâce à un banc moteur.

Des procédés et des dispositifs de correction de cette erreur de mesure ont 10 déjà été proposés.

Ainsi, le document DE19633680 décrit un dispositif de correction du signal délivré par un débitmètre massique d'air équipant un moteur à essence. Le débitmètre mesure la quantité massique d'air frais admis par le moteur, 15 image du remplissage en air. Le signal de débit massique d'air délivré par le débitmètre est divisé par une constante et par le régime moteur. Ce signal de débit d'air massique est ensuite corrigé à partir d'une cartographie fonction de la position angulaire du papillon d'admission, du régime moteur et de la température d'air d'admission. 20 Ce procédé implique l'utilisation d'un capteur de température placé dans la conduite d'admission et d'un capteur de position du papillon d'admission et est donc dépendant des dispersions et des dérives de ces capteurs.

25 Le document US 6 556 929 propose un dispositif permettant de corriger l'information fournie par un débitmètre installé dans le conduit d'admission d'un moteur à combustion interne. Le dispositif décrit dans cette publication comporte des moyens pour corriger le signal fourni par le débitmètre en fonction de la durée de la phase d'admission moteur et d'une cartographie -3 calibrée, elle-même fonction de la moyenne et de l'amplitude du signal brut du débitmètre.

La solution proposée par ce dispositif est basée uniquement sur la forme du signal délivré par le capteur et ne prend pas en compte l'effet des pulsations générées dans la ligne d'admission sur la mesure délivrée par le débitmètre, ce qui induit une erreur sur la mesure.

On observe également sur la figure 1 que la forme du signal délivré par le capteur est différente en fonction du point de fonctionnement du moteur (régime et charge). Les signaux sont déphasés les uns par rapport aux autres, ont des amplitudes différentes et comportent des harmoniques différents. Cette déformation des signaux est provoquée par des phénomènes de résonnance. Ces phénomènes de résonnance provoqués par la géométrie des conduits d'admission, par les composants, tel le filtre à air, placés dans cette ligne d'admission soumis aux pulsations, ont également pour effet d'introduire une erreur supplémentaire sur la mesure réalisée par ce capteur de débit.

Ces phénomènes de résonnance et de déformation du signal en provenance de débitmètre ne sont pas pris en compte par les solutions de l'art antérieur.

L'invention a pour but d'améliorer les solutions proposées par l'art antérieur.

L'invention a pour objet selon, un premier aspect, un dispositif de correction de la valeur délivrée par un débitmètre installé dans la ligne d'admission d'un moteur à combustion interne et soumis à des ondes de pression, le dispositif comportant : des premiers moyens de correction de la valeur délivrée par le capteur en fonction de ladite valeur, caractérisé en ce qu'il comporte des seconds moyens de correction donnant une seconde valeur de correction de - 4 la valeur délivrée par les premiers moyens, la seconde valeur étant fonction du point de fonctionnement du moteur.

Grâce au dispositif selon l'invention, on prend en compte l'état de fonctionnement du moteur à un instant donné, avec les éventuelles résonnances introduites par l'excitation de la ligne d'amission, pour corriger l'information en provenance du capteur. Ainsi la valeur de correction du capteur n'est pas uniquement fonction de la valeur en provenance du capteur lui même.

Selon d'autres caractéristiques prises séparément ou en combinaison : - les seconds moyens de correction comportent une pluralité de courbes de corrections distinctes donnant une seconde valeur de correction à appliquer à la valeur en provenance du premier moyen, - chaque courbe de correction donne la seconde valeur de correction à appliquer à la valeur délivrée par le capteur pour une plage prédéterminée de points de fonctionnement moteur, - chaque courbe de correction donne la valeur à appliquer pour une valeur de régime de rotation du moteur prédéterminée, - les courbes de correction sont enregistrées dans une ou plusieurs cartographies de l'unité de commande électronique du moteur à combustion interne.

Selon un autre aspect, l'invention à pour objet un procédé de correction de la valeur délivrée par un débitmètre installé dans la ligne d'admission d'un moteur à combustion interne soumis à des ondes de pression, le procédé comportant : a) une étape au cours de laquelle on corrige une première fois la valeur délivrée par le capteur en fonction de ladite valeur, caractérisé en ce qu'il comporte - 5 b) une seconde étape de correction de la valeur corrigée à l'étape a), la correction étant fonction du point de fonctionnement du moteur.

Selon d'autres caractéristiques du procédé prises séparément ou en combinaison : - la seconde correction est déterminée à l'aide d'une pluralité de courbes de correction distinctes donnant une seconde valeur de correction à appliquer à la valeur en provenance du capteur, - chaque courbe de correction donne la correction à appliquer pour une plage distincte prédéterminée de points de fonctionnement moteur, - chaque courbe donne la correction à appliquer pour une valeur de régime de rotation du moteur prédéterminée, - les courbes de correction sont enregistrées dans une ou plusieurs cartographies de l'unité électronique de commande.

D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation non limitatif de la présente invention, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1, déjà décrite, est une vue d'un ensemble de courbes donnant le débit mesuré par un débitmètre installé dans un conduit d'admission d'un moteur à combustion interne, - la figure 2 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne comportant un dispositif selon l'invention, - la figure 3 est une vue schématique d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 4 est une vue d'un ensemble de courbes de corrections de l'information délivrée par le débitmètre, -6 - les figures 5 et 6 sont des courbes donnant l'erreur réalisée sur la mesure respectivement sans et avec la mise en oeuvre de l'invention.

Comme illustré sur la figure 2, un moteur à combustion 1 qui est ici un moteur Diesel, comporte une pluralité de cylindres en ligne 40, un collecteur d'admission 2 et un collecteur d'échappement 3. Un turbocompresseur 4 comporte une turbine 4a et un compresseur 4b montés sur un arbre commun. Un refroidisseur 7 d'air de suralimentation est monté entre le compresseur 4b et le collecteur d'admission. Le moteur comporte également une unité de commande électronique 10.

Avant d'arriver dans le collecteur d'admission 2, l'air frais en provenance de l'atmosphère traverse un filtre à air 5 et un débitmètre massique 6. L'air frais est ensuite comprimé par le compresseur 4a puis est refroidi par le refroidisseur 7. L'unité de commande électronique 10 pilote la quantité d'air frais arrivant dans les cylindres du moteur grâce à un volet d'admission d'air 8.

Du côté de l'échappement, les gaz d'échappement issus du collecteur d'échappement 3 traversent la turbine 4a avant de pénétrer dans la ligne d'échappement 18. Une partie des gaz d'échappement à haute pression peut être recyclée par la boucle de recirculation 28 comportant une vanne de recirculation des gaz d'échappement 27. Avant d'arriver dans le collecteur d'admission 2, les gaz d'échappement recirculés peuvent traverser un refroidisseur 29 ou contourner ce refroidisseur en passant pas un conduit de contournement 30. Ce conduit de contournement ou bypass 30 du refroidisseur 29 est commandé par l'unité de commande électronique qui agit sur une vanne 33 de contournement.30 - 7 Les gaz d'échappement non recirculés sont acheminés vers un catalyseur d'oxydation 32 puis vers un système de post-traitement 34 des gaz d'échappement. Le système de post-traitement peut par exemple être un filtre à particules. A la sortie du système de post-traitement 34, les gaz d'échappement qui ne sont pas recyclés sont évacués dans la ligne d'échappement 18.

L'unité de commande électronique 10 reçoit différentes informations en 10 provenance des capteurs du moteur par des connexions non représentées sur la figure par soucis de clarté. Ainsi, si le moteur est équipé des capteurs correspondants, l'unité électronique de commande 10 peut recevoir via ces connexions : - la pression d'air avant le compresseur 4a donnée par le capteur de pression P1, - la pression d'air de suralimentation avant le volet d'admission 8 donnée par le capteur P21, - la pression d'air de suralimentation après le volet d'admission 8 donnée par le capteur P22, - la pression d'air de suralimentation après le piquage de la vanne de recirculation 27 donnée par le capteur P23, - la pression des gaz échappement avant piquage la vanne de recirculation 27 donnée par le capteur P30, - la pression des gaz échappement avant la turbine 4a donnée parle capteur P31, - la pression des gaz échappement après la turbine 4b donnée par le capteur P41, - la pression des gaz échappement avant le système de post-traitement 34 des gaz d'échappement donnée par le capteur P42. 15 20 25 30 -8 On a représenté à la figure 3 un mode de réalisation d'un dispositif de traitement du signal en provenance du débitmètre 6 selon l'invention implémenté dans l'unité de commande électronique 10. L'information en provenance du débitmètre 6 arrive par la connexion 41 sous la forme d'une fréquence analogique proportionnelle au débit de l'air traversant le conduit d'admission Cette information de fréquence arrive sur l'entrée d'un convertisseur analogique/numérique 43 qui produit en sortie un ensemble de valeurs discrètes représentatives du débit mesuré par le débitmètre 6. Ces grandeurs de débit sont ensuite corrigées une première fois par le bloc 45.

Le bloc 45 comporte une cartographie contenant une courbe donnant une première valeur de débit corrigé en fonction de la valeur mesurée par le débitmètre 6. A la sortie de cette cartographie on obtient une suite de valeurs de débit corrigé appelées débits discrets . Le bloc 49 suivant effectue ensuite une moyenne sur un demi tour moteur du débit discret puis un filtrage passe-bas du débit moyenné est effectué par un bloc 51 de filtrage comportant un filtre passe bas du premier ordre. Cette opération de filtrage permet d'éliminer l'instabilité sur la mesure. Le débit d'air moyen filtré est ensuite amené à l'entrée d'un bloc multiplicateur 53 qui reçoit sur une autre de ses entrées une seconde valeur de correction en provenance d'un bloc de correction 55 comportant une cartographie. Cette valeur de correction du débit moyen filtré est fonction du point de fonctionnement moteur (régime et charge).

La figure 4 est un exemple de courbes permettant d'expliquer le principe de correction de l'invention. On s'intéresse tout d'abord à la première courbe 57. Cette première courbe 57 de correction permet à l'unité de commande électronique 10 de corriger la valeur délivrée par le débitmètre 6 embarqué en prenant en compte la valeur qu'aurait délivrée un débitmètre idéal. Pour -9 cela, lors de la mise au point du moteur, on relève au banc moteur pour chaque point de fonctionnement moteur (régime et charge) la valeur délivrée par le débitmètre installé dans la ligne d'admission. Pour ces mêmes points de fonctionnement, on relève au banc moteur la valeur du débit d'air à l'aide d'un autre débitmètre d'air massique de référence qui n'est pas soumis aux pulsations ou à l'aide d'une mesure de la composition des gaz d'échappement. La mesure de la composition de gaz d'échappement consiste à déterminer la richesse des gaz d'échappement en mesurant la concentration d'hydrocarbures, de monoxydes de carbone, d'oxydes d'azote et de dioxydes de carbone contenus dans ces gaz. A partir de la richesse des gaz d'échappement et du débit du carburant injecté dans la chambre de combustion du moteur, on détermine le débit d'air à l'admission. Les points obtenus (matérialisés par des croix sur la figure 4) sont placés dans le plan de la figure 4 donnant la valeur de débit idéal (en ordonnée) en fonction de la valeur délivrée par le débitmètre (en abscisse) placé dans la ligne d'admission du moteur. Une courbe de correction 57 est ensuite tracée passant au plus près de l'ensemble des points. Cette courbe est donc un compromis global pour tous les points de fonctionnement du moteur et permet à l'unité de commande électronique 10 de déterminer un débit corrigé à partir de l'information fournie par le débitmètre 6. Cette courbe est intégrée au bloc de linéarisation 45 sous la forme d'une cartographie enregistrée dans la mémoire de l'unité électronique de commande 10 et permet de corriger une première fois la valeur fournie par le débitmètre 6 disposé dans la ligne d'admission du moteur.

Les inventeurs ont toutefois constaté qu'en utilisant uniquement cette première correction il existait encore une erreur relativement importante entre la première valeur de débit corrigé et la valeur idéale mesurée au banc moteur. En outre, pour certains points de fonctionnement moteur (régime et - 10 - charge) distincts, on obtient une unique valeur de débit corrigé grâce à la première courbe de correction 57, ce qui augmente l'erreur de mesure.

Comme mentionné précédemment une deuxième correction est donc appliquée par le bloc de correction 55. Le bloc de correction 55 comporte une pluralité de courbes de correction 59. Chacune de ces courbes est obtenue lors de la mise au point du moteur. On relève au banc moteur pour une valeur de régime donnée et pour une plage de points de fonctionnement moteur (on obtient différents points de fonctionnement en faisant par exemple varier la charge moteur) la valeur délivrée par le débitmètre installé dans la ligne d'admission du moteur. Pour ces mêmes points de fonctionnement compris dans cette plage, on relève au banc moteur la valeur du débit d'air à l'aide d'un autre débitmètre d'air massique de référence qui n'est pas soumis aux pulsations ou à l'aide d'une mesure de la composition des gaz d'échappement. Les points obtenus sont placés dans un plan donnant la valeur de débit idéal pour la plage de points de fonctionnement considérés en fonction de la valeur délivrée par le débitmètre placé dans la ligne d'admission du moteur. Une courbe de correction est ensuite tracée passant au plus près de l'ensemble des points correspondant à la plage de fonctionnement. On obtient ainsi plusieurs courbes de corrections 59, chacune correspondant à une valeur de régime et à une plage prédéterminée de points de fonctionnement du moteur. On peut par exemple déterminer des courbes de correction pour des régimes de 1000, 2000 et 3000 tours par minute et pour des plages de couple moteur compris entre 0 et 300 newton- mètres par pas de 50 newton-mètres. Les plages de fonctionnement moteur sont choisies pour qu'il existe une erreur minimale entre la mesure de référence effectuée au banc moteur et la valeur de correction donnée par l'une des courbes de correction 59. La valeur de débit corrigé est ensuite utilisée par l'unité de commande électronique dans les stratégies de contrôle du moteur à combustion interne 1. -11- Grâce à l'invention, l'erreur introduite par les phénomènes de résonance qui est fonction de l'excitation provoquée par les pulsations d'ondes de pression et qui est donc fonction du point de fonctionnement du moteur, est prise en compte et corrigée de manière précise grâce à chacune des courbes 59.

Ces courbes 59 de correction sont ensuite intégrées au bloc de correction 55 sous la forme d'une ou de plusieurs cartographie(s) enregistrée(s) dans la mémoire de l'unité électronique de commande 10 et permettent de corriger la valeur fournie par le débitmètre 6 disposé dans la ligne d'admission du moteur en fonction du point de fonctionnement du moteur. Pour un point de fonctionnement moteur l'unité de commande électronique 10 lit dans la cartographie du bloc 55 la seconde valeur de correction à appliquer à la valeur en provenance du capteur 6. La correction appliquée grâce au bloc de correction 55 est donc plus précise car elle est fonction d'une petite plage de points de fonctionnement moteur. Il n'est donc plus besoin de faire un compromis sur l'ensemble des points de fonctionnement du moteur.

A la figure 4 on a représenté en plus de la courbe de linéarisation 57, les différentes courbes 59 de correction pour chaque plage de valeur des points de fonctionnement du moteur. La figure 4 comporte également dans l'encadré 4a un agrandissement d'une portion des différentes courbes de la figure 4. On constate sur cet agrandissement 4a que pour une valeur de débit donnée mesurée par le débitmètre placé dans la ligne de d'admission, grâce à la correction réalisée par le bloc de correction 55 l'écart (noté A) entre la courbe de correction 59 et le point idéal est inférieur à l'écart (noté B) entre la courbe de linéarisation 57 et le point idéal.

Les figures 5 et 6 sont des relevés de points donnant l'erreur réalisée sur la 30 mesure en pourcentage en fonction du débit pour différentes valeurs de - 12 - régime moteur respectivement sans et avec le dispositif selon l'invention. On constate grâce à ces courbes que l'erreur réalisée sur la mesure est diminuée grâce à l'invention.

Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent d'appliquer deux corrections consécutives. Il n'est dès lors pas nécessaire de modifier l'architecture de correction existante pour mettre en oeuvre l'invention.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1- Dispositif de correction de la valeur délivrée par un débitmètre (6) installé dans la ligne d'admission d'un moteur à combustion interne (1) et soumis à des ondes de pression, le dispositif comportant des premiers moyens (43) de correction de la valeur délivrée par le capteur en fonction de ladite valeur, caractérisé en ce qu'il comporte des seconds moyens (55) de correction donnant une seconde valeur de correction de la valeur délivrée par les premiers moyens (43), la seconde valeur étant fonction du point de fonctionnement du moteur.
2. 2- Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que les seconds moyens (55) de correction comportent une pluralité de courbes (59) de correction distinctes donnant une seconde valeur de correction à appliquer à la valeur en provenance du premier moyen (43).
3. 3- Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que chaque courbe (59) de correction donne la seconde valeur de correction à appliquer à la valeur délivrée par le capteur pour une plage prédéterminée de points de fonctionnement moteur.
4. 4- Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que chaque courbe de correction donne la valeur à appliquer pour une valeur de régime de rotation du moteur (1) prédéterminée.
5. 5- Dispositif selon la revendication précédente, le moteur à combustion interne comportant une unité de commande électronique (10) caractérisé en ce que les courbes de correction sont enregistrées dans- 14 - une ou plusieurs cartographies de l'unité de commande électronique (10).
6. 6- Procédé de correction de la valeur délivrée par un débitmètre (6) installé dans la ligne d'admission d'un moteur à combustion interne (1) soumis à des ondes de pression, le procédé comportant : a. une étape au cours de laquelle on corrige une première fois la valeur délivrée par le capteur en fonction de ladite valeur, caractérisé en ce qu'il comporte : b. une seconde étape de correction de la valeur corrigée à l'étape a), la correction étant fonction du point de fonctionnement du moteur.
7. 7- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que la seconde correction est déterminée à l'aide d'une pluralité de courbes de correction distinctes donnant une seconde valeur de correction à appliquer à la valeur en provenance du capteur.
8. 8- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que chaque courbe de correction (59) donne la correction à appliquer pour une plage distincte prédéterminée de points de fonctionnement moteur.
9. 9- Procédé selon une des revendications 7 ou 8 caractérisé en ce que chaque courbe donne la correction à appliquer pour une valeur de régime de rotation du moteur (1) prédéterminée.
10. 10- Procédé de correction selon l'une des revendications 7 à 9 le moteur à combustion interne comportant une unité électronique de commande caractérisé en ce que les courbes de correction (59) sont enregistrées- 15 - dans une ou plusieurs cartographies de l'unité électronique de commande.