WO2007034095A1 - Method for processing a measurement signal representing oxygen richness of a gas and corresponding device - Google Patents

Method for processing a measurement signal representing oxygen richness of a gas and corresponding device Download PDF

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WO2007034095A1
WO2007034095A1 PCT/FR2006/050855 FR2006050855W WO2007034095A1 WO 2007034095 A1 WO2007034095 A1 WO 2007034095A1 FR 2006050855 W FR2006050855 W FR 2006050855W WO 2007034095 A1 WO2007034095 A1 WO 2007034095A1
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measurement signal
filter
signal
filtering
coefficient
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PCT/FR2006/050855
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Jamil Abida
Aymeric Walrave
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Renault S.A.S
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1493Details
    • F02D41/1494Control of sensor heater

Definitions

  • the present invention generally relates to the processing of a measurement signal derived from a sensor, in particular for regulating the richness of an air / fuel mixture admitted to a combustion engine of a motor vehicle with ignition and electronically controlled injection.
  • the invention is advantageously applicable to "lambda all-or-nothing" type probes.
  • the lambda probe is a sensor sensitive to the relative levels of oxidants and reducing agents in a gas. When placed in the exhaust duct of a heat engine, it provides information on the richness of an air / fuel mixture introduced into the combustion chamber.
  • the output voltage of the lambda probe can switch between a high level (rich mixture) and a low level (lean mixture) located on both sides of a threshold corresponding to the stoichiometric ratio (richness "1").
  • the lambda type probe measures a fuel-poor mixture (ie, a richness of less than 1) when it delivers a voltage below 450 mV and vice versa.
  • the output signal of the lambda probe is shaped in the electronic injection computer and the resulting logic information is a rectangular signal to which, by convention, the value "+1" is assigned when it is high and the value "- 1" when it is low.
  • NOx nitrogen oxides
  • HC unburned hydrocarbons
  • CO carbon oxides
  • the lambda probe is commonly used, particularly in the context of a closed - loop control of the injection, when the exhaust system of the engine is equipped with a catalyst intended to reduce the emissions of these polluting components. exhaust gas. Indeed, this regulation makes it possible to enslave the richness of the air / fuel mixture admitted into the engine around the value "1", which is a prerequisite for the satisfactory combustion of the toxic components by the catalyst.
  • the regulation of the mixture is accurate and has the lowest possible inertia especially in the first moments following the heating of the lambda type probe.
  • the lambda type probes need to be heated by a heat source other than the sole energy of the exhaust gas in order to deliver a usable signal, which correctly indicates the state of the mixture injected into the combustion chamber.
  • it can take a much longer time than hot to provide a voltage correlated with the true richness of the air / fuel mixture introduced into the combustion chamber. .
  • the probe when the probe has not sufficiently heated, it is observed when occurs a mixture rich transition / lean mixture, a period where the regulation is carried out for a rich mixture while the mixture has already become poor. Indeed, the probe gives information of a fuel-rich mixture a few more moments while the mixture observed has already become poor in fuel. This transition delay phenomenon disappears once the probe has sufficiently warmed up.
  • the invention aims to provide a solution to this problem.
  • the object of the invention is to compensate for a physical phenomenon internal to the probe so as to eliminate the delay existing between the real value of the fuel richness of the gas and the value measured by the probe.
  • the invention proposes a method of processing a measurement signal representative of the fuel richness of a gas, in particular the exhaust gas of a controlled ignition and injection vehicle, the signal of measurement being developed by means of a sensor filtering said gas using at least one filter element assigned a filter coefficient.
  • the method comprises a step of inverse transformation of the measurement signal so as to determine a source signal independent of the operating characteristics of the sensor, in particular the characteristics related to the filtering elements.
  • the method of processing the signal delivered by the sensor for example a lambda type probe, consists in summarily reversing the predominant and troublesome physical phenomena of the sensor, occurring during the heating phase of the sensor.
  • the inverse transformation step comprises:
  • N of the measurement signal - the calculation for each derivative of a coefficient depending on the filtering coefficients of the filtering elements, the calculation of said source signal from the measurement signal, the derivatives and the calculated coefficients.
  • Ki, K 2 , ..., K n are coefficients dependent on the filter coefficients.
  • the method may advantageously comprise a step of filtering the derivatives of the measurement signal, prior to calculating said source signal.
  • the filtering can be for example of order 1.
  • the signals used may be voltages.
  • the signals used may be values of the oxygen content in the gases.
  • the coefficient can advantageously be initialized to a value taken when the sensor gives an information distinct from its polarization value, and in which the coefficient is a function of time.
  • a device for processing a measurement signal representative of the fuel richness of a gas in particular the exhaust gas of a combustion engine for a motor vehicle with ignition and injection controlled by a control means, the device comprising a sensor mounted on the exhaust duct of the engine.
  • Said sensor comprises at least one filter element having a filter coefficient and capable of filtering the gas so as to produce the measurement signal.
  • the control means comprises transforming means capable of performing an inverse transformation of the measurement signal so as to determine a source signal independent of the operating characteristics of the sensor, in particular characteristics related to the filter elements.
  • the transformation means comprises a shunt block able to determine at least one derivative of order N of said measurement signal, a calculation block connected to the shunt block and able to calculate for each derivative, a coefficient depending on the filtering coefficients of the filter elements of the sensor, and a block for generating the source signal as a function of the derivatives of the coefficients and of the measurement signal.
  • said transformation means is able to determine the source signal according to the following relation:
  • K 1 , K 2 , ..., K n are coefficients dependent on the filter coefficients.
  • the transformation means also advantageously comprises a filtering block connected between the shunt block and the source signal processing block, and able to filter the derivatives of the measurement signal.
  • the filter block is capable of performing a filtering of order 1.
  • the shunt block is able to determine a derivative of order 1 of the measurement signal.
  • the transformation means is able to receive and deliver signals in the form of voltages.
  • the transformation means is able to receive and deliver signals in the form of values of the oxygen content in the gases.
  • said coefficient can be initialized to a value taken when the sensor gives information distinct from its polarization value, and in which the coefficient is a function of time.
  • the device as described above can be used in a system for regulating the richness of an air / fuel mixture admitted into a motor vehicle heat engine.
  • FIG. 1 represents an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows the composition of an example of a probe used by the device according to the invention
  • FIG. 3 represents more precisely a module of the device according to the invention
  • FIG. implementation of the method according to the invention
  • Reference 1 designates a spark ignition internal combustion engine.
  • the engine 1 is equipped with an injector 2 on the intake duct 3.
  • the injector 2 receives a control signal from a microphone programmed computer 4 via a connection 5.
  • the microcomputer 4 determines the nominal opening time of the injector 2 as a function of the air pressure measured by a pressure sensor 6 placed on the intake duct 3 and connected to the microcomputer 4 by a connection 7.
  • the programmed microcomputer 4 determines the nominal opening time of the injector 2 from the speed of rotation of the motor V measured by a sensor 8a and delivered to the microcomputer 4 through an 8b connection.
  • the microcomputer 4 can also correct the nominal time as a function of other information such as, for example, the temperature of the atmospheric air T alr delivered to the microcomputer 4 via a connection 9 or the temperature of the cooling water of the engine T water delivered. to the microcomputer 4 by a connection 10.
  • the microcomputer 4 To correct the nominal opening time of the injector 2, the microcomputer 4 also receives, via a connection 11, information delivered by a probe 12 disposed on the exhaust duct 13 of the engine 1.
  • the signal the output of the probe 12 is shaped in the microcomputer 4.
  • This signal contains information on the residual oxygen content of the exhaust gas and also on the momentary ratio of fuel and air of the mixture sucked by the engine 1
  • the high and low levels of this signal correspond to higher and lower riches respectively than the stoichiometric ratio (richness 1).
  • the gas whose wealth is to be measured is physically filtered by different elements of the probe, filtering at the end of which the wealth information is converted into a signal, here a voltage Vs.
  • the existence of several successive filter elements shifts the moment when wealth information is effectively converted into voltage Vs.
  • the first filter element of the probe 12 is the protective cover of the probe 20.
  • the latter allows the gases to pass only through an orifice 21.
  • the second filter element is a porous protective material 22 in which the gases circulate to reach the sensitive element 23.
  • This sensitive element 23 is the last filter element on which the oxygen molecules are fixed.
  • Each of these elements represents a filter applied to gases whose richness is evaluated, and thus implies a delay in the information to be measured.
  • Each filter has a filter coefficient, inversely proportional to the importance of filtering, and which increases with temperature.
  • the oxygen content detected on the sensitive element 23 is converted into a voltage Vs in comparison with the reference air
  • the voltage Vs is generated by the circulation of the O2 - ions in the electrolyte 23, and is measured by the electrodes 25 and 26.
  • the microcomputer 4 receives as input the voltage Vs delivered by the probe with the aid of the connection 11, and the pressure P alr , the temperature of the air T alr , the temperature of the cooling water of the engine T water and the speed V of rotation of the engine respectively by the connections 7, 9, 10 and 8b. From these different input information, the microcomputer 4 will then go back to the source information. To do this, the microcomputer 4 comprises in particular an inverse transformation block 30 which receives the voltage input Vs. More precisely, the voltage Vs is delivered to a first shunt block 31 whose role is to derive the input signal at least once. The shunt block 31 is connected by a connection 32 to a calculation block 33 able to calculate for each derivative delivered by the block 31, a coefficient which is a function of the filter coefficients of the different filtering elements of the probe 12.
  • the shunt block 31 is also connected to a filter block 34 by a connection 35.
  • Blocks 33 and 34 are connected to a multiplier 36 respectively by connections 37 and 38.
  • the multiplier 36 applies the different coefficients determined by the calculation block 33 to the corresponding derivatives filtered by the block 34.
  • the multiplier 36 delivers the filtered and multiplied derivatives by a coefficient to an adder 39 via a connection 40.
  • the adder 39 adds to the signal delivered by the multiplier, the voltage Vs delivered to the adder 39 by a connection 41.
  • the signal delivered by the adder 39 is delivered via a connection 42 to a block 43 which determines the nominal opening time of the injector.
  • Block 43 determines the nominal opening time of the injector of the vehicle also as a function of a signal delivered by a block 45 by means of a connection 44, and representative of the parameters
  • the microcomputer 4 then delivers via the connection 5 a control signal of the opening of the injector 2.
  • FIG. 4 illustrates an exemplary method implemented by the device represented in FIG. 3.
  • a signal for example a voltage, representative of the richness of the gas is measured by means of the probe. filtered.
  • the measured signal could be the value of the oxygen level in the gas.
  • the signal measured at time i, Usonde ; is derived during a step 51.
  • the probe since the probe performs a filtering of the source signal, it is possible to trace this source information by reversing the filtering performed. by the probe.
  • K 1 , K 2 ,..., K n can be determined from combinations of the filter coefficients of each of the filter elements of the probe.
  • this simplification makes it much easier to manage the evolution of the coefficients K as a function of the temperature of the probe without degrading the desired effect, that is to say the detection of the rich / poor transition moment. .
  • Derivative (Vs 1 - Vs 1-1 ) I TO, where: Derivative! is the derivative of the voltage Vs at instant i,
  • TO is the sampling step when acquiring measurements
  • i is the moment of measurement
  • Vs is the measured voltage delivered by the probe.
  • step 51 the derivative of the signal measured according to the formula implementing only the first order derivative of the measured signal is thus calculated, so as to be able to reconstruct the source signal.
  • the filtering done is a first-order filtering in the application, whose discrete transfer equation is:
  • H (z) is the transfer function in discrete
  • TO is the sampling step (for example 8 mS)
  • is the time constant of the filter. Filtering can be done by software. The formula used in this software is:
  • Filtered_drawn t is the derivative filtered at time i
  • Derivative t is the derivative at time i
  • Filtered_drawn ⁇ 1 is the filtered derivative at time i-1.
  • a coefficient K is calculated for each derivative (only the first derivative for a filter of order 1).
  • the coefficient K is initialized to a value when the probe is considered ready, that is to say ie when it provides a voltage sufficiently different from its bias voltage to consider that it gives a valid wealth information. This moment gives a relatively reliable indication of its temperature. Then we decrement the value of the coefficient K, over time.
  • the A / B pair allows you to choose the starting value of the coefficient.
  • the coefficient K is determined from a combination of the filtering coefficients of each of the filter elements of the probe.
  • V pred ⁇ Vs, + Der_filtered, .K
  • V pred ⁇ Vs, + Der _ filtered, .K.Coef _ positive, where Vp r edi is the source voltage at instant i, from which the voltage measured by the probe results.
  • the parameter Coef_positif makes it possible to differentiate the passages poor / rich and the passages rich / poor. Indeed, since the filterings are not physically identical between rich / poor and poor / rich passage of a mixture, the coefficient Coef_positif is added to the coefficient applied to the derivative, when this one is positive. This coefficient also makes it possible, if necessary, to deactivate the strategy for transitions from a lean mixture to a rich mixture, where no prediction is really necessary for certain types of probe.
  • step 55 the voltage V pre di is obtained and the coefficient K applied to the derivative as explained above is decremented. Consequently, by working on the source signal, the information delivered by the probe is exploitable much earlier, which makes it possible to determine the value of the wealth without waiting for the probe to reach a certain temperature. This further reduces pollutant emissions. Moreover, it is possible to deactivate the method described above when the probe has reached a sufficient temperature, and no longer introduces a delay in the information it delivers.
  • the invention is in no way limited to this specific example and can be applied to any type of spark ignition engine, regardless of the number of injectors and cylinders that equip it.
  • the parameters for calculating the nominal opening time of the injection are given solely by way of examples and it is possible, among other things, to use an air flow sensor instead of a pressure sensor. mounted on the intake duct.
  • the signal coming from the probe is not too parasitized, or when the software used is fine enough, it is possible to eliminate the filtering step of the derivative.
  • the voltage is converted into richness at the end of the process.

Abstract

The invention concerns a method for processing a measurement signal representing oxygen richness of a gas, in particular a controlled ignition and injection motor vehicle exhaust gas, the measurement signal being established by means of a sensor filtering the said using at least one filtering element provided with a filtering coefficient. The method includes a step (51, 52, 53, 54, 55) of inversely transforming the measurement signal to as to determine a source signal (Vpredi) independent of the operating characteristics of the sensor, in particular the characteristics related to the filtering elements.

Description

Procédé de traitement d'un signal de mesure représentatif de la richesse en oxygène d'un gaz et dispositif correspondant Method for processing a measurement signal representative of the oxygen content of a gas and corresponding device
La présente invention concerne, d'une manière générale, le traitement d'un signal de mesure issu d'un capteur, notamment pour la régulation de la richesse d'un mélange air/carburant admis dans un moteur thermique de véhicule automobile à allumage et injection piloté électroniquement.The present invention generally relates to the processing of a measurement signal derived from a sensor, in particular for regulating the richness of an air / fuel mixture admitted to a combustion engine of a motor vehicle with ignition and electronically controlled injection.
L'invention s'applique avantageusement aux sondes de type « lambda tout ou rien ».The invention is advantageously applicable to "lambda all-or-nothing" type probes.
La sonde lambda est un capteur sensible aux teneurs relatives des oxydants et des réducteurs dans un gaz. Lorsqu'elle est placée dans le conduit d' échappement d'un moteur thermique, elle permet de donner une information sur la richesse d'un mélange air/carburant introduit dans la chambre de combustion. La tension de sortie de la sonde lambda peut basculer entre un niveau haut (mélange riche) et un niveau bas (mélange pauvre) situés de part et d' autre d'un seuil correspondant au rapport stœchiométrique (richesse « 1 »). Par exemple, actuellement, il est considéré que la sonde de type lambda mesure un mélange pauvre en carburant (c' est-à-dire une richesse inférieure à 1) lorsqu' elle délivre une tension inférieure à 450 mV et inversement.The lambda probe is a sensor sensitive to the relative levels of oxidants and reducing agents in a gas. When placed in the exhaust duct of a heat engine, it provides information on the richness of an air / fuel mixture introduced into the combustion chamber. The output voltage of the lambda probe can switch between a high level (rich mixture) and a low level (lean mixture) located on both sides of a threshold corresponding to the stoichiometric ratio (richness "1"). For example, currently, it is considered that the lambda type probe measures a fuel-poor mixture (ie, a richness of less than 1) when it delivers a voltage below 450 mV and vice versa.
Le signal de sortie de la sonde lambda est mis en forme dans le calculateur électronique d' injection et l'information logique qui en résulte est un signal rectangulaire auquel, par convention, on attribue la valeur « +1 » lorsqu'il est au niveau haut et la valeur « - 1 » lorsqu' il est au niveau bas.The output signal of the lambda probe is shaped in the electronic injection computer and the resulting logic information is a rectangular signal to which, by convention, the value "+1" is assigned when it is high and the value "- 1" when it is low.
Pour répondre aux normes internationales concernant les émissions de substances polluantes, telles que les oxydes d' azote (NOx), les hydrocarbures imbrûlés (HC) et les oxydes de carbone (CO), il est utile d' améliorer la qualité de la régulation de la richesse à richesse stœchiométrique.To meet international standards for emissions of polluting substances, such as nitrogen oxides (NOx), unburned hydrocarbons (HC) and carbon oxides (CO), it is useful to improve the quality of the regulation of stoichiometric richness.
Pour ce faire, la sonde lambda est couramment utilisée, notamment dans le cadre d'une régulation à boucle fermée de l' injection, lorsque le système d' échappement du moteur est équipé d'un catalyseur destiné à réduire les émissions de ces composants polluants des gaz d' échappement. En effet, cette régulation permet d'asservir la richesse du mélange air/carburant admis dans le moteur autour de la valeur « 1 », ce qui est une condition indispensable à la combustion satisfaisante des composants toxiques par le catalyseur.To do this, the lambda probe is commonly used, particularly in the context of a closed - loop control of the injection, when the exhaust system of the engine is equipped with a catalyst intended to reduce the emissions of these polluting components. exhaust gas. Indeed, this regulation makes it possible to enslave the richness of the air / fuel mixture admitted into the engine around the value "1", which is a prerequisite for the satisfactory combustion of the toxic components by the catalyst.
Par conséquent, il est important que la régulation du mélange soit précise et présente la plus faible inertie possible notamment dans les premiers instants suivant le chauffage de la sonde de type lambda. En effet, les sondes de type lambda nécessitent d' être chauffée par une source de chaleur autre que la seule énergie des gaz d'échappement afin de délivrer un signal exploitable, qui indique correctement l' état du mélange injecté dans la chambre de combustion. Toutefois, dans les premiers instants suivant le début du chauffage de la sonde, celle-ci peut mettre un temps beaucoup plus important qu' à chaud pour fournir une tension en corrélation avec la véritable richesse du mélange air/carburant introduit dans la chambre de combustion.Therefore, it is important that the regulation of the mixture is accurate and has the lowest possible inertia especially in the first moments following the heating of the lambda type probe. Indeed, the lambda type probes need to be heated by a heat source other than the sole energy of the exhaust gas in order to deliver a usable signal, which correctly indicates the state of the mixture injected into the combustion chamber. However, in the first moments after the start of heating the probe, it can take a much longer time than hot to provide a voltage correlated with the true richness of the air / fuel mixture introduced into the combustion chamber. .
Par conséquent, lorsque la sonde n'a pas suffisamment chauffé, on observe lorsque survient une transition mélange riche/mélange pauvre, une période où la régulation s' effectue pour un mélange riche alors que le mélange est déjà devenu pauvre. En effet, la sonde donne une information d'un mélange riche en carburant quelques instants encore alors que le mélange observé est déjà devenu pauvre en carburant. Ce phénomène de délai de transition disparaît une fois que la sonde a suffisamment chauffé.Therefore, when the probe has not sufficiently heated, it is observed when occurs a mixture rich transition / lean mixture, a period where the regulation is carried out for a rich mixture while the mixture has already become poor. Indeed, the probe gives information of a fuel-rich mixture a few more moments while the mixture observed has already become poor in fuel. This transition delay phenomenon disappears once the probe has sufficiently warmed up.
Actuellement, le problème est contourné en retardant le bouclage de régulation de la richesse afin de s'assurer que la sonde est prête à donner un signal représentatif de la richesse en carburant du gaz mais également que sa dynamique de réaction soit suffisamment bonne pour éviter toute information inexacte.Currently, the problem is circumvented by delaying the wealth regulation loopback to ensure that the probe is ready to give a signal representative of the fuel richness of the gas but also that its reaction dynamics is good enough to avoid any inaccurate information.
Cependant, l'inconvénient majeur de ce procédé est que durant le laps de temps où la richesse n' est pas régulée, celle-ci soit suffisamment différente de la valeur optimale pour que le véhicule émette des polluants en quantité importante.However, the major disadvantage of this method is that during the period of time when the wealth is not regulated, it is sufficiently different from the optimal value for the vehicle to emit pollutants in large quantities.
Différentes méthodes proposent d' exploiter le signal délivré par la sonde pour réguler le mélange air/carburant, tel que le document EP-0-236 207 (Renault). Cependant, ce procédé ne concerne pas le traitement du signal délivré par la sonde avant son exploitation.Various methods propose to use the signal delivered by the probe to regulate the air / fuel mixture, such as EP-0-236 207 (Renault). However, this method does not relate to the processing of the signal delivered by the probe before its operation.
Des sondes à chauffage plus rapide de type UFLO (« Ultra Fast Light Off » en langue anglaise) permettent de réduire ce délai sans toutefois le supprimer.UFLO ("Ultra Fast Light Off") faster heating probes make it possible to reduce this delay without, however, eliminating it.
Par conséquent, l' état de la technique actuelle ne permet pas de s'affranchir du problème du délai existant entre la mesure de la richesse du gaz et les variations de la richesse effective du gaz, et donc de la mauvaise régulation de la richesse engendrée lorsque la sonde n' a pas encore atteint une température suffisamment élevée.Consequently, the current state of the art does not make it possible to overcome the problem of the delay existing between the measurement of the richness of the gas and the variations of the effective wealth of the gas, and therefore of the poor regulation of the generated wealth. when the probe has not yet reached a sufficiently high temperature.
L'invention vise à apporter une solution à ce problème. L'invention a pour objet de compenser un phénomène physique interne à la sonde de façon à supprimer le délai existant entre la valeur réelle de la richesse en carburant du gaz et la valeur mesurée par la sonde. A cet effet, l'invention propose un procédé de traitement d'un signal de mesure représentatif de la richesse en carburant d'un gaz, en particulier le gaz d' échappement d'un véhicule automobile à allumage et injection commandés, le signal de mesure étant élaboré au moyen d'un capteur filtrant ledit gaz à l'aide d'au moins un élément filtrant affecté d'un coefficient de filtrage.The invention aims to provide a solution to this problem. The object of the invention is to compensate for a physical phenomenon internal to the probe so as to eliminate the delay existing between the real value of the fuel richness of the gas and the value measured by the probe. For this purpose, the invention proposes a method of processing a measurement signal representative of the fuel richness of a gas, in particular the exhaust gas of a controlled ignition and injection vehicle, the signal of measurement being developed by means of a sensor filtering said gas using at least one filter element assigned a filter coefficient.
Selon une caractéristique générale de l' invention, le procédé comprend une étape de transformation inverse du signal de mesure de façon à déterminer un signal source indépendant des caractéristiques de fonctionnement du capteur, en particulier les caractéristiques liées aux éléments filtrants.According to a general characteristic of the invention, the method comprises a step of inverse transformation of the measurement signal so as to determine a source signal independent of the operating characteristics of the sensor, in particular the characteristics related to the filtering elements.
En d' autres termes, le procédé de traitement du signal délivré par le capteur, par exemple une sonde de type lambda, consiste à inverser sommairement les phénomènes physiques prédominants et gênants du capteur, ayant lieu durant la phase de chauffage du capteur.In other words, the method of processing the signal delivered by the sensor, for example a lambda type probe, consists in summarily reversing the predominant and troublesome physical phenomena of the sensor, occurring during the heating phase of the sensor.
Il est alors possible de remonter à l' information source à partir de l'information filtrée, ce qui a pour avantage d'obtenir des transitions du signal de mesure correctement synchronisées avec les transitions réelles de passage d'un gaz pauvre en carburant à un gaz riche en carburant ou vice-versa.It is then possible to go back to the source information from the filtered information, which has the advantage of obtaining transitions of the measurement signal correctly synchronized with the actual transitions from passage of a fuel-poor gas to a gas rich in fuel or vice versa.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, l'étape de transformation inverse comprend :According to one embodiment of the invention, the inverse transformation step comprises:
- une étape de détermination d' au moins une dérivée d'ordrea step of determining at least one order derivative
N du signal de mesure, - le calcul pour chaque dérivée d'un coefficient dépendant des coefficients de filtrage des éléments filtrants, le calcul dudit signal source à partir du signal de mesure, des dérivées et des coefficients calculés. Par exemple, ledit signal source est déterminé d' après la relation suivante : r. dy r. d2y r_ d"y x = y + K, - — + K7 f + ....+ ΛT — -, y ι dt 2 dt2 " dt" où : x est le signal source, y est le signal de mesure,N of the measurement signal, - the calculation for each derivative of a coefficient depending on the filtering coefficients of the filtering elements, the calculation of said source signal from the measurement signal, the derivatives and the calculated coefficients. For example, said source signal is determined from the following relationship: r . dy r . d 2 y r _ d "yx = y + K, - - + K 7 f + .... + ΛT - -, y ι dt 2 dt 2 " dt "where: x is the source signal, y is the signal measuring,
Ki, K2, ...,Kn sont des coefficients dépendants des coefficients de filtrage.Ki, K 2 , ..., K n are coefficients dependent on the filter coefficients.
En outre, le procédé peut comprendre avantageusement une étape de filtrage des dérivées du signal de mesure, préalablement au calcul dudit signal source.In addition, the method may advantageously comprise a step of filtering the derivatives of the measurement signal, prior to calculating said source signal.
Le filtrage peut être par exemple d'ordre 1.The filtering can be for example of order 1.
Selon un mode de mise en œuvre, on peut déterminer une dérivée d'ordre 1 du signal de mesure. Selon un mode de mise en œuvre, les signaux mis en œuvre peuvent être des tensions.According to one embodiment, it is possible to determine a first-order derivative of the measurement signal. According to one mode of implementation, the signals used may be voltages.
En variante, les signaux mis en œuvre peuvent être des valeurs du taux d' oxygène dans les gaz.In a variant, the signals used may be values of the oxygen content in the gases.
Selon un mode de mise en œuvre, le coefficient peut être avantageusement initialisé à une valeur prise lorsque le capteur donne une information distincte de sa valeur de polarisation, et dans lequel le coefficient est fonction du temps.According to one embodiment, the coefficient can advantageously be initialized to a value taken when the sensor gives an information distinct from its polarization value, and in which the coefficient is a function of time.
Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de traitement d'un signal de mesure représentatif de la richesse en carburant d'un gaz, en particulier le gaz d'échappement d'un moteur thermique pour véhicule automobile à allumage et injection commandés par un moyen de commande, le dispositif comprenant un capteur monté sur le conduit d' échappement du moteur. Ledit capteur comprend au moins un élément filtrant affecté d'un coefficient de filtrage et apte à filtrer le gaz de façon à élaborer le signal de mesure. Selon une caractéristique générale de cet autre aspect de l'invention, le moyen de commande comprend un moyen de transformation apte à effectuer une transformation inverse du signal de mesure de façon à déterminer un signal source indépendant des caractéristiques de fonctionnement du capteur, en particulier des caractéristiques liées aux éléments filtrants.According to another aspect of the invention, there is provided a device for processing a measurement signal representative of the fuel richness of a gas, in particular the exhaust gas of a combustion engine for a motor vehicle with ignition and injection controlled by a control means, the device comprising a sensor mounted on the exhaust duct of the engine. Said sensor comprises at least one filter element having a filter coefficient and capable of filtering the gas so as to produce the measurement signal. According to a general characteristic of this other aspect of the invention, the control means comprises transforming means capable of performing an inverse transformation of the measurement signal so as to determine a source signal independent of the operating characteristics of the sensor, in particular characteristics related to the filter elements.
Selon un mode de réalisation, le moyen de transformation comprend un bloc de dérivation apte à déterminer au moins une dérivée d' ordre N dudit signal de mesure, un bloc de calcul connecté au bloc de dérivation et apte à calculer pour chaque dérivée, un coefficient dépendant des coefficients de filtrage des éléments filtrants du capteur, et un bloc d' élaboration du signal source en fonction des dérivées des coefficients et du signal de mesure.According to one embodiment, the transformation means comprises a shunt block able to determine at least one derivative of order N of said measurement signal, a calculation block connected to the shunt block and able to calculate for each derivative, a coefficient depending on the filtering coefficients of the filter elements of the sensor, and a block for generating the source signal as a function of the derivatives of the coefficients and of the measurement signal.
De préférence, ledit moyen de transformation est apte à déterminer le signal source d' après la relation suivante :Preferably, said transformation means is able to determine the source signal according to the following relation:
„ dy τr d2y τr d"y" Dy τr d 2 y τr d" y
1 dt dt2 " dt" où : x est le signal source, y est le signal de mesure, 1 dt dt 2 "dt" where: x is the source signal, y is the measurement signal,
K1, K2, ... ,Kn sont des coefficients dépendants des coefficients de filtrage.K 1 , K 2 , ..., K n are coefficients dependent on the filter coefficients.
Selon un mode de réalisation, le moyen de transformation comprend en outre avantageusement un bloc de filtrage connecté entre le bloc de dérivation et le bloc d' élaboration du signal source, et apte à filtrer les dérivées du signal de mesure.According to one embodiment, the transformation means also advantageously comprises a filtering block connected between the shunt block and the source signal processing block, and able to filter the derivatives of the measurement signal.
Par exemple, le bloc de filtrage est apte à effectuer un filtrage d' ordre 1. Selon un mode de réalisation, le bloc de dérivation est apte à déterminer une dérivée d' ordre 1 du signal de mesure.For example, the filter block is capable of performing a filtering of order 1. According to one embodiment, the shunt block is able to determine a derivative of order 1 of the measurement signal.
Selon un mode de réalisation, le moyen de transformation est apte à recevoir et à délivrer des signaux sous forme de tensions. En variante, le moyen de transformation est apte à recevoir et à délivrer des signaux sous forme de valeurs du taux d' oxygène dans les gaz.According to one embodiment, the transformation means is able to receive and deliver signals in the form of voltages. In a variant, the transformation means is able to receive and deliver signals in the form of values of the oxygen content in the gases.
De préférence, ledit coefficient peut être initialisé à une valeur prise lorsque le capteur donne une information distincte de sa valeur de polarisation, et dans lequel le coefficient est fonction du temps.Preferably, said coefficient can be initialized to a value taken when the sensor gives information distinct from its polarization value, and in which the coefficient is a function of time.
Le dispositif tel que décrit précédemment peut être utilisé dans un système de régulation de la richesse d'un mélange air/carburant admis dans un moteur thermique pour véhicule automobile.The device as described above can be used in a system for regulating the richness of an air / fuel mixture admitted into a motor vehicle heat engine.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l' examen de la description détaillée d'un mode de réalisation de l' invention, nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 représente un mode de réalisation du dispositif selon l' invention, - la figure 2 représente la composition d'un exemple de sonde utilisée par le dispositif selon l' invention, la figure 3 représente plus précisément un module du dispositif selon l'invention, la figure 4 représente un mode de mise en œuvre du procédé selon l' invention.Other advantages and features of the invention will appear on examining the detailed description of an embodiment of the invention, in no way limiting, and the attached drawings, in which: FIG. 1 represents an embodiment of the invention; FIG. 2 shows the composition of an example of a probe used by the device according to the invention, FIG. 3 represents more precisely a module of the device according to the invention, FIG. implementation of the method according to the invention.
On se réfère à la figure 1. La référence 1 désigne un moteur à combustion interne à allumage commandé.Referring to Figure 1. Reference 1 designates a spark ignition internal combustion engine.
Le moteur 1 est équipé d'un injecteur 2 sur le conduit d'admission 3. L' injecteur 2 reçoit un signal de commande d'un micro calculateur programmé 4 par l' intermédiaire d'une connexion 5. Le microcalculateur 4 détermine le temps nominal d' ouverture de l' injecteur 2 en fonction de la pression d' air mesurée par un capteur de pression 6 placé sur le conduit d'admission 3 et connecté au microcalculateur 4 par une connexion 7. En outre, le microcalculateur programmé 4 détermine le temps nominal d'ouverture de l' injecteur 2 à partir de la vitesse de rotation du moteur V mesurée par un capteur 8a et délivrée au microcalculateur 4 par une connexion 8b.The engine 1 is equipped with an injector 2 on the intake duct 3. The injector 2 receives a control signal from a microphone programmed computer 4 via a connection 5. The microcomputer 4 determines the nominal opening time of the injector 2 as a function of the air pressure measured by a pressure sensor 6 placed on the intake duct 3 and connected to the microcomputer 4 by a connection 7. In addition, the programmed microcomputer 4 determines the nominal opening time of the injector 2 from the speed of rotation of the motor V measured by a sensor 8a and delivered to the microcomputer 4 through an 8b connection.
Le microcalculateur 4 peut également corriger le temps nominal en fonction d' autres informations telles que par exemple la température de l' air atmosphérique Talr délivrée au microcalculateur 4 par une connexion 9 ou la température de l'eau de refroidissement du moteur Teau délivrée au microcalculateur 4 par une connexion 10.The microcomputer 4 can also correct the nominal time as a function of other information such as, for example, the temperature of the atmospheric air T alr delivered to the microcomputer 4 via a connection 9 or the temperature of the cooling water of the engine T water delivered. to the microcomputer 4 by a connection 10.
Pour corriger le temps nominal d' ouverture de l' injecteur 2, le microcalculateur 4 reçoit également par l' intermédiaire d'une connexion 1 1 une information délivrée par une sonde 12 disposée sur le conduit d'échappement 13 du moteur 1. Le signal de sortie de la sonde 12 est mis en forme dans le microcalculateur 4. Ce signal contient une information sur la teneur en oxygène résiduel des gaz d'échappement et également sur le rapport momentané de carburant et d'air du mélange aspiré par le moteur 1. Les niveaux haut et bas de ce signal correspondent à des richesses respectivement supérieure et inférieure au rapport stœchiométrique (richesse 1).To correct the nominal opening time of the injector 2, the microcomputer 4 also receives, via a connection 11, information delivered by a probe 12 disposed on the exhaust duct 13 of the engine 1. The signal the output of the probe 12 is shaped in the microcomputer 4. This signal contains information on the residual oxygen content of the exhaust gas and also on the momentary ratio of fuel and air of the mixture sucked by the engine 1 The high and low levels of this signal correspond to higher and lower riches respectively than the stoichiometric ratio (richness 1).
On se réfère à présent à la figure 2 qui illustre plus précisément la constitution d'une sonde ainsi que son fonctionnement.Referring now to Figure 2 which more precisely illustrates the constitution of a probe and its operation.
Le gaz dont on cherche à mesurer la richesse est filtré physiquement par différents éléments de la sonde, filtrage à l'issue duquel l'information de richesse est convertie en un signal, ici une tension Vs. L'existence de plusieurs éléments filtrants successifs décale d' autant le moment où l'information de richesse sera effectivement convertie en tension Vs.The gas whose wealth is to be measured is physically filtered by different elements of the probe, filtering at the end of which the wealth information is converted into a signal, here a voltage Vs. The existence of several successive filter elements shifts the moment when wealth information is effectively converted into voltage Vs.
Le premier élément filtrant de la sonde 12 est le capot protecteur de la sonde 20. Celui-ci ne laisse passer les gaz que par un orifice 21. Le deuxième élément filtrant est un matériau poreux protecteur 22 dans lequel les gaz circulent pour atteindre l' élément sensible 23. Cet élément sensible 23 est le dernier élément filtrant, sur lequel se fixent les molécules de dioxygène.The first filter element of the probe 12 is the protective cover of the probe 20. The latter allows the gases to pass only through an orifice 21. The second filter element is a porous protective material 22 in which the gases circulate to reach the sensitive element 23. This sensitive element 23 is the last filter element on which the oxygen molecules are fixed.
Chacun de ces éléments représente un filtre appliqué aux gaz dont on évalue la richesse, et implique donc un retard de l' information à mesurer. Chaque filtre possède un coefficient de filtrage, inversement proportionnel à l'importance du filtrage, et qui augmente avec la température.Each of these elements represents a filter applied to gases whose richness is evaluated, and thus implies a delay in the information to be measured. Each filter has a filter coefficient, inversely proportional to the importance of filtering, and which increases with temperature.
Ensuite, la teneur en oxygène détectée sur l' élément sensible 23 est convertie en tension Vs en comparaison avec l' air de référenceThen, the oxygen content detected on the sensitive element 23 is converted into a voltage Vs in comparison with the reference air
24. La tension Vs est générée par la circulation des ions O2- dans l' électrolyte 23, et est mesurée par les électrodes 25 et 26.24. The voltage Vs is generated by the circulation of the O2 - ions in the electrolyte 23, and is measured by the electrodes 25 and 26.
On se réfère à présent à la figure 3 qui illustre plus précisément le microcalculateur 4. Le microcalculateur 4 reçoit en entrée la tension Vs délivrée par la sonde à l'aide de la connexion 11, ainsi que la pression Palr, la température de l' air Talr, la température de l'eau de refroidissement du moteur Teau et la vitesse V de rotation du moteur respectivement par les connexions 7, 9, 10 et 8b. A partir de ces différentes informations d'entrée, le microcalculateur 4 va alors remonter à l' information source. Pour ce faire, le microcalculateur 4 comprend notamment un bloc de transformation inverse 30 qui reçoit en entrée la tension Vs. Plus précisément, la tension Vs est délivrée à un premier bloc de dérivation 31 dont le rôle est de dériver au moins une fois le signal d'entrée. Le bloc de dérivation 31 est connecté par une connexion 32 à un bloc de calcul 33 apte à calculer pour chaque dérivée délivrée par le bloc 31 , un coefficient fonction des coefficients de filtrage des différents éléments filtrants de la sonde 12.Referring now to Figure 3 which more precisely illustrates the microcomputer 4. The microcomputer 4 receives as input the voltage Vs delivered by the probe with the aid of the connection 11, and the pressure P alr , the temperature of the air T alr , the temperature of the cooling water of the engine T water and the speed V of rotation of the engine respectively by the connections 7, 9, 10 and 8b. From these different input information, the microcomputer 4 will then go back to the source information. To do this, the microcomputer 4 comprises in particular an inverse transformation block 30 which receives the voltage input Vs. More precisely, the voltage Vs is delivered to a first shunt block 31 whose role is to derive the input signal at least once. The shunt block 31 is connected by a connection 32 to a calculation block 33 able to calculate for each derivative delivered by the block 31, a coefficient which is a function of the filter coefficients of the different filtering elements of the probe 12.
Le bloc de dérivation 31 est également connecté à un bloc de filtrage 34 par une connexion 35.The shunt block 31 is also connected to a filter block 34 by a connection 35.
Les blocs 33 et 34 sont connectés à un multiplieur 36 respectivement par les connexions 37 et 38.Blocks 33 and 34 are connected to a multiplier 36 respectively by connections 37 and 38.
Le multiplieur 36 applique les différents coefficients déterminés par le bloc de calcul 33 aux dérivées correspondantes filtrées par le bloc 34. Le multiplieur 36 délivre les dérivées filtrées et multipliées par un coefficient à un additionneur 39 par l' intermédiaire d'une connexion 40. L' additionneur 39 ajoute au signal délivré par le multiplieur, la tension Vs délivrée à l' additionneur 39 par une connexion 41.The multiplier 36 applies the different coefficients determined by the calculation block 33 to the corresponding derivatives filtered by the block 34. The multiplier 36 delivers the filtered and multiplied derivatives by a coefficient to an adder 39 via a connection 40. the adder 39 adds to the signal delivered by the multiplier, the voltage Vs delivered to the adder 39 by a connection 41.
Le signal délivré par l' additionneur 39 est délivré par l' intermédiaire d'une connexion 42 à un bloc 43 qui détermine le temps d'ouverture nominale de l' injecteur.The signal delivered by the adder 39 is delivered via a connection 42 to a block 43 which determines the nominal opening time of the injector.
Le bloc 43 détermine le temps d'ouverture nominale de l' injecteur du véhicule également en fonction d'un signal délivré par un bloc 45 à l'aide d'une connexion 44, et représentatif des paramètresBlock 43 determines the nominal opening time of the injector of the vehicle also as a function of a signal delivered by a block 45 by means of a connection 44, and representative of the parameters
Pair, Tair, Teau et V. Le microcalculateur 4 délivre alors par la connexion 5 un signal de commande de l' ouverture de l'injecteur 2.Pair, air, T water and V. The microcomputer 4 then delivers via the connection 5 a control signal of the opening of the injector 2.
L'organigramme représenté sur la figure 4 illustre un exemple de procédé mis en œuvre par le dispositif représenté sur la figure 3.The flowchart shown in FIG. 4 illustrates an exemplary method implemented by the device represented in FIG. 3.
Lors d'une première étape 50, on mesure grâce à la sonde un signal, par exemple une tension, représentative de la richesse du gaz filtré. Dans une variante, le signal mesuré pourrait être la valeur du taux d' oxygène dans le gaz.During a first step 50, a signal, for example a voltage, representative of the richness of the gas is measured by means of the probe. filtered. Alternatively, the measured signal could be the value of the oxygen level in the gas.
Puis, le signal mesuré à l' instant i, Usonde;, est dérivé au cours d'une étape 51. En effet, la sonde effectuant un filtrage du signal source, il est possible de remonter à cette information source en inversant le filtrage effectué par la sonde. Dans le cas d' un filtrage d' ordre 1 , on a : dy ldt= (x - y) - K, où : y est le signal filtré, x est le signal source, et K est le coefficient de filtrage.Then, the signal measured at time i, Usonde ;, is derived during a step 51. Indeed, since the probe performs a filtering of the source signal, it is possible to trace this source information by reversing the filtering performed. by the probe. In the case of a filter of order 1, we have: dy ldt = (x - y) - K, where: y is the filtered signal, x is the source signal, and K is the filtering coefficient.
Le signal source x est alors obtenu en inversant l' équation précédente : x = y + ^-IK. dtThe source signal x is then obtained by inverting the previous equation: x = y + ^ -IK. dt
Théoriquement, pour un filtre d' ordre N, on peut retrouver le signal source selon le même principe, à partir de ces différentes dérivées :Theoretically, for a filter of order N, we can find the source signal according to the same principle, from these different derivatives:
Figure imgf000013_0001
où les coefficients K1, K2, ... , Kn peuvent être déterminés à partir de combinaisons des coefficients de filtrage de chacun des éléments filtrants de la sonde.
Figure imgf000013_0001
where the coefficients K 1 , K 2 ,..., K n can be determined from combinations of the filter coefficients of each of the filter elements of the probe.
Il est fort probable que les filtres physiques de la sonde ne sont pas des filtres d' ordre 1 parfaits . Cependant, les multiples dérivées et les conversions tension/richesse sont lourdes en mémoire logicielle, en temps de calcul et en perte de précision. En outre, le réglage des coefficients pour chacune des dérivées serait difficile à réaliser. Pour ces raisons, l' étude réalisée ici porte sur une inversion de filtres d'ordre 1.It is very likely that the physical filters of the probe are not perfect order 1 filters. However, the multiple derivatives and the conversions of tension / richness are heavy in software memory, in computation time and in loss of precision. In addition, the setting of the coefficients for each of the derivatives would be difficult to achieve. For these reasons, the study carried out here concerns an inversion of filters of order 1.
En outre, cette simplification permet de gérer beaucoup plus facilement l'évolution des coefficients K en fonction de la température de la sonde sans pour autant dégrader l'effet souhaité, c' est-à-dire la détection du moment de transition riche/pauvre.In addition, this simplification makes it much easier to manage the evolution of the coefficients K as a function of the temperature of the probe without degrading the desired effect, that is to say the detection of the rich / poor transition moment. .
Il vient alors, pour la tension Vs délivrée par la sonde :It then comes, for the voltage Vs delivered by the probe:
Dérivée, = (Vs1 - Vs1-1) I TO, où : Dérivée! est la dérivée de la tension Vs à l' instant i,Derivative, = (Vs 1 - Vs 1-1 ) I TO, where: Derivative! is the derivative of the voltage Vs at instant i,
TO est le pas d' échantillonnage lors de l'acquisition des mesures, i est l'instant de la mesure,TO is the sampling step when acquiring measurements, i is the moment of measurement,
Vs est la tension mesurée, délivrée par la sonde. Lors de l'étape 51, on calcule donc la dérivée du signal mesuré selon la formule ne mettant en œuvre que la dérivée d' ordre 1 du signal mesuré, de façon à pouvoir reconstruire le signal source.Vs is the measured voltage delivered by the probe. In step 51, the derivative of the signal measured according to the formula implementing only the first order derivative of the measured signal is thus calculated, so as to be able to reconstruct the source signal.
Une fois la dérivée calculée (pour un filtre d' ordre 1) celle-ci est filtrée lors d' une étape 52. En effet, de par le fait que la tension sonde soit une variable interne à un logiciel, sa dérivée ne peut être qu'une succession de diracs, c' est-à-dire une valeur très élevée durant une unité de temps. Il faut donc, pour compenser ce problème, appliquer un filtre à la dérivée de la tension sonde. On obtient ainsi une dérivée moins chaotique et plus proche de la dérivée d' un signal continu. Toutefois, ce filtre provoquant un retard sur l' information sonde, il est important de ne pas sur-filtrer. Il faut donc réaliser un compromis entre un signal sans parasites et une réponse dynamique. Pour cela, le filtrage effectué est un filtrage d'ordre 1 dans l'application, dont l'équation de transfert discrète est :Once the derivative has been calculated (for a filter of order 1), the latter is filtered during a step 52. Indeed, because the probe voltage is a variable internal to a software, its derivative can not be that a succession of diracs, that is to say a very high value during a unit of time. Therefore, to compensate for this problem, apply a filter to the derivative of the probe voltage. This results in a derivative that is less chaotic and closer to the derivative of a continuous signal. However, since this filter causes a delay in probe information, it is important not to overfilter. It is therefore necessary to compromise between a noise-free signal and a dynamic response. For this, the filtering done is a first-order filtering in the application, whose discrete transfer equation is:
l-e-T0lτ I- z ' le- T0lτ I- z '
H(z) = - \-e-T0lτz-1 ' TOH (z) = -T0lτ z- 1 TO
ou :or :
H(z) est la fonction de transfert en discret, TO est le pas d'échantillonnage (par exemple 8 mS), τ est la constante de temps du filtre. Le filtrage peut être réalisé par un logiciel. La formule utilisée dans ce logiciel est donc :H (z) is the transfer function in discrete, TO is the sampling step (for example 8 mS), τ is the time constant of the filter. Filtering can be done by software. The formula used in this software is:
Figure imgf000015_0001
où : y est la dérivée filtrée, i est l'instant considéré, x est la tension sonde, et K est le coefficient de filtrage. Par conséquent, il vient :
Figure imgf000015_0001
where: y is the filtered derivative, i is the instant considered, x is the probe voltage, and K is the filtering coefficient. Therefore, it comes:
TO -≡ τ=- et K=l-e τ .TO -≡ τ = - and K = the τ .
Ln(I-K) Le filtrage de la dérivée appliqué à la dérivée de la tension Vs obtenue lors des étapes précédentes donne, à un instant i :Ln (I-K) The filtering of the derivative applied to the derivative of the voltage Vs obtained during the preceding steps gives, at a time i:
TOTO
Dér _ filtrée , = ( Dérivée i - Dérjîltrée ^1) .(1-e T ) + Dér _ filtrée ,_γ où :Dér filtered _ = (Derived i - Dérjîltrée ^ 1) (1-e T) + Dér filtered _, _ γ where:.
Dér_filtrée t est la dérivée filtrée à l'instant i, Dérivée t est la dérivée à l'instant i,Filtered_drawn t is the derivative filtered at time i, Derivative t is the derivative at time i,
Dér_filtrée ^1 est la dérivée filtrée à l'instant i-1. Lors d'une étape 53, on calcule pour chaque dérivée (seulement la dérivée première pour un filtre d' ordre 1) un coefficient K. Le coefficient K est initialisé à une valeur lorsque la sonde est considérée comme prête, c' est-à-dire lorsqu'elle fournit une tension suffisamment différente de sa tension de polarisation pour considérer qu' elle donne une information de richesse valable. Ce moment donne une indication relativement fiable de sa température. Puis l'on décrémente la valeur du coefficient K, au cours du temps. La méthode de décrémentation retenue est la suivante, afin d' avoir une grosse influence de la dérivée au démarrage de la stratégie, cette influence décroissant rapidement au cours du temps : k = AI(B + temps), où : la valeur de B permet de choisir la vitesse de décrémentation du coefficient, tel que plus B est élevé, plus la diminution est lente.Filtered_drawn ^ 1 is the filtered derivative at time i-1. During a step 53, a coefficient K is calculated for each derivative (only the first derivative for a filter of order 1). The coefficient K is initialized to a value when the probe is considered ready, that is to say ie when it provides a voltage sufficiently different from its bias voltage to consider that it gives a valid wealth information. This moment gives a relatively reliable indication of its temperature. Then we decrement the value of the coefficient K, over time. The decrementation method adopted is the following one, in order to have a big influence of the derivative at the start of the strategy, this influence decreasing rapidly over time: k = AI (B + time), where: the value of B allows to choose the rate of decrementation of the coefficient, such that more B is high, the more the decrease is slow.
Le couple A/B permet de choisir la valeur de départ du coefficient.The A / B pair allows you to choose the starting value of the coefficient.
On rappelle que le coefficient K est déterminé à partir d'une combinaison des coefficients du filtrage de chacun des éléments filtrants de la sonde.It is recalled that the coefficient K is determined from a combination of the filtering coefficients of each of the filter elements of the probe.
Puis, au cours d'une étape 54, on applique le coefficient K à la dérivée Dér_filtrée t.Then, during a step 54, the coefficient K is applied to the derivative Der-filtered t .
On combine alors au cours d' une étape 55 le produit obtenu et la tension sonde mesurée à l' instant i, selon la formule ci-dessous si la dérivée est négative :The product obtained and the probe voltage measured at time i are then combined in a step 55 according to the formula below if the derivative is negative:
Vpredι = Vs, + Der_filtrée,.K ,V predι = Vs, + Der_filtered, .K,
, et selon la formule ci-dessous si la dérivée est positive : Vpredι = Vs, + Der _ filtrée, .K.Coef _ positif , où Vpredi est la tension source à l' instant i, dont résulte la tension mesurée par la sonde., and according to the formula below if the derivative is positive: V predι = Vs, + Der _ filtered, .K.Coef _ positive, where Vp r edi is the source voltage at instant i, from which the voltage measured by the probe results.
Le paramètre Coef_positif permet de différencier les passages pauvre/riche et les passages riche/pauvre. En effet, les filtrages n'étant physiquement pas identiques entre passage riche/pauvre et pauvre/riche d'un mélange, le coefficient Coef_positif est ajouté au coefficient appliqué à la dérivée, lorsque celle-ci est positive. Ce coefficient permet en outre, si besoin, de désactiver la stratégie pour les transitions d' un mélange pauvre à un mélange riche, où aucune prédiction n' est véritablement nécessaires pour certains types de sonde.The parameter Coef_positif makes it possible to differentiate the passages poor / rich and the passages rich / poor. Indeed, since the filterings are not physically identical between rich / poor and poor / rich passage of a mixture, the coefficient Coef_positif is added to the coefficient applied to the derivative, when this one is positive. This coefficient also makes it possible, if necessary, to deactivate the strategy for transitions from a lean mixture to a rich mixture, where no prediction is really necessary for certain types of probe.
A l' issue de l' étape 55, on obtient la tension Vpredi.et on décrémente le coefficient K appliqué sur la dérivée tel qu'expliqué ci- avant. Par conséquent, en travaillant sur le signal source, l' information délivrée par la sonde est exploitable beaucoup plus tôt, ce qui permet de déterminer la valeur de la richesse sans attendre que la sonde ait atteint une certaine température. On réduit ainsi davantage les émissions de polluants. Par ailleurs, il est possible de désactiver le procédé décrit ci- dessus lorsque la sonde a atteint une température suffisante, et n'introduit plus de délai dans l' information qu'elle délivre.At the end of step 55, the voltage V pre di is obtained and the coefficient K applied to the derivative as explained above is decremented. Consequently, by working on the source signal, the information delivered by the probe is exploitable much earlier, which makes it possible to determine the value of the wealth without waiting for the probe to reach a certain temperature. This further reduces pollutant emissions. Moreover, it is possible to deactivate the method described above when the probe has reached a sufficient temperature, and no longer introduces a delay in the information it delivers.
Bien entendu, l' invention n' est nullement limitée à cet exemple spécifique et peut s' appliquer à tout type de moteur à allumage commandé, quels que soient le nombre d'injecteurs et de cylindres qui l' équipent. De même, les paramètres de calcul du temps nominal d'ouverture de l' injection sont donnés uniquement à titre d' exemples et l' on peut, entre autres, utiliser un capteur de débit d' air au lieu d' un capteur de pression monté sur le conduit d' admission. Par ailleurs, si le signal issu de la sonde n' est pas trop parasité, ou alors que le logiciel utilisé est assez fin, il est possible de supprimer l' étape de filtrage de la dérivée.Of course, the invention is in no way limited to this specific example and can be applied to any type of spark ignition engine, regardless of the number of injectors and cylinders that equip it. Likewise, the parameters for calculating the nominal opening time of the injection are given solely by way of examples and it is possible, among other things, to use an air flow sensor instead of a pressure sensor. mounted on the intake duct. Moreover, if the signal coming from the probe is not too parasitized, or when the software used is fine enough, it is possible to eliminate the filtering step of the derivative.
Il est également possible de calculer une dérivée d' un ordre supérieur à 1 de façon à se rapprocher de l' étude théorique.It is also possible to calculate a derivative of an order greater than 1 in order to approximate the theoretical study.
Dans l' exemple décrit ci-dessus, la tension est convertie en richesse à la fin du procédé. Cependant, il est possible de convertir la tension issue de la sonde dès que celle-ci est mesurée et de travailler tout au long du procédé avec la valeur représentative de la richesse. In the example described above, the voltage is converted into richness at the end of the process. However, it is possible to convert the voltage from the probe as soon as it is measured and to work throughout the process with the value representative of the richness.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement d' un signal de mesure représentatif de la richesse en carburant d' un gaz en particulier le gaz d' échappement d'un véhicule automobile à allumage et injection commandés, le signal de mesure étant élaboré au moyen d'un capteur filtrant ledit gaz à l' aide d'au moins un élément filtrant affecté d' un coefficient de filtrage, caractérisé par le fait que le procédé comprend une étape (51 , 52, 53, 54, 55) de transformation inverse du signal de mesure de façon à déterminer un signal source (Vpredi) indépendant des caractéristiques de fonctionnement du capteur, en particulier les caractéristiques liées aux éléments filtrants.Process for the treatment of a measurement signal representative of the fuel richness of a gas, in particular the exhaust gas of a controlled ignition and injection vehicle, the measuring signal being produced by means of a sensor filtering said gas with at least one filter element having a filter coefficient, characterized in that the method comprises a step (51, 52, 53, 54, 55) of inverse transformation of the measurement so as to determine a source signal (V pre di) independent of the operating characteristics of the sensor, in particular the characteristics related to the filter elements.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel l' étape de transformation inverse comprend :The method of claim 1 wherein the reverse transformation step comprises:
- une étape de détermination (51) d' au moins une dérivée d'ordre n du signal de mesure,a step of determining (51) at least one derivative of order n of the measurement signal,
- le calcul (53) pour chaque dérivée d' un coefficient (K) dépendant des coefficients de filtrage des éléments filtrants,the calculation (53) for each derivative of a coefficient (K) depending on the filtering coefficients of the filter elements,
- le calcul (55) dudit signal source à partir du signal de mesure, des dérivées et des coefficients calculés. calculating (55) said source signal from the measurement signal, the derivatives and the calculated coefficients.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ledit signal source est déterminé d'après la relation suivante :The method of claim 2, wherein said source signal is determined from the following relationship:
y ι dt 2 dt2 n df où : x est le signal source, y est le signal de mesure, y ι dt 2 dt 2 n df where: x is the source signal, y is the measurement signal,
Kl, K2, ... Kn sont des coefficients dépendants des coefficients de filtrage. K1, K2, ... Kn are coefficients dependent on the filter coefficients.
4. Procédé selon la revendication précédente, comprenant en outre une étape de filtrage (52) des dérivées du signal de mesure, préalablement au calcul dudit signal source.4. Method according to the preceding claim, further comprising a filtering step (52) of the derivatives of the measurement signal, prior to calculating said source signal.
5. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le filtrage est d' ordre 1.5. Method according to the preceding claim, wherein the filtering is of order 1.
6. Procédé selon l' une des revendications 2 à 5, dans lequel on détermine une dérivée d' ordre 1 du signal de mesure.6. Method according to one of claims 2 to 5, wherein a derivative of order 1 of the measurement signal is determined.
7. Procédé selon l' une des revendications précédentes dans lequel les signaux mis en œuvre sont des tensions. 7. Method according to one of the preceding claims wherein the signals used are voltages.
8. Procédé selon l' une des revendications précédentes dans lequel les signaux mis en œuvre sont des valeurs du taux d' oxygène dans les gaz8. Method according to one of the preceding claims wherein the signals used are values of the oxygen content in the gases.
9. Procédé selon l'une des revendications 2 à 8, dans lequel ledit coefficient (K) est initialisé à une valeur prise lorsque le capteur donne une information distincte de sa valeur de polarisation, et dans lequel le coefficient est fonction du temps.9. Method according to one of claims 2 to 8, wherein said coefficient (K) is initialized to a value taken when the sensor gives an information distinct from its polarization value, and wherein the coefficient is a function of time.
10. Dispositif de traitement d'un signal de mesure représentatif de la richesse en carburant d'un gaz en particulier le gaz d'échappement d'un moteur thermique pour véhicule automobile à allumage et injection commandé par un moyen de commande (4), le dispositif comprenant un capteur (12) monté sur le conduit d'échappement ( 13) du moteur (1), ledit capteur ( 12) comprenant au moins un élément filtrant affecté d'un coefficient de filtrage et apte à filtrer le gaz de façon à élaborer le signal de mesure, caractérisé par le fait que le moyen de commande (4) comprend un moyen de transformation (30) apte à effectuer une transformation inverse du signal de mesure de façon à déterminer un signal source indépendant des caractéristiques de fonctionnement du capteur, en particulier les caractéristiques liées aux éléments filtrants. 10. Apparatus for processing a measurement signal representative of the fuel richness of a gas, in particular the exhaust gas of a combustion engine for a motor vehicle with ignition and injection controlled by a control means (4), the device comprising a sensor (12) mounted on the exhaust duct (13) of the engine (1), said sensor (12) comprising at least one filter element having a filter coefficient and capable of filtering the gas in a manner developing the measurement signal, characterized in that the control means (4) comprises transformation means (30) adapted to perform an inverse transformation of the measurement signal so as to determine a source signal independent of the operating characteristics of the sensor, in particular the characteristics related to the filter elements.
1 1. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel le moyen de transformation comprend un bloc de dérivation (31 ) apte à déterminer au moins une dérivée d' ordre n dudit signal de mesure, un bloc de calcul (33) connecté au bloc de dérivation et apte à calculer pour chaque dérivée, un coefficient dépendant des coefficients de filtrage des éléments filtrants du capteur, et un bloc d' élaboration (39) du signal source en fonction des dérivées, des coefficients et du signal de mesure.1 1. Device according to claim 10, wherein the transformation means comprises a shunt block (31) able to determine at least one derivative of order n of said measurement signal, a calculation block (33) connected to the block of derivation and capable of calculating for each derivative a coefficient dependent on the filtering coefficients of the filtering elements of the sensor, and a generating block (39) of the source signal as a function of the derivatives, the coefficients and the measurement signal.
12. Dispositif selon l' une des revendications 10 ou 1 1 , dans lequel ledit moyen de transformation est apte à déterminer le signal source d' après la relation suivante :12. Device according to one of claims 10 or 1 1, wherein said transformation means is adapted to determine the source signal according to the following relationship:
„ dy „ d2y „ dny y l dt 2 dt2 " df où : x est le signal source, y est le signal de mesure,"Dy" d 2 y " dn y yl dt 2 dt 2 " df where: x is the source signal, y is the measurement signal,
Kl , K2, ... Kn sont les coefficients dépendants des coefficients de filtrage.Kl, K2, ... Kn are the coefficients dependent on the filter coefficients.
13. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le moyen de transformation comprend en outre un bloc de filtrage (34) connecté entre le bloc de dérivation et le bloc d' élaboration du signal source, et apte à filtrer les dérivées du signal de mesure.13. Device according to the preceding claim, wherein the transformation means further comprises a filter block (34) connected between the branch block and the source signal development block, and able to filter the derivatives of the measurement signal. .
14. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le bloc de filtrage est apte à effectuer un filtrage d' ordre 1.14. Device according to the preceding claim, wherein the filter block is capable of performing a filter of order 1.
15. Dispositif selon l' une des revendications 1 1 à 14, dans lequel le bloc de dérivation est apte à déterminer une dérivée d' ordre 1 du signal de mesure.15. Device according to one of claims 1 1 to 14, wherein the shunt block is adapted to determine a derivative of order 1 of the measurement signal.
16. Dispositif selon l' une des revendications 10 à 15, dans lequel le moyen de transformation est apte à recevoir et à délivrer des signaux sous forme de tensions. 16. Device according to one of claims 10 to 15, wherein the transformation means is adapted to receive and deliver signals in the form of voltages.
17. Dispositif selon l' une des revendications 10 à 15 dans lequel le moyen de transformation est apte à recevoir et à délivrer des signaux sous forme de valeurs du taux d' oxygène dans les gaz.17. Device according to one of claims 10 to 15 wherein the converting means is adapted to receive and deliver signals in the form of values of the oxygen content in the gases.
18. Dispositif selon l' une des revendications 1 1 à 17 dans lequel ledit coefficient est initialisé à une valeur prise lorsque le capteur donne une information distincte de sa valeur de polarisation, et dans lequel le coefficient est fonction du temps.18. Device according to one of claims 1 1 to 17 wherein said coefficient is initialized to a value taken when the sensor gives an information distinct from its polarization value, and wherein the coefficient is a function of time.
19. Utilisation d' un dispositif selon l' une des revendications 10 à 18 dans un système de régulation de la richesse d' un mélange air/carburant admis dans un moteur thermique pour véhicule automobile. 19. Use of a device according to one of claims 10 to 18 in a system for regulating the richness of an air / fuel mixture admitted into a motor vehicle heat engine.
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