FR3093804A1 - Correction de la mesure de pression d’un capteur de pression de cylindre - Google Patents

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Abstract

L’invention propose un procédé de génération d’un estimateur d’erreur de la mesure d’un capteur de pression de cylindre de moteur de véhicule, le procédé étant mis en œuvre par un calculateur comprenant une mémoire, le procédé comprenant les étapes suivantes : 1)Acquérir un ensemble de données relatives à une pluralité de capteurs comprenant au moins un capteur de pression de cylindre et au moins un capteur de pression de cylindre de référence, l’ensemble de données comprenant :un premier sous-ensemble de données de moteur, comprenant au moins un enregistrement de valeurs de pressions de cylindre acquis par chaque capteur de pression de cylindre lors du fonctionnement du moteur dans lequel les capteurs sont intégrés, etun deuxième sous-ensemble de données de bancs de tests, comprenant au moins un enregistrement de valeurs de pressions de cylindre acquis par chaque capteur de pression sur des bancs de tests,2)Extraire des paramètres dudit ensemble de données pour former une base de données d’apprentissage, 3)Entrainer par apprentissage supervisé un estimateur configuré pour estimer une erreur entre une mesure d’un capteur de pression de cylindre et une mesure correspondante d’un capteur de pression de cylindre de référence à partir de l’ensemble de données. Fig. 3

Description

Correction de la mesure de pression d’un capteur de pression de cylindre
La présente invention concerne le domaine du contrôle moteur et plus particulièrement un procédé de génération d’un estimateur d’erreur de la mesure d’un capteur de pression dans un cylindre du moteur et un dispositif pour corriger une valeur de pression mesurée dans un cylindre par application de l’estimateur. L’invention trouve une application avantageuse pour le contrôle d’un moteur à combustion.
Un capteur de pression de cylindre de moteur de véhicule est un capteur piezoelectrique logé dans la chambre de combustion du moteur. Il permet, en temps réel, de mesurer la pression observée dans un cylindre de combustion du moteur en générant un signal électrique proportionnel à cette pression. La connaissance précise de la pression dans la chambre de combustion du moteur mesurée par un capteur de pression est avantageuse dans la mesure où elle permet un calcul précis de différents paramètres lors du cycle de combustion, tels que les quantités et le moment précis d’injection, le phasage de combustion, la température des gaz d’échappement, etc. De cette façon, il est possible de contrôler la combustion en boucle fermée afin d’obtenir de meilleures performances du moteur tout en réduisant les émissions de polluants.
La mesure du capteur de pression doit donc être la plus fiable possible et il est connu qu’entre différents capteurs, malgré un même calibrage, les mesures peuvent présenter une erreur variable du fait de la tolérance d’usinage et d’assemblage d’éléments critiques comme la membrane du capteur ainsi que la distorsion d’amplification de l’électronique embarquée à l’intérieur du capteur. Il est également connu une différence de sensibilité thermique et mécanique entre les capteurs lors de leur fonctionnement sur le véhicule impactant leurs mesures respectives.
De plus, le calibrage des capteurs de pression de cylindre est effectué sur banc hydraulique en comparant la mesure effectuée avec celle d’un capteur de référence. Le capteur de référence est un capteur de laboratoire ayant été étalonné de façon à donner une valeur de la pression dans le cylindre de très faible erreur. Le banc hydraulique ne permet cependant pas de soumettre le capteur aux mêmes profils thermiques que ceux induits par le cycle de combustion, ni aux stress mécaniques induits par son intégration dans le moteur.
Les résultats sur bancs et sur véhicules ne sont donc pas toujours en concordances. Il est intéressant de pouvoir corriger l’erreur du capteur de pression dans la chambre de combustion du véhicule.
Sont déjà connus des modèles de corrections basés sur des équations physiques et thermodynamiques. Cependant, le système du moteur étant un système complexe, il est nécessaire de faire des hypothèses et des simplifications pour générer les équations du modèle et ces dernières peuvent créer un écart important entre la valeur calculée et la correction réelle à appliquer. De plus, l’utilisation de modèles physiques requiert un coût de calcul très important pour une application en temps réel du fait des nombreuses dérivées, intégrations et autre outils mathématiques intervenant dans les équations.
Le but de l’invention est donc de répondre aux problèmes exposés ci-dessus.
En particulier, un but de l’invention est de proposer un procédé de génération d’un estimateur d’erreur de la mesure d’un capteur de pression de cylindre de moteur et un dispositif de correction de cette dite mesure de pression permettant une mesure de meilleure précision et un temps de réponse plus rapide que proposé par l’art antérieur.
Ainsi, le procédé de génération d’un estimateur d’erreur de la mesure d’un capteur de pression de cylindre de moteur de véhicule est mis en œuvre par un calculateur comprenant une mémoire. Le procédé comprend les étapes suivantes :
1) Acquérir un ensemble de données relatives à une pluralité de capteurs comprenant au moins un capteur de pression de cylindre et au moins un capteur de pression de cylindre de référence, l’ensemble de données comprenant :
- un premier sous-ensemble de données de moteur, comprenant au moins un enregistrement de valeurs de pressions de cylindre acquis par chaque capteur de pression de cylindre lors du fonctionnement du moteur dans lequel les capteurs sont intégrés, et
- un deuxième sous-ensemble de données de bancs de tests, comprenant au moins un enregistrement de valeurs de pressions de cylindre acquis par chaque capteur de pression sur des bancs de tests,
2) Extraire des paramètres dudit ensemble de données pour former une base de données d’apprentissage,
3) Entrainer par apprentissage supervisé un estimateur configuré pour estimer une erreur entre une mesure d’un capteur de pression de cylindre et une mesure correspondante d’un capteur de pression de cylindre de référence à partir de l’ensemble de données.
Selon un mode de réalisation, des paramètres sont extraits à partir de données du premier sous-ensemble de données acquises pour un intervalle de positions angulaires du vilebrequin du moteur comprenant la totalité d’un cycle de combustion dudit moteur.
Selon un mode de réalisation, l’étape 3 d’entraînement de l’estimateur comprend l’entraînement d’une pluralité d’estimateurs, chaque estimateur étant entraîné sur un sous-ensemble de la base de données d’apprentissage, chaque sous-ensemble de la base de données d’apprentissage comprenant des données et paramètres extraits relatifs à un intervalle de positions angulaires du vilebrequin, les intervalles de positions angulaires du vilebrequin étant différents entre la pluralité de sous-ensembles de la base de données d’apprentissage.
Avantageusement, la pluralité d’estimateurs comprend trois estimateurs, leur sous-ensemble de la base de données d’apprentissage respectif comprenant des données et paramètres relatifs aux intervalles de positions angulaires du vilebrequin suivants : l’intervalle [-360, +360] degrés, l’intervalle [-30, +45] degrés et l’intervalle [+45, +180] degrés.
Selon un mode de réalisation, le deuxième sous-ensemble de données comprend également des données relatives aux paramètres électriques des capteurs.
Avantageusement, à l’étape 200, les paramètres extraits comprennent des paramètres relatifs à une différence entre la mesure de pression d’un capteur de pression de cylindre et la mesure de pression correspondante d’un capteur de pression de cylindre de référence.
Selon un mode de réalisation, le procédé de génération d’un estimateur d’erreur de la mesure d’un capteur de pression de cylindre de moteur de véhicule comprend également l’application d’un filtre passe-bas à chaque valeur de pression du premier et du deuxième sous-ensembles de données
Selon un mode de réalisation, l’entrainement par apprentissage supervisé de l’estimateur comprend la sélection d’un sous-ensemble de paramètres d’importance prépondérante dans la performance de l’estimateur, et la mise en œuvre de l’apprentissage sur le sous-ensemble de paramètres.
Selon un mode de réalisation, l’entrainement de l’estimateur comprend en outre, le calcul d’une erreur d’estimation d’erreur obtenue par une différence entre l’erreur estimée et l’erreur réelle, l’estimation d’une pression de cylindre corrigée à partir de l’erreur de pression estimée entre le capteur de pression de cylindre et le capteur de pression de cylindre de référence, l’estimation d’un couple moteur à partir de la pression estimée, le calcul d’une différence entre le couple moteur estimé et le couple moteur de référence obtenu à partir de la pression de référence.
Selon un mode de réalisation, un programme d’ordinateur comprend des instructions de code pour la mise en œuvre du procédé quand il est mis en œuvre par un calculateur.
Selon un mode de réalisation, un dispositif de correction de la mesure d’un capteur de pression de cylindre de moteur de véhicule comprend un calculateur comprenant une mémoire qui stocke un estimateur obtenu par la mise en œuvre du procédé, la mémoire stockant également des paramètres relatifs aux données de bancs de tests du capteur de pression de cylindre et le calculateur est adapté pour recevoir des valeurs de pression de cylindre acquises par le capteur de pression, et des valeurs de positions angulaires d’un vilebrequin du moteur, et est adapté pour extraire des paramètres desdites valeurs de pression de cylindre et desdites valeurs de positions angulaires du vilebrequin, et est également adapté pour mettre en œuvre l’estimateur contenu dans la mémoire pour estimer une erreur de la valeur de pression mesurée par le capteur, et appliquer une correction de l’erreur de la mesure de pression à partir de l’erreur calculée par l’estimateur.
Selon un mode de réalisation, la mémoire du dispositif de correction de la mesure d’un capteur de pression de cylindre de moteur de véhicule stocke une pluralité d’estimateurs obtenus par la mise en œuvre du procédé et le calculateur est adapté pour choisir parmi la pluralité d’estimateurs contenu dans la mémoire quel estimateur mettre en œuvre en fonction des valeurs de positions angulaires du vilebrequin du moteur.
L’invention permet donc de faire abstraction de la modélisation complexe du système moteur dans la correction de la mesure de pression en utilisant des données expérimentales pour entraîner l’estimateur. De cette façon, la correction de la mesure est plus précise puisqu’il n’est pas nécessaire de faire des hypothèses et des simplifications pour la mise en place du modèle de correction.
De plus, l’estimateur selon l’invention permet d’avoir une correction sensiblement plus rapide dans la mesure où le coût de calcul d’inférence est beaucoup plus faible grâce à l’identification des paramètres d’importances prépondérantes dans le calcul de la mesure de pression.
Enfin, lorsque l’estimateur est entraîné pour un capteur de pression de cylindre d’un modèle donné sur un type de moteur donné, il peut être copié directement dans la mémoire de tous les dispositifs de correction de capteur de pression de cylindre de même modèle lorsqu’ils sont embarqués sur le même type de moteur. En effet, les performances de l’estimateur sont significativement les mêmes ce qui est très avantageux en terme économique.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
Fig. 1
présente le dispositif de correction de la mesure de capteur de pression de cylindre selon un mode de réalisation de l’invention.
Fig. 2
présente une architecture permettant de générer l’estimateur d’erreur de la mesure du capteur de pression de cylindre selon un mode de réalisation de l’invention.
Fig. 3
présente le procédé de génération de l’estimateur selon un mode de réalisation de l’invention.
Description détaillée de l’invention
Comme mentionné plus haut, les capteurs de pressions de cylindre ne se comportent pas forcément de la même façon sur le moteur et sur les bancs de test, il est donc intéressant de pouvoir corriger la mesure effectuée par le capteur lorsque ce dernier est intégré dans le moteur pour se rapprocher de la pression réelle dans le cylindre. La présente donc le dispositif 1 de correction du capteur de pression de cylindre dans son ensemble.
Le dispositif 1 de correction de la mesure de pression effectuée par un capteur de pression de cylindre est un dispositif embarqué dans le véhicule dans lequel est monté le capteur de pression de cylindre. Le dispositif 1 est connecté au capteur (non représenté) de manière à recevoir de ce capteur les valeurs mesurées de la pression dans un cylindre de la chambre de combustion du moteur du véhicule.
Le dispositif 1 comprend un calculateur 2 recevant en entrée au moins une valeur de pression de cylindre Pcyl et au moins une valeur de position angulaire de vilebrequin θ. Le calculateur 2 comprend une mémoire 3, dans laquelle est stocké un estimateur d’erreur de la mesure d’un capteur de pression de cylindre décrit plus en détail dans la suite. L’estimateur d’erreur permet d’estimer l’erreur entre la mesure de pression de cylindre Pcylmesurée par un capteur de pression de cylindre et la pression réelle dans le cylindre. Cette erreur estimée est symbolisée par la variable Epe. Ladite mémoire 3 stocke aussi des paramètres de bancs de tests en fin de ligne de production comprenant des paramètres de bancs de tests électriques et des paramètres de bancs de tests hydrauliques du capteur.
Le calculateur 2 est en outre adapté pour extraire des paramètres à partir de la valeur de pression de cylindre Pcy let desdits paramètres de bancs de tests du capteur, lesdits paramètres étant évoqués plus en détails dans la suite. Il est également adapté pour calculer une valeur de pression corrigée Pcorcorrespondant à l’addition de la valeur de pression Pcylmesurée par le capteur de pression de cylindre et de la valeur de l’erreur estimée Epecalculée par l’estimateur d’erreur de la mesure du capteur de pression de cylindre.
Le procédé de génération de l’estimateur d’erreur de la mesure du capteur de pression de cylindre stocké dans la mémoire 3 est maintenant décrit en référence aux et [Fig. 3].
Ainsi, la présente un procédé de génération de l’estimateur d’erreur de la mesure de pression du capteur de pression de cylindre selon un mode de réalisation de l’invention tandis que la [Fig. 2] est relative à l’architecture de l’estimateur selon un mode de réalisation de l’invention. Concernant le procédé de la [Fig. 3], il comprend trois étapes principales développées ci-après et il est également mis en œuvre par un calculateur comprenant une mémoire. Ce calculateur n’est pas nécessairement le calculateur 2 de la [Fig. 1]. Au contraire, le calculateur de génération de l’estimateur est de préférence un calculateur central indépendant des véhicules dans lesquels sont embarqués des capteurs de pression de cylindre et des dispositifs 1 de correction d’erreur.
Ainsi, l’étape 100 du procédé de génération d’un estimateur d’erreur de la comprend l’acquisition et le stockage dans une mémoire d’un ensemble de données relatives à au moins un capteur de pression de cylindre, en l’occurrence il s’agit du capteur de pression de cylindre dont on cherche à estimer l’erreur ou un capteur de même modèle que ce dernier, et au moins un capteur de pression de cylindre de référence. Un capteur de pression de cylindre de référence est considéré ici comme un capteur de pression de cylindre mesurant une valeur exacte de la pression dans le cylindre, parce que c’est un capteur de laboratoire qui a subi une procédure d’étalonnage approfondie permettant d’assurer que ce capteur mesure des valeurs de pression dans le cylindre de très faible erreur. Par opposition, le capteur de pression de cylindre dont le dispositif 1 doit corriger l’erreur n’est pas étalonné, ou n’est étalonné que sur un banc de test hydraulique, ce qui ne garantit pas l’absence d’erreurs de mesures.
Cet ensemble de données, représenté sur la par le bloc 40, comprend deux sous-ensembles de données.
Un premier sous-ensemble de données comprend des données relatives à un état du moteur, comprenant, pour une pluralité de capteurs de pression de cylindre d’un même modèle, comprenant au moins un capteur de pression de cylindre de référence et au moins un capteur de pression de cylindre dont l’erreur doit être estimée, une pluralité d’enregistrements de la valeur de la pression, respectivement Prefet Pcyl, mesurée par le capteur en fonction du temps ou de la position angulaire du vilebrequin θ, lors du fonctionnement d’un moteur dans lequel les capteurs sont intégrés. Les enregistrements sont acquis pour un même modèle de moteur de véhicule, et pour un ensemble de points de fonctionnement moteur déterminés, un point de fonctionnement moteur étant défini avantageusement par une vitesse de rotation de l’arbre moteur (en tours par minutes) et une valeur de couple moteur associée. Les valeurs de pression sont avantageusement échantillonnées à un intervalle d’au plus 1° vilebrequin, avantageusement de 0.1° vilebrequin. Ainsi le premier sous-ensemble de données est obtenu en faisant circuler au moins un véhicule dans lequel est embarqué au moins un capteur de pression de cylindre dont l’erreur doit être estimée ainsi qu’un capteur de pression de cylindre de référence.
Ce premier sous-ensemble de données est illustré sur la par le bloc 10.
Un deuxième sous-ensemble de données comprend des données de bancs de tests en fin de ligne de production, comprenant, pour chacun de la pluralité de capteurs du premier ensemble de données, des enregistrements de valeurs de pressions acquises par chaque capteur de pression (c’est-à-dire au moins un capteur dont l’erreur est évaluée par l’estimateur et le capteur de référence) sur des bancs de tests hydrauliques, pour une pluralité de tests déterminés. Ce deuxième sous-ensemble de données est représenté par le bloc 20 sur la . Les enregistrements de pressions sur bancs de tests hydrauliques sont notées Pcyl,EOL et Pref,EOL respectivement pour un capteur de pression dont on cherche à estimer l’erreur et pour un capteur de pression de référence. Ces enregistrements sont acquis pour chaque capteur de pression et pour une pluralité de tests visant à simuler plusieurs profils de pression différents sur les capteurs. En effet, dans les bancs de tests hydrauliques, la pression dans le cylindre est simulée par une pression hydraulique appliquée sur les capteurs selon différents profils, les profils étant caractérisés au moins par une pression maximale ou pression de pic, une pression minimale, un ou plusieurs gradients, une ou plusieurs fréquences caractéristiques etc.. La température peut également varier afin d’évaluer le comportement des capteurs en fonction de la pression et de la température. Avantageusement, le deuxième sous-ensemble de données comprend donc des enregistrements de valeurs de pression mesurées par chaque capteur, pour au moins cinq valeurs de pic de pression différentes, et de préférence de 5 à 10 valeurs différentes, par exemple échelonnées entre 40 et 250 bars, et pour au moins deux valeurs de températures différentes pour chaque valeur de pression, par exemple une température ambiante et une température plus élevée (au moins 90°C qui est la température nominale de fonctionnement sur moteur).
Avantageusement, ce deuxième sous-ensemble de données comprend également des données relatives à des paramètres électriques de chacun des capteurs de pressions de cylindre dont des enregistrements sont acquis sur un banc de tests électrique. Ces données sont représentées sur la par le bloc 30 qui fournit des données de signaux électriques Se en sortie.
Les données de signaux électriques Sepeuvent comprendre, pour chaque capteur, des données relatives au courant consommé par le capteur, au bruit du signal de sortie du capteur de pression, à l’offset du capteur de pression, à un niveau de compensation électrique ou encore à une résistance d’entrée et/ou de sortie de ligne du capteur.
Enfin, le deuxième sous-ensemble de données peut également comprendre le gain de chaque capteur, la sensibilité du capteur pour des mesures de pressions de valeurs différentes sur les bancs de tests, la dérive du capteur, l’écart de linéarité du capteur ou encore l’hystérésis du capteur, obtenues lors des mesures sur bancs de tests hydrauliques.
Le premier et le deuxième sous-ensembles de données forment l’ensemble des données D40 correspondant au bloc 40 sur la .
De retour à , l’étape 200 du procédé comprend le traitement de l’ensemble de données D40 pour former une base de données d’apprentissage. Sur la [Fig. 2], cette étape est représentée par le bloc 50 qui prend en entrée l’ensemble de données D40 du bloc 40 et qui fournit en sortie la base de données d’apprentissage D50.
Avantageusement, un filtre passe-bas est appliqué lors d’une étape 210 aux enregistrements Pcyl ,Pref ,Pcyl ,EOLet Pref ,EOLde la pression de cylindre de chaque capteur de pression de cylindre du premier et du deuxième sous-ensembles de données, dans le but de réduire le bruit du signal de sortie de chaque capteur. Les enregistrements filtrés sont ajoutés à la base de données d’apprentissage.
Par ailleurs, lors d’une étape 220 des paramètres sont également extraits du premier et du deuxième sous-ensembles de données et ajoutés à la base de données d’apprentissage.
Puisque les données de l’ensemble de données D40contiennent deux sous-ensembles de données, les paramètres extraits lors de l’étape 220 sont tirés de chaque sous-ensemble.
Les paramètres extraits du premier sous-ensemble de données comprennent avantageusement, pour chaque enregistrement, des paramètres relatifs à une différence entre des données du sous-ensemble correspondant à deux positions angulaires distinctes du vilebrequin, pour une pluralité d’écarts de positions angulaires, compris entre 0.1° et 720°.
Avantageusement, ces paramètres comprennent, pour chaque écart de positions angulaires du vilebrequin :
- une différence en degrés de la position angulaire du vilebrequin entre une position angulaire initiale et une position angulaire finale, divisée par la période de temps écoulée pour que le vilebrequin se déplace entre ces deux positions comme défini ci-dessous :
- une différence entre les valeurs acquises par un même capteur aux positions angulaires initiale et finale de l’écart de positions angulaires considéré comme définit ci-dessous :
- un gradient de mesure de pression cylindre, calculé comme la différence de mesure de pression cylindre entre la position initiale et la position finale du vilebrequin, divisée par l’intervalle de temps pour que le vilebrequin se déplace entre ces deux positions comme définit ci-dessous :
Les paramètres mentionnés ci-avant sont calculés de préférence sur des données acquises pour l’ensemble des positions angulaires que prend le vilebrequin du moteur lors d’un cycle de combustion complet dudit moteur. Ainsi, dans le cas d’un moteur quatre-temps, les positions angulaires du vilebrequin sont comprises dans l’intervalle [-360, +360] degrés puisque le vilebrequin fait deux tours à chaque cycle.
Concernant les paramètres extraits du deuxième sous-ensemble de données, ils comprennent des paramètres relatifs à une différence eEOLentre la mesure de pression d’un capteur de pression de cylindre Pcyl ,EOLet la mesure de pression correspondante d’un capteur de pression de cylindre de référence Pref,EOL, pour chaque enregistrement de chaque test du deuxième sous-ensemble de données. Cette différence symbolise l’erreur sur bancs de test entre la mesure d’un capteur de pression de cylindre par rapport à la mesure d’un capteur de pression de cylindre de référence. Ainsi, les paramètres extraits du deuxième sous-ensemble comprennent avantageusement des paramètres relatifs au profil temporel et fréquentiel de l’erreur obtenue. Par exemple, les paramètres relatifs au profil temporel peuvent comprendre l’erreur minimum, l’erreur maximum, la moyenne d’erreur, l’énergie, la médiane d’erreur, l’écart-type d’erreur, le coefficient d’aplatissement d’erreur, l’asymétrie d’erreur lorsqu’on considère la réponse temporelle des capteurs de pression. Concernant les paramètres relatifs au profil fréquentiel, ils peuvent avantageusement comprendre les différents coefficients d’une transformée de Fourrier de la différence eEOL, par exemple une transformée de Fourier rapide (FFT) en particulier la partie imaginaire, la partie réelle, la valeur absolue et l’angle en degrés des coefficients de Fourier.
Les données et les paramètres extraits exposés ci-dessus ne sont pas limitatifs et admettent d’autres possibilités.
Pour rappel, c’est le bloc 50 qui, en sortie, fournit la base de données d’apprentissage D50 obtenue à l’issue de l’étape 200 du procédé de la .
L’étape 300 dudit procédé de la comprend la sélection 310 d’un sous-ensemble de paramètres d’importance prépondérante dans la performance de l’estimateur et l’entraînement 330 par apprentissage supervisé sur la base de données d’apprentissage D50 dudit estimateur pour pouvoir estimer une erreur entre une mesure d’un capteur de pression de cylindre et une mesure correspondante d’un capteur de pression de cylindre de référence. Ces deux sous-étapes s’effectuent itérativement.
En référence à la figure 2, l’estimateur 70 est configuré pour estimer une erreur Epeentre une mesure de pression acquise par un capteur de pression de cylindre et une mesure acquise par un capteur de pression de cylindre de référence. Selon un mode de réalisation préféré, l’estimateur 70 comprend un premier bloc 80, formé avantageusement par un modèle de régression qui peut être par exemple un arbre de régression ou une forêt d’arbres de régression, prenant en entrée un enregistrement de la valeur de la pression de cylindre acquise par un capteur dont on cherche à estimer l’erreur, ainsi que les paramètres extraits à l’étape 220, et fournissant en sortie une première valeur d’erreur estimée E80de la mesure du capteur de pression de cylindre. L’estimateur 70 comprend en outre un deuxième bloc 90, avantageusement formé par un réseau de neurones, recevant les mêmes entrées que le bloc 80 ainsi que l’erreur estimée par le bloc 80. En sortie, le bloc 90 calcule une seconde valeur d’erreur estimée Epe, formant la sortie de l’estimateur.
L’utilisation combinée d’un modèle de régression basé sur des arbres de décision et d’une surcouche de régression avec un réseau de neurones permet d’obtenir une bonne capacité de généralisation pour l’estimateur 70, tandis qu’un estimateur réduit à un seul modèle de régression basé sur des arbres de décision ne présente pas de capacité d’extrapolation.
Ainsi, selon un autre mode de réalisation, l’estimateur 70 ne comprend qu’une seule couche de régression correspondant au bloc 90 formé par le réseau de neurones ce qui augmente la rapidité de calcul, réduit la place en mémoire, mais réduit également la précision de l’estimation d’erreur Epe. Dans ce cas, le bloc 90 de l’estimateur 70 calcule la valeur d’erreur estimée Epe sans avoir la première valeur d’erreur estimée E80.
L’estimateur est entrainé par apprentissage supervisé sur la base de données d’apprentissage en recevant, pour chaque donnée d’entrée comprenant un enregistrement ou une valeur d’une pression mesurée dans un cylindre Pcyl, l’erreur réelle Eprentre la valeur de pression de cylindre Pcylet une valeur de pression de référence Pref.
Pour évaluer les performances de l’estimateur pendant le processus d’apprentissage et pour arrêter le processus d’apprentissage lorsque une bonne précision est obtenue dans un ensemble de données de validation, celui-ci reçoit également, pour chaque valeur d’erreur estimée, une valeur Ebarqui est le résultat de la différence entre l’erreur de pression réelle Eprexistante entre le capteur de pression de cylindre et le capteur de pression de cylindre de référence et la seconde valeur d’erreur estimée Epe en sortie de l’estimateur.
Avantageusement, mais facultativement, durant l’apprentissage l’estimateur reçoit pour chaque valeur d’erreur estimée une erreur de couple estimée Ec .Cette erreur de couple estimée est calculée à partir d’une pression de référence estimée P’ref, qui est déduite de la valeur de pression dans le cylindre Pcylà laquelle on a retranché l’erreur estimée par l’estimateur. La valeur de pression de référence estimée et la valeur de pression de référence réelle Pref sont les entrées d’un bloc 110 qui convertit ces valeurs de pression en valeurs de couple à l’aide de la formule suivante :
Où C est le couple du moteur,
Vcylest le volume du cylindre,
P est la pression dans le cylindre,
Et Vmoteur est le volume du moteur.
L’erreur de couple estimée est la différence entre la valeur de couple C’refobtenue à partir de la pression de référence estimée P’refet la valeur de couple Crefobtenue à partir de la pression de référence Pref.
De retour à la figure 3, la précision de l’estimateur est améliorée, et la puissance de calculs nécessaire à sa mise en œuvre est diminuée, en diminuant le nombre de paramètres d’entrées de l’estimateur. Pour ce faire, l’étape 310 de sélection des paramètres d’entrée de l’estimateur comprend l’initialisation d’un ensemble de paramètres de sous-évaluation comprenant l’ensemble des paramètres extraits à l’étape 220. Puis, tant que cet ensemble n’est pas vide, la sélection des paramètres est réalisée par la mise en œuvre récursive des étapes suivantes :
- entrainement 330 de l’estimateur sur la base de données D50réduite à l’ensemble de données D40et à l’ensemble des paramètres de sous-évaluation obtenus à partir de ces données. En particulier, lors de la première itération de l’étape 330 l’entrainement est réalisé sur l’intégralité de la base de données D50puisque l’ensemble des paramètres de sous-évaluation comprend tous les paramètres extraits à l’étape 220,
- évaluation des performances de l’estimateur et évaluation de l’importance de chaque paramètre dans les performances de l’estimateur, et
- suppression du paramètre le moins important pour les performances de l’estimateur de l’ensemble de paramètres de sous-évaluation.
L’évaluation de l’importance d’un paramètre peut par exemple être évaluée par rapport à la position du paramètre dans l’arbre de régression du bloc 80 et/ou par rapport au nombre de fois que le paramètre est utilisé pour la création d’une branche dans un arbre de décision.
De cette façon, à chaque itération, l’ensemble de paramètres de sous-évaluation se réduit jusqu’à ce qu’il ne comprenne plus aucun paramètre. Une fois que l’ensemble est vide, le sous-ensemble de paramètres sélectionné à l’issue de l’étape 310 est celui pour lequel les performances de l’estimateur sont les meilleures en fonction du nombre de paramètres qu’il contient, le but étant de réduire le nombre de paramètres le plus possible tout en gardant une bonne performance de l’estimateur afin de pallier les contraintes de temps de calcul imposées par le rythme du moteur. En effet, le nombre de paramètres est directement corrélé au temps de calcul d’inférence du dispositif 1. Optionnellement, l’étape 310 peut être suivie d’un ajustement des paramètres sélectionnés, par exemple pour ajouter des paramètres dont on souhaite qu’ils soient de toute façon pris en compte, et/ou pour supprimer des paramètres redondants. De la sorte, la sélection des paramètres supprime un nombre de paramètres qui n’impactent pas significativement la performance de l’estimateur.
Selon un mode de réalisation avantageux, pour chaque paramètre conservé dans l’ensemble des paramètres, l’ensemble des valeurs de ce paramètre dans la base de données D50 utilise pour l’entrainement de l’estimateur est standardisé ou normalisé, pour présenter une valeur moyenne nulle et un écart-type égal à un pour être exploitable par certains algorithmes d’apprentissage supervisés. Cette étape correspond à la sous-étape 320 de la et au bloc 60 de la [Fig. 2].
L’estimateur entraîné est ensuite stocké dans la mémoire 3 du calculateur 2 de la . L’ensemble des paramètres relatifs aux données de bancs de tests (les paramètres relatifs aux blocs 20 et 30) retenus à l’issue de l’étape 310 est également stocké dans la mémoire 3, et le calculateur 2 est adapté pour extraire lesdits paramètres retenus en fonction des valeurs de pression de cylindre Pcyl qu’il reçoit du capteur de pression cylindre dont l’erreur est à corriger.
Concernant les paramètres relatifs à un état du moteur (bloc 10) retenus par l’étape 310, ils sont recalculés en temps réel par le calculateur 2 à partir de la mesure de pression Pcyl du capteur de pression de cylindre dont l’erreur est à corriger et des valeurs de positions de vilebrequin θ.
Selon un mode de réalisation, une pluralité d’estimateurs 70 sont entrainés, estimant chacun une erreur Epecorrespondant à des positions angulaires du vilebrequin du moteur comprises dans une pluralité d’intervalles avantageux compris dans l’intervalle [-360 ; +360°]. Ainsi, un estimateur selon ce mode de réalisation est entrainé pour estimer une erreur plus précise lorsque la position du vilebrequin est comprise dans l’un de ces intervalles.
Les intervalles de positions angulaires du vilebrequin pour lesquels des estimateurs spécifiques sont calculés peuvent comprendre :
l’intervalle [-30, +45] degrés, qui est spécifique car il correspond à une phase de début et de centre de combustion du cycle moteur présentant des gradients de température et de pression importants, et
-l’intervalle [+45, +180] degrés, qui correspond à une phase de fin de combustion et d’échappement du cycle moteur, pour laquelle les capteurs présentent une erreur potentielle due au choc thermique propagé par la combustion.
Pour l’entrainement de ces estimateurs spécifiques, il n’est pas nécessaire d’extraire à l’étape 220 des paramètres particuliers car ils sont tous calculés sur l’intervalle [-360°; + 360°], et donc disponibles également pour les intervalles cités ci-avant inclus dans celui-ci.
Cela suppose que les données et paramètres d’entraînement relatifs à un état du moteur pour l’entrainement d’un estimateur concernant un intervalle spécifique de positions angulaires du vilebrequin comprennent seulement des données et paramètres correspondant à des positions angulaires du vilebrequin incluses dans l’intervalle pour lequel il est entraîné lorsque ces données et paramètres sont dépendants de la position du vilebrequin, les autres données et paramètres n’étant pas exclues.
Dans ce cas, les estimateurs entrainés sur des intervalles différents sont stockés dans la mémoire 3, et le calculateur 2 est adapté pour sélectionner l’estimateur adéquat en temps réel en fonction de la position angulaire θ du vilebrequin.
Selon l’exemple précédent, la mémoire 3 stocke trois estimateurs, un estimateur 71 estimant l’erreur de mesure de pression Epe 71du capteur de pression lorsque le vilebrequin présente une position angulaire comprise entre -30 et 45 degrés, un estimateur 72 estimant l’erreur de mesure de pression Epe72du capteur de pression lorsque le vilebrequin présente une position angulaire comprise entre 45 et 180 degrés, et un dernier estimateur 70 estimant l’erreur de mesure de pression Epe7 0du capteur de pression pour toutes les positions de vilebrequin possible [-360, 360°].
Avantageusement, l’addition des intervalles de position de vilebrequin des estimateurs comprend le spectre entier des positions du vilebrequin possibles entre [-360° et +360°].
Ainsi, l’utilisation d’au moins un estimateur entrainé permet une estimation de l’erreur de pression du capteur de cylindre plus rapide et plus précise qu’avec les modèles de corrections thermodynamiques de l’art antérieur. De plus, les équations de modélisations de ces modèles de correction de pression dans le cylindre comprennent des hypothèses et des simplifications qui empêchent d’avoir une correction aussi efficace que celle promulguée par l’estimateur. Il s’affranchit donc de la complexité à modéliser le système. Enfin, lorsqu’au moins un estimateur est entraîné pour un capteur de pression de cylindre d’un modèle donné sur un type de moteur donné, il peut être copié directement dans la mémoire de tous les dispositifs de correction de capteur de pression de cylindre du même modèle destinés à être embarqués sur le même type de moteur, les performances de l’estimateur étant significativement les mêmes ce qui engendre une réduction des coûts importante.

Claims (12)

  1. Procédé de génération d’un estimateur d’erreur de la mesure d’un capteur de pression de cylindre de moteur de véhicule, le procédé étant mis en œuvre par un calculateur (2) comprenant une mémoire (3), le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
    1) Acquérir un ensemble de données (D40) relatives à une pluralité de capteurs comprenant au moins un capteur de pression de cylindre et au moins un capteur de pression de cylindre de référence, l’ensemble de données comprenant :
    un premier sous-ensemble de données (10) de moteur, comprenant au moins un enregistrement de valeurs de pressions de cylindre acquis par chaque capteur de pression de cylindre lors du fonctionnement du moteur dans lequel les capteurs sont intégrés, et
    un deuxième sous-ensemble de données (20) de bancs de tests, comprenant au moins un enregistrement de valeurs de pressions de cylindre acquis par chaque capteur de pression sur des bancs de tests,
    2) Extraire des paramètres dudit ensemble de données (D40) pour former une base de données d’apprentissage (D50),
    3) Entrainer par apprentissage supervisé un estimateur configuré pour estimer une erreur (Epe) entre une mesure d’un capteur de pression de cylindre (Pcyl) et une mesure correspondante d’un capteur de pression de cylindre de référence (Pref) à partir de l’ensemble de données.
  2. Procédé de génération d’un estimateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que des paramètres sont extraits à partir de données du premier sous-ensemble de données (10) acquises pour un intervalle de positions angulaires du vilebrequin du moteur comprenant la totalité d’un cycle de combustion dudit moteur.
  3. Procédé de génération d’un estimateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’étape 3 d’entraînement de l’estimateur comprend l’entraînement d’une pluralité d’estimateurs, chaque estimateur étant entraîné sur un sous-ensemble de la base de données d’apprentissage (D50),
    chaque sous-ensemble de la base de données d’apprentissage comprenant des données et paramètres extraits relatifs à un intervalle de positions angulaires du vilebrequin,
    les intervalles de positions angulaires du vilebrequin étant différents entre la pluralité de sous-ensembles de la base de données d’apprentissage.
  4. Procédé de génération d’un estimateur selon la revendication 3 caractérisé en ce que la pluralité d’estimateurs comprend trois estimateurs, leur sous-ensemble de la base de données d’apprentissage respectif comprenant des données et paramètres relatifs aux intervalles de positions angulaires du vilebrequin suivants : l’intervalle [-360, +360] degrés, l’intervalle [-30, +45] degrés et l’intervalle [+45, +180] degrés.
  5. Procédé de génération d’un estimateur selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le deuxième sous-ensemble de données (20) comprend également des données relatives aux paramètres électriques (30) des capteurs.
  6. Procédé de génération d’un estimateur selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, à l’étape 200, les paramètres extraits comprennent des paramètres relatifs à une différence entre la mesure de pression d’un capteur de pression de cylindre et la mesure de pression correspondante d’un capteur de pression de cylindre de référence.
  7. Procédé de génération d’un estimateur selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comprend en outre l’application d’un filtre passe-bas (210) à chaque valeur de pression (Pcyl ,EOL, Pref ,EOL ,Pcyl ,Pref) du premier (10) et du deuxième (20) sous-ensembles de données
  8. Procédé de génération d’un estimateur selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l’entrainement par apprentissage supervisé de l’estimateur comprend la sélection d’un sous-ensemble de paramètres d’importance prépondérante dans la performance de l’estimateur, et la mise en œuvre de l’apprentissage sur le sous-ensemble de paramètres.
  9. Procédé de génération d’un estimateur selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l’entrainement de l’estimateur comprend en outre, le calcul d’une erreur d’estimation d’erreur (Ebar) obtenue par une différence entre l’erreur estimée (Epe) et l’erreur réelle (Epr),
    l’estimation d’une pression de cylindre corrigée (P’ref) à partir de l’erreur de pression estimée (Epe) entre le capteur de pression de cylindre et le capteur de pression de cylindre de référence,
    l’estimation d’un couple moteur (C’ref) à partir de la pression estimée (P’ref),
    le calcul d’une différence entre le couple moteur estimé (C’ref) et le couple moteur de référence (Cref) obtenu à partir de la pression de référence.
  10. Produit programme d’ordinateur, comprenant des instructions de code pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, quand il est mis en œuvre par un calculateur.
  11. Dispositif de correction de la mesure d’un capteur de pression de cylindre de moteur de véhicule, le dispositif comprenant un calculateur (2) comprenant une mémoire (3), caractérisé en ce que la mémoire (3) stocke un estimateur obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 8, la mémoire stockant également des paramètres relatifs aux données de bancs de tests du capteur de pression de cylindre,
    et en ce que le calculateur est adapté pour recevoir des valeurs de pression de cylindre acquises par le capteur de pression,
    et des valeurs de positions angulaires d’un vilebrequin du moteur,
    et est adapté pour extraire des paramètres desdites valeurs de pression de cylindre et desdites valeurs de positions angulaires du vilebrequin,
    et est également adapté pour mettre en œuvre l’estimateur contenu dans la mémoire pour estimer une erreur de la valeur de pression (Epe) mesurée par le capteur, et appliquer une correction de l’erreur de la mesure de pression (Pcor) à partir de l’erreur (Epe) calculée par l’estimateur.
  12. Dispositif de correction de la mesure d’un capteur de pression de cylindre de moteur de véhicule selon la revendication 11,
    caractérisé en ce que la mémoire (3) stocke une pluralité d’estimateurs obtenus par la mise en œuvre du procédé selon la revendication 3 ou 4,
    le calculateur (2) étant également adapté pour choisir parmi la pluralité d’estimateurs contenu dans la mémoire (3) quel estimateur mettre en œuvre en fonction des valeurs de positions angulaires du vilebrequin du moteur.
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US20170176280A1 (en) * 2015-12-16 2017-06-22 Cummins, Inc. Diagnosing cylinder pressure sensor gain and offset

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