WO2020065147A1 - Commande de moteur thermique en fonction d'une estimation de la temperature de gaz d'echappement - Google Patents

Commande de moteur thermique en fonction d'une estimation de la temperature de gaz d'echappement Download PDF

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model
exhaust gases
sensor
engine
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PCT/FR2019/051792
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Moustansir Taibaly
Mathieu Selle
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Psa Automobiles Sa
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    • F02D41/2441—Methods of calibrating or learning characterised by the learning conditions

Definitions

  • the present invention relates, in general, to the field of heat engines and relates more specifically to the determination of the temperature of the exhaust gases from such engines.
  • the present invention provides a method of controlling a heat engine based on an estimate of the temperature of the exhaust gases, as well as a heat engine controlled by this method and a motor vehicle comprising such an engine.
  • the engines concerned are preferably supercharged or atmospheric engines, of the petrol or diesel type.
  • the engine exhaust system essentially passes through two phases, namely a first phase called transient and a second called stabilized.
  • transient phase the temperature of the gases varies and goes through different higher or lower levels.
  • stabilized phase the temperature of the gases varies and goes through different higher or lower levels.
  • these variations fade and finally stabilize at a relatively constant level in the stabilized phase.
  • the first known solution consists in carrying out measurements using a probe or a temperature sensor.
  • a probe or a temperature sensor is typically placed at the exhaust manifold, namely upstream of the pollution control line and, if necessary, upstream of the compressor drive turbine (turbocharger) and / or the EGR circuit (Exhaust Gas Recirculation) relating to the recirculation of exhaust gases.
  • the first drawback lies in the fact that, due to this location, the temperature measured by the sensor may differ from that measured further downstream, typically in the exhaust pipe during anti-pollution checks.
  • the second known solution for determining the temperature of the exhaust gases consists in using a modeling of the measurement values by means of a model typically based on physical equations and / or empirical values.
  • the modeling of the exhaust gas temperature is estimated from parameters such as the quantity of fuel injected, the advance to injection or the advance to ignition.
  • the temperature model is obtained from a map of temperature differences between the intake and the exhaust. This temperature difference is a function of the speed and the fuel flow. Coefficients linked to different sensitivities (injection advance or ignition advance, engine water temperature, richness, boost pressure, etc. are often still applied to these values.
  • This second solution has the drawback of being imperfect, in particular due to the fact that the temperature of the exhaust gases is very complicated to model. Indeed, due to the EGR gas recirculation circuit and / or complex phenomena in the combustion chamber, the results include errors whose importance depends on the quality of the model used, which makes this solution unusable for order a motor.
  • model-based solution has the advantage of being able to provide a very dynamic response. Indeed, this response can be perceived as immediate or instantaneous given that it is not struck with any delay or offset either at the time level or at the level of the value of the quantity considered.
  • each of these solutions has at least one drawback which prevents the best estimate of the temperature of the exhaust gases. Consequently, there is an advantage in finding a new, more suitable solution which at least partially makes it possible to resolve the abovementioned drawbacks.
  • a first aspect of the present invention relates to a method of controlling a heat engine based on an estimate of the temperature of the exhaust gases generated by this engine.
  • the estimation of this temperature can preferably be made at any time, at least during a period comprising a so-called transient phase and a so-called stabilized phase during which the temperature of the exhaust gases respectively passes from a variable state to a stabilized state.
  • the temperature of the exhaust gases is estimated by calculation from a first temperature originating from a sensor measuring the temperature. said exhaust gases and a second temperature from a predetermined model.
  • the solution provided by the present invention makes it possible to obtain a better estimate of the temperature of the exhaust gases within the engine, in particular at the exhaust manifold, both in the transient phase and in the stabilized phase.
  • the present invention makes it possible to reduce the harmfulness rate of the pollutants emitted at the source, namely at the level of the engine, thanks in particular to an adequate control which depends on the temperature.
  • the solution provided by this invention also has the advantage of being able to be based on a combination of two complementary means embodied by the temperature sensor and the preset model.
  • the complementarity of these means lies in the fact that at least one defect in one of these means can be compensated for by at least one advantage brought by the other means. More specifically, the information from the pre-established model is mainly used during the transient phase while that from the sensor is mainly used during the stabilized phase.
  • the calculation allowing the estimation of the temperature of the exhaust gases is based on a corrected model which is obtained by applying at least one corrective function to the pre-established model.
  • This corrective function can typically include at least one logical or mathematical function.
  • the corrective function generates a so-called calibration constant which is preferably representative of the enthalpy of the exhaust gases.
  • this enthalpy can be determined by the product of two values where the first value is characteristic of the mass flow rate of the exhaust gases and the second value is characteristic of the temperature of the exhaust gases determined from the pre-established model.
  • the estimate of the temperature of the exhaust gases is obtained by subtracting from the temperature derived from the predetermined model an error of this model. This error is calculated by the difference between the temperature of the corrected model and the temperature of the sensor.
  • the present invention also relates to a heat engine controlled according to any one of the embodiments of the above method. More preferably, the internal combustion or internal combustion engine is a supercharged or atmospheric type engine.
  • the present invention also relates to a motor vehicle comprising a heat engine such as that briefly described above.
  • FIG. 1 shows schematically the flow of gases within an engine and through the main elements associated with it;
  • FIG. 2 shows, in the form of a first block diagram, the basic idea on which the present invention is based;
  • FIG. 3 is a graphic illustration of temperature curves obtained by different means, including that proposed by the solution proposed by the present invention, compared to the actual physical temperature curve;
  • FIG. 4 shows, in the form of a second block diagram, the process for estimating the temperature of the exhaust gases according to the invention.
  • this illustrates the well-known circulation of gases, through a motor 10, more precisely of a motor system comprising an air intake at inlet 1 and an exhaust at outlet 2.
  • the air admitted at the inlet successively passes through an air filter 1 1, a compressor 12 and a charge air cooler 13 before entering the engine block 15 through the intake manifold 14.
  • the gases exit the engine block 15 by the exhaust manifold 16.
  • Part of these gases can be reinjected into the intake manifold 14 by means of the exhaust gas recirculation system 17 followed by an exchanger 17a.
  • This system makes it possible to reduce emissions of nitrogen oxides (NOx) and to better meet emission standards without having to modify the structure of the engine.
  • the part of the exhaust gases which is not reinjected into this system is directed to a turbine 18 which makes it possible to drive the compressor by a mechanical connection.
  • the gases pass through a pollution control system 19 before leaving the exhaust circuit.
  • the measurement of the temperature of the exhaust gases is generally carried out at the exhaust manifold 16 by a temperature sensor 20.
  • This temperature measurement is typically intended to be used by an actuator 5, such as an injector or an ignition device, for controlling the engine 10.
  • Figure 2 shows, in the form of a block diagram, the basic idea on which the present invention is based.
  • the invention proposes to obtain this quantity on the basis of a combination of at least two information items 11, I2.
  • the first information 11 comes from a sensor, such as the temperature sensor 20 for example, and the second information I2 comes from a pre-established model 30.
  • the combination of information I2, I2 coming from these two means 20, 30 is schematically illustrated by a dynamizer 40 from which a third piece of information I3 is obtained corresponding to the estimation of the quantity sought.
  • the pre-established model 30 makes it possible to obtain a modeling of the information I2 which it delivers on the basis of at least one input parameter P.
  • These parameters may refer to different quantities and may relate, for example, to the flow in fuel, engine speed, different injection advance values, a temperature such as that of the plenum, post injection type flows / advances, pressure such as that of the plenum or the water temperature of engine cooling.
  • This model is said to be pre-established because, on the basis of predefined algorithms, taking into account at least one parameter P as input data, it makes it possible to obtain information 12 as output. These algorithms can for example be obtained on a bench engine.
  • At least one of the items of information 11, 12, 13 comprises, as a quantity, a temperature value.
  • all of this information 11, I2, I3 have the magnitudes of temperatures.
  • some of the information, in particular information used as input values 11, I2 could reflect at least one other quantity such as for example a level of dioxygen (02) in the exhaust gases.
  • the sensor 20 will preferably be described as being a temperature sensor delivering a temperature denoted Te
  • the preset model 30 will preferably be configured to deliver a temperature denoted Tm
  • the dynamizer 40 will preferably be configured to deliver a temperature denoted Td, in particular the temperature of the exhaust gases estimated according to the invention.
  • Figure 3 gives a graphic illustration of different temperature curves obtained by different means.
  • On the abscissa is time and on the ordinate the temperature.
  • the time period presented in this graph includes a first portion or phase called transient PhT and a second portion or phase called stabilized Phs.
  • transient PhT a first portion or phase
  • stabilized Phs a second portion or phase
  • transient phase when the engine torque varies by more than 5%, in less than 1 seconds.
  • the first curve 21, illustrated in dashed lines at the end of this graph, is that given by the temperature sensor 20.
  • the latter measures the temperature of the exhaust gases, preferably at the exhaust manifold 16, as illustrated in the figure 1.
  • the second curve 31, illustrated in phantom, is that given by the predetermined model 30.
  • the latter models, by calculation, the temperature of the exhaust gases on the basis of at least one parameter P.
  • the third curve 41, illustrated in strong lines in FIG. 3, is that obtained by the dynamizer 40 according to the solution of the invention.
  • the last curve 51 is representative of the actual physical temperature of the exhaust gases. It is therefore this temperature curve that we seek to obtain or to be able to imitate as best as possible thanks to the dynamizer 40.
  • the temperature curve 21 supplied by the sensor 20 delivers delayed and filtered information with respect to the actual physical information illustrated by the curve 51.
  • This offset or deviation of the temperature supplied by the sensor 20 essentially results from the thermal inertia of this sensor.
  • the response, namely the information, given by the sensor 20 does not comply with the expectations illustrated by curve 51 in this same phase.
  • the stabilized phase Phs it was found that the response given by the sensor 20 was precise information, at least more precise than that given by the pre-established model 30.
  • the preset model provides a good response during the transient phase PhT, while this response is less good than that given by the sensor 20 during the stabilized phase Phs.
  • the preset model 30 has the advantage of having a dynamic which is close to that of the curve 51.
  • the response provided by the curve 41 resulting, according to the invention, from the dynamizer 40 results from the fusion of the information I2 generated by the preset model 30 during the transient phase PhT, and the information 11 generated by the sensor 20 during the stabilized phase Phs.
  • the temperature from the dynamizer 40 advantageously tends to be close to the value supplied by the preset model 30, and at the end of this transient phase it converges towards the value supplied by the sensor. 20 to finally essentially correspond to the temperature given by the sensor during the stabilized phase.
  • the first object of the invention relates to a method of controlling a heat engine 10. This method comprises a first step in which an estimate is made of the temperature of the exhaust gases generated by the engine 10.
  • the temperature of the estimated Td of the exhaust gases is, according to the invention, obtained by calculation from a first temperature Te (11) coming from the temperature sensor 20 and from a second temperature Tm (I2) from the pre-established model 30.
  • the senor 20 and the preset model 30 constitute two complementary means.
  • these means complement each other in the sense that the information originating from one of these means is essentially used during the transient phase, while the information originating from the other means is essentially operated during the stabilized phase.
  • the pre-established model 30 is essentially used during the transient PhT phase while the sensor 20 is essentially used during the stabilized Phs phase.
  • the function corrective includes at least one logic function.
  • this corrective function is composed of a plurality of logical or mathematical functions. These can be materialized by programming steps for software or by flip-flops within a logic or electronic circuit. Such a circuit can be obtained from a plurality of electronic components interconnected using a printed circuit for example.
  • the corrective function Fc generates a calibration constant CST. More preferably, this calibration constant is at least representative or a function of the exhaust enthalpy.
  • the exhaust enthalpy is a characteristic based on the product of two values, the first value of which is representative of the mass flow of the gases and the second value of which is representative of the temperature from the preset model.
  • the estimate of the temperature of the exhaust gases is obtained by subtracting from the temperature T m from the pre-established model an error Err from this model calculated by the difference between the temperature Tmc provided by the corrected model and the temperature Te of the sensor.
  • the predefined model is marred by an error Err (or correction to be made) which can be perceived as being the difference between the temperature resulting from this model Tm and the real physical value Tph.
  • the dynamic temperature Td sought is obtained by correcting the value Tm with a value equal to the error Err:
  • the dynamic temperature Td supplied by the dynamizer 40, can be obtained by subtracting from the temperature Tm coming from the pre-established model, the error of this model which is calculated by the difference between the temperature Tmc from the corrected model and the temperature Te from the sensor.
  • this embodiment is based on a single expression (4) which is applicable at all times, namely both during the transient phase and during the stabilized phase.
  • the solution proposed by the present invention in this embodiment, does not require any switching of steps or algorithms in order to be able to pass from one phase to another.
  • This embodiment therefore has the advantage of being applicable over the entire period that the measurements last, in particular the measurements of the temperature of the exhaust gases carried out by means of the sensor 20.
  • Td in a resonance inverse, we have the following expression on which the determination of the dynamic temperature Td is based:
  • Td Tm - (Tmc - Te).
  • this materialization can be, for example, obtained by means of a logic circuit whose components such as flip-flops, memories or registers are schematically illustrated by the elements located inside the dynamizer 40.
  • the latter is connected on the one hand to the temperature sensor 20 and on the other hand to the preset model 30.
  • the preset model provides at its output information comprising at least one temperature value T m that he modeled from a parameter Pi or from a plurality of parameters denoted Pi to Px provided at the input of the model.
  • the sensor 20 provides the temperature value Te that it has measured.
  • the calibration constant CST makes it possible to determine the correction to be made to the temperature value Tm, in order to obtain a corrected model temperature Tmc.
  • This calibration constant is preferably determined on the basis of a so-called time constant CSÎT and a so-called filter constant CstF.
  • the calibration constant is obtained from the exhaust enthalpy which can be determined by an entity 42. As illustrated in this FIG. 4, this entity is part of the dynamizer 40. However, as a variant, this entity 42 could be external to the dynamiser 40. As illustrated in this figure, the exhaust enthalpy can be determined from a parameter coming from the model and / or from at least one additional parameter P + coming from d 'another external entity.
  • the error Err of the temperature value Tm from the preset model 30, or in other words the correction to be made to the value from this model, is determined by the entity 43 on the basis of the values Tmc and Te. Finally, this error Err is applied to the value T m by a last entity 44 so as to obtain at the output of the dynamizer 40 the value corresponding to the energized temperature Td.
  • the entities 42, 43 and 44 are logical units materialized by electronic components, such as flip-flops, or implemented by means of programming steps of software configured to be implemented in a motor control 5.
  • the second object of the present invention relates to a heat engine 10 configured to be controlled by any of the embodiments of the method described above. To do this and as illustrated in FIG. 1, the heat engine 10 can be controlled by an actuator 5 configured according to this method. Such a configuration can be obtained, for example, by means of the dynamizer 40. Finally, the last object of the present invention relates to a motor vehicle comprising a heat engine 10 according to the second object mentioned above.

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Abstract

La présente invention concerne une méthode de commande d'un moteur thermique (10) comprenant les étapes suivantes : estimation d'une température de gaz d'échappement générés par le moteur (10) durant une période comprenant une phase transitoire et une phase stabilisée durant lesquelles la température des gaz d'échappement passe respectivement d'un état variable à un état stabilisé, et commande d'un actionneur (5) du moteur (10) en fonction de la température estimée. Selon l'invention, la température des gaz d'échappement est estimée par calcul à partir d'une première température issue d'un capteur (20) mesurant la température desdits gaz d'échappement et d'une seconde température issue d'un modèle préétabli.

Description

COMMANDE DE MOTEUR THERMIQUE EN FONCTION D'UNE ESTIMATION DE LA TEMPERATURE DE GAZ D'ECHAPPEMENT
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne, de manière générale, le domaine des moteurs thermiques et porte plus précisément sur la détermination de la température des gaz d’échappement issus de tels moteurs.
En matière de contrôles appliqués sur les moteurs à combustion, notamment de contrôles anti-pollution, il devient nécessaire de bien connaître l’état des systèmes liés à l’échappement des gaz pour pouvoir satisfaire des exigences devenant de plus en plus sévères.
Pour ce faire, la présente invention propose une méthode de commande d’un moteur thermique basée sur une estimation de la température des gaz d’échappement, ainsi qu’un moteur thermique commandé selon cette méthode et un véhicule automobile comprenant un tel moteur.
ART ANTÉRIEUR
Les moteurs concernés sont de préférence les moteurs suralimentés ou atmosphériques, de type essence ou diesel. En utilisation, le système d’échappement des moteurs traverse essentiellement deux phases, à savoir une première phase dite transitoire et une seconde dite stabilisée. Durant la phase transitoire la température des gaz varie et passe par différents niveaux plus ou moins élevés. Au terme de la phase transitoire ces variations s’estompent pour enfin se stabiliser à un niveau relativement constant dans la phase stabilisée.
De nos jours, les contrôles effectués sur les moteurs sont de plus en plus basés sur des modèles théoriques ou pseudo-théoriques. Ces modèles permettent une modélisation des valeurs de mesure au moyen d’équations physiques par exemple. Afin que ces contrôles puissent être passés avec succès, il importe dans la pratique de pouvoir ajuster la température des gaz d’échappement de manière aussi précise que possible en tout temps, c’est-à-dire aussi bien durant la phase transitoire que durant la phase stabilisée. Pouvoir déterminer la température des gaz d’échappement, différentes solutions peuvent généralement être employées.
La première solution connue consiste à effectuer des mesures au moyen d’une sonde ou d’un capteur de température. Un tel capteur est typiquement placé au niveau du collecteur d’échappement, à savoir en amont de la ligne de dépollution et, le cas échéant, en amont de la turbine d’entraînement du compresseur (turbocompresseur) et/ou du circuit EGR ( Exhaust Gas Recirculation) relatif à la recirculation des gaz d’échappement.
Le premier inconvénient réside dans le fait que, de part cet emplacement, la température mesurée par le capteur peut différer de celle mesurée plus en aval, typiquement dans le pot d’échappement lors des contrôles anti-pollution.
Le second inconvénient provient de la construction de ces capteurs. En effet, pour éviter tout risque de casse pouvant provoquer d’autres dégâts subséquents au niveau d’autres composants, ces capteurs sont de nature massive et présentent généralement un gros diamètre qui les rend plutôt volumineux. Or, tout gros capteur possède l’inconvénient de présenter une forte inertie thermique. Typiquement, le temps de réponse d’un tel capteur peut être de 10 secondes.
En revanche, il a été constaté que ces capteurs de température fournissent des valeurs de précision intéressante en phase stabilisée, à savoir une fois que le moteur a atteint des caractéristiques ou performances que l’on pourrait qualifiées de nominales.
La seconde solution connue pour déterminer la température des gaz d’échappement consiste à faire appel à une modélisation des valeurs de mesure au moyen d’un modèle typiquement basé sur des équations physiques et/ou des valeurs empiriques. Généralement, la modélisation de la température des gaz d’échappement est estimée à partir de paramètres tels que la quantité de carburant injecté, l’avance à l’injection ou l’avance à l’allumage. Typiquement, le modèle de température est obtenu à partir d’une cartographie de différences de température entre l’admission et l’échappement. Cette différence de température est fonction du régime et du débit de carburant. Des coefficients liés à différentes sensibilités (avance à l’injection ou avance à l’allumage, température d’eau du moteur, richesse, pression de suralimentation, etc...) sont souvent encore appliqués à ces valeurs.
Cette seconde solution présente l’inconvénient d’être imparfaite notamment en raison du fait que la température des gaz d’échappement est très compliquée à modéliser. En effet, en raison du circuit EGR de recirculation des gaz et/ou de phénomènes complexes au niveau de la chambre de combustion, les résultats comportent des erreurs dont l’importance dépend de la qualité du modèle utilisé, ce qui rend cette solution inutilisable pour commander un moteur.
En revanche, la solution basée sur le modèle présente l’avantage de pouvoir fournir une réponse très dynamique. En effet, cette réponse peut être perçue comme immédiate ou instantanée étant donné qu’elle n’est frappée d’aucun retard ou décalage que ce soit au niveau temporel ou au niveau de la valeur de la grandeur considérée.
Le document WO2010130539 divulgue l’utilisation d’un capteur de température au sein du conduit d’échappement accompagné de l’utilisation de valeurs modèles. Ce document ne fait qu’utiliser, d’une manière dissociée, des valeurs modèles pour confirmer les valeurs de température détectées par le capteur de température.
Comme exposé ci-dessus, chacune de ces solutions présente au moins un inconvénient qui empêche d’estimer au mieux la valeur de la température des gaz d’échappement. Par conséquent, il existe un intérêt de trouver une nouvelle solution plus adéquate qui permette au moins en partie de résoudre les inconvénients précités.
RÉSUMÉ DE L’INVENTION
Dans ce but, un premier aspect de la présente invention porte sur une méthode de commande d’un moteur thermique basée sur une estimation de la température des gaz d’échappement générés par ce moteur. L’estimation de cette température peut de préférence être faite en tout temps, du moins durant une période comprenant une phase dite transitoire et une phase dite stabilisée durant lesquelles la température des gaz d’échappement passe respectivement d’un état variable à un état stabilisé. Selon la présente invention, la température des gaz d’échappement est estimée par calcul à partir d’une première température issue d’un capteur mesurant la température desdits gaz d’échappement et d’une seconde température issue d’un modèle préétabli.
Avantageusement, la solution apportée par la présente invention permet d’obtenir une meilleure estimation de la température des gaz d’échappement au sein du moteur, en particulier au collecteur d’échappement, aussi bien en phase transitoire qu’en phase stabilisée. Il s’ensuit une amélioration de la qualité des systèmes de régulations, notamment du système de régulation de la pression de suralimentation ainsi que du circuit air/EGR de recirculation des gaz dans le bloc moteur.
Avantageusement encore la présente invention permet de réduire le taux de nocivité des polluants émis à la source, à savoir au niveau du moteur, grâce notamment à une commande adéquate qui dépend de la température.
La solution apportée par cette invention présente également l’avantage de pouvoir être basée sur une combinaison de deux moyens complémentaires matérialisés par le capteur de température et le modèle préétabli. La complémentarité de ces moyens réside dans le fait qu’au moins un défaut de l’un de ces moyens peut être compensé par au moins un avantage apporté par l’autre moyen. Plus spécifiquement, les informations issues du modèle préétabli sont essentiellement utilisées durant la phase transitoire alors que celles issues du capteur sont essentiellement utilisées durant la phase stabilisée.
De préférence, le calcul permettant l’estimation de la température des gaz d’échappement est basé sur un modèle corrigé qui est obtenu en appliquant au moins une fonction corrective au modèle préétabli. Cette fonction corrective peut typiquement comprendre au moins une fonction logique ou mathématique.
Selon un mode de réalisation, la fonction corrective génère une constante dite de calibration qui est de préférence représentative de l’enthalpie des gaz à l’échappement. Typiquement, cette enthalpie peut être déterminée par le produit de deux valeurs où la première valeur est caractéristique du débit massique des gaz à l’échappement et la seconde valeur est caractéristique de la température des gaz d’échappement déterminée à partir du modèle préétabli.
De préférence encore, l’estimation de la température des gaz d’échappement est obtenue en soustrayant à la température issue du modèle préétabli une erreur de ce modèle. Cette erreur est calculée par la différence entre la température du modèle corrigé et la température du capteur.
Selon un autre aspect, la présente invention porte également sur un moteur thermique commandé selon l’un quelconque des modes de réalisation de la méthode précitée. De préférence encore, le moteur thermique ou à combustion interne, est un moteur de type suralimenté ou atmosphérique.
Enfin, selon un dernier aspect, la présente invention porte aussi sur un véhicule automobile comprenant un moteur thermique tel que celui brièvement décrit ci- dessus.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui va suivre et qui présente différents modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 représente de façon schématique la circulation des gaz au sein d’un moteur et au travers des éléments principaux qui lui sont associés ;
- la figure 2 représente, sous la forme d’un premier schéma-bloc, l’idée de base sur laquelle se fonde la présente invention ;
- la figure 3 est une illustration graphique de courbes de températures obtenues par différents moyens, dont celui proposé par la solution que propose la présente invention, par rapport à la courbe de température physique réelle ; et
- la figure 4 représente, sous la forme d’un second schéma-bloc, le processus d’estimation de la température des gaz d’échappement selon l’invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
En référence à la figure 1 , celle-ci illustre la circulation bien connue des gaz, au travers d’un moteur 10, plus précisément d’un système-moteur comportant une prise d’air en entrée 1 et un échappement en sortie 2. Tel qu’illustré dans cette figure, l’air admis en entrée traverse successivement un filtre à air 1 1 , un compresseur 12 et un refroidisseur d’air de suralimentation 13 avant de pénétrer dans le bloc-moteur 15 au travers du collecteur d’admission 14. Les gaz ressortent du bloc-moteur 15 par le collecteur d’échappement 16. Une partie de ces gaz peut être réinjectée dans le collecteur d’admission 14 au moyen du système 17 de recirculation des gaz d’échappement suivit d’un échangeur 17a. Ce système permet de réduire les émissions d’oxydes d’azotes (NOx) et de mieux satisfaire aux normes antipollution sans devoir modifier la structure du moteur. La partie des gaz d’échappement qui n’est pas réinjectée dans ce système est dirigé vers une turbine 18 qui permet d’entraîner le compresseur par une liaison mécanique. En sortie de la turbine, les gaz passent au travers d’un système de dépollution 19 avant de ressortir du circuit à l’échappement.
Comme représenté sur la figure 1 , la mesure de la température des gaz d’échappement est généralement effectuée au niveau du collecteur d’échappement 16 par un capteur 20 de température. Cette mesure de température est typiquement destinée à être utilisée par un actionneur 5, tel qu’un injecteur ou un dispositif d’allumage, pour la commande du moteur 10.
La figure 2 représente, sous forme d’un schéma-bloc, l’idée de base sur laquelle se fonde la présente invention. Pour pouvoir améliorer l’estimation d’une grandeur caractéristique des gaz d’échappement, telle que la température par exemple, l’invention propose d’obtenir cette grandeur sur la base d’une combinaison d’au moins deux information 11 , I2. La première information 11 est issue d’un capteur, tel que le capteur de température 20 par exemple, et la seconde information I2 est issue d’un modèle préétabli 30. La combinaison des informations I2, I2 issues de ces deux moyens 20, 30 est schématiquement illustrée par un dynamiseur 40 duquel est obtenue une troisième information I3 correspondant l’estimation de la grandeur recherchée.
Le modèle préétabli 30 permet d’obtenir une modélisation de l’information I2 qu’il délivre sur la base d’au moins un paramètre d’entrée P. Ces paramètres peuvent faire référence à différentes grandeurs et peuvent concerner par exemple, le débit en carburant, le régime du moteur, différentes valeurs d’avance à l’injection, une température telle que celle du plénum, des débits/avances de type post injection, une pression telle que celle du plénum ou encore la température de l’eau de refroidissement du moteur. Ce modèle est dit préétabli car, sur la base d’algorithmes prédéfinis, prenant en compte au moins un paramètre P comme donnée d’entrée, il permet d’obtenir en sortie l’information 12. Ces algorithmes peuvent par exemple être obtenus sur banc moteur.
De préférence, au moins une des informations 11 , 12, 13 comprend, comme grandeur, une valeur de température. Dans les modes de réalisation qui vont être présentés plus en détail ci-après, l’ensemble de ces informations 11 , I2, I3 ont pour grandeurs des températures. Cependant, certaines des informations, notamment des informations utilisées comme valeurs d’entrée 11 , I2, pourraient refléter au moins une autre grandeur telle que par exemple un taux en dioxygène (02) des gaz d’échappement. Ainsi, dans la description qui va suivre, le capteur 20 sera de préférence décrit comme étant un capteur de température délivrant une température notée Te, le modèle préétabli 30 sera de préférence configuré pour délivrer une température notée Tm et le dynamiseur 40 sera de préférence configuré pour délivrer une température notée Td, en particulier la température des gaz d’échappement estimée selon l’invention.
La figure 3 donne une illustration graphique de différentes courbes de températures obtenues par différents moyens. En abscisse se trouve le temps et en ordonnée la température. La période temporelle présentée dans ce graphique comprend une première portion ou phase dite transitoire PhT et une seconde portion ou phase dite stabilisée Phs. Typiquement, on peut considérer être en phase stabilisée lorsque le couple moteur varie de moins de 5%, en moins de 1 seconde. A contrario, on peut considérer être en phase transitoire lorsque le couple moteur varie de plus de 5%, en moins de 1 secondes.
La première courbe 21 , illustrée en trait interrompu fin dans ce graphique, est celle donnée par le capteur de température 20. Ce dernier mesure la température des gaz d’échappement, de préférence au niveau du collecteur d’échappement 16, comme illustré dans la figure 1.
La seconde courbe 31 , illustrée en trait mixte, est celle donnée par le modèle préétabli 30. Ce dernier modélise, par calcul, la température des gaz d’échappement sur la base d’au moins un paramètre P. La troisième courbe 41 , illustrée en trait fort sur la figure 3, est celle obtenue par le dynamiseur 40 selon la solution de l’invention.
Enfin, la dernière courbe 51 , illustrée en trait interrompu fort, est représentative de la température physique réelle des gaz d’échappement. C’est donc cette courbe de température que l’on cherche à obtenir ou à pouvoir imiter du mieux possible grâce au dynamiseur 40.
De ce graphique, il faut remarquer que la courbe de température 21 fournie par le capteur 20, délivre une information retardée et filtrée par rapport à l’information physique réelle illustrée par la courbe 51 . Ce décalage ou déviation de la température fournie par le capteur 20 découle essentiellement de l’inertie thermique de ce capteur. Ainsi, durant la phase transitoire PhT, on constate sur ce graphique que la réponse, à savoir l’information, donnée par le capteur 20 n’est pas conforme aux attentes illustrées par la courbe 51 dans cette même phase. En revanche, durant la phase stabilisée Phs, il a été constaté que la réponse donnée par le capteur 20 était une information précise, du moins plus précise que celle donnée par le modèle préétabli 30. En effet, à l’image de la courbe 31 , on remarque que le modèle préétabli fournit une bonne réponse durant la phase transitoire PhT, alors que cette réponse est moins bonne que celle donnée par le capteur 20 durant la phase stabilisée Phs. Durant la phase transitoire PhT, on peut constater sur la figure 3 que, bien que s’écartant parfois en ordonnée des valeurs de températures physiques réelles, le modèle préétabli 30 à l’avantage de présenter une dynamique qui est proche de celle de la courbe 51 .
La réponse fournie par la courbe 41 issue, selon l’invention, du dynamiseur 40 résulte de la fusion de l’information I2 générée par le modèle préétabli 30 durant la phase transitoire PhT, et de l’information 11 générée par le capteur 20 durant la phase stabilisée Phs. Ainsi, durant la plus grande partie de la phase transitoire la température issue par le dynamiseur 40 a avantageusement tendance à être proche de la valeur fournie par le modèle préétabli 30, et au terme de cette phase transitoire elle converge vers la valeur fournie par le capteur 20 pour finalement essentiellement correspondre à la température donnée par le capteur durant la phase stabilisée. Sur la base de ce qui précède, le premier objet de l’invention se rapporte à une méthode de commande d’un moteur thermique 10. Cette méthode comprend une première étape dans laquelle est effectuée une estimation de la température des gaz d’échappement générés par le moteur 10. Cette estimation durant une période comprenant une phase transitoire et une phase stabilisée durant lesquelles la température des gaz d’échappement passe respectivement d’un état variable à un état stabilisé, comme illustré dans la figure 3. Bien entendu, il faut comprendre que l’estimation de cette température n’est pas effectuée une seule fois au cours de cette période, mais qu’elle est répétée de nombreuses fois, comme illustré par tous les points que forment la courbe 41 à la figure 3. Le pas des mesures, à savoir l’intervalle de temps entre deux mesures consécutives, peut être de l’ordre de 0.1 seconde par exemple. Chaque point de la courbe 41 correspond à l’estimation de la température issue du dynamiseur 40. Pour cette raison, cette température est dite dynamisée et est notée Td.
Comme schématiquement illustré à la figure 2, la température des estimée Td des gaz d’échappement est, selon l’invention, obtenue par calcul à partir d’une première température Te (11 ) issue du capteur 20 de température et d’une seconde température Tm (I2) issue du modèle préétabli 30.
Selon un mode de réalisation préféré, le capteur 20 et le modèle préétabli 30 constituent deux moyens complémentaires. En effet et comme expliqué en référence à la figure 3, ces moyens se complètent en ce sens que les informations issues de l’un de ces moyens sont essentiellement exploitées durant la phase transitoire, alors que les informations issues de l’autre moyen sont essentiellement exploitées durant la phase stabilisée. Plus spécifiquement, selon l’invention le modèle préétabli 30 est essentiellement utilisé durant la phase transitoire PhT alors que le capteur 20 est essentiellement utilisé durant la phase stabilisée Phs.
De la figure 3, on a pu constater que la valeur fournie par le modèle préétabli 30 n’était pas correcte en tout temps. Ceci est principalement dû au fait que la modélisation de la température des gaz d’échappement effectuée par les algorithmes qui sont à la base de ce modèle est imparfaite. Ainsi, il existe une erreur générée par ce modèle. Cette erreur peut être regardée comme étant la différence entre la valeur (Tm) donnée par ce modèle et la valeur physique (Tph) réelle. Pour cette raison, le calcul permettant l’estimation de la température des gaz d’échappement sera de préférence basé sur un modèle corrigé, obtenu en appliquant au moins une fonction corrective Fc au modèle préétabli 30. Selon un mode de réalisation préféré, la fonction corrective comprend au moins une fonction logique. De préférence, cette fonction corrective se compose d’une pluralité de fonctions logiques ou mathématiques. Ces dernières peuvent être matérialisées par des pas de programmation pour un logiciel ou par des bascules au sein d’un circuit logique ou électronique. Un tel circuit pouvant être obtenu à partir d’une pluralité de composants électroniques interconnectés à l’aide d’un circuit imprimé par exemple.
Dans une forme de réalisation préférée, la fonction corrective Fc génère une constante de calibration CST. De préférence encore, cette constante de calibration est au moins représentative ou fonction de l’enthalpie à l’échappement. L’enthalpie à l’échappement est une caractéristique basée sur le produit de deux valeurs, dont la première valeur est représentative du débit massique des gaz et la seconde valeur est représentative de la température issue du modèle préétabli.
De préférence encore, l’estimation de la température des gaz d’échappement, à savoir la température dynamisée Td, est obtenue en soustrayant à la température T m issue du modèle préétabli 30 une erreur Err de ce modèle calculée par la différence entre la température Tmc fournie par le modèle corrigé et la température Te du capteur. Ce mode de réalisation est illustré par la figure 4 et découle du raisonnement expliqué ci-dessous.
Comme mentionné précédemment, le modèle prédéfini est entaché d’une erreur Err (ou correction à apporter) pouvant être perçue comme étant la différence entre la température issue de ce modèle Tm et la valeur physique réelle Tph. De ce constat, on obtient la première expression suivante :
(1 ) Err = Tm - Tph.
Or, dans la pratique la température physique Tph sera donnée par le capteur 20 du fait que c’est ce moyen qui physiquement prend la température des gaz d’échappement. Dans une situation théorique où le capteur 20 serait idéal, la valeur de température Te fournie par ce capteur 20 devrait être en tout temps égale à la valeur physique (réelle) Tph issue de la courbe correspondante 51 (Fig. 3). Or, pour obtenir la valeur physique Tph, on a pu constater qu’il convient également d’apporter une correction à la valeur Te fournie par le capteur, en raison de l’information retardée que délivre ce dernier. Cette correction peut être assimilée à la constante de calibration CST.
Etant donné que la valeur Te, mise pour la valeur Tph dans l’expression
(1 ), doit être corrigée de la constante de calibration CST, il s’ensuit qu’une correction équivalente doit aussi être appliquée à la valeur Tm (issue du modèle préétabli) pour que l’expression (1 ) demeure correcte. Appliquée à la valeur Tm, cette correction (donnée par la constante de calibration CST) permet d’obtenir la valeur corrigée du modèle, notée Tmc :
(2) Err = Tmc - Tc.
L’erreur Err du modèle n’est rien d’autre que la correction que l’on va devoir apporter à ce modèle. Ainsi, la température dynamique Td recherchée est obtenue en corrigeant la valeur Tm d’une valeur égale à l’erreur Err:
(3) Td = Tm - Err.
En d’autres termes, on obtient à l’aide de l’expression (2) dans (3) :
(4) Td = Tm - (Tmc - Te).
Ainsi selon cette dernière expression (4), il apparaît que la température dynamique Td, fournie par le dynamiseur 40, peut être obtenue en soustrayant à la température Tm issue du modèle préétabli, l’erreur de ce modèle qui est calculée par la différence entre la température Tmc issue du modèle corrigé et la température Te issue du capteur.
Avantageusement, on constate que ce mode de réalisation est basé sur une seule expression (4) qui est applicable en tout temps, à savoir aussi bien durant la phase transitoire que durant la phase stabilisée. En d’autres termes, la solution proposée par la présente invention, dans ce mode de réalisation, ne nécessite aucune commutation d’étapes ou d’algorithmes pour pouvoir passer d’une phase à une autre. Ce mode de réalisation à donc l’avantage d’être applicable sur toute la période que durent les mesures, notamment les mesures de la température des gaz d’échappement effectuées au moyen du capteur 20. En effet, dans un résonnement inverse, on a l’expression suivante sur laquelle est basée la détermination de la température dynamique Td:
(1’) Td = Tm - (Tmc - Te).
A partir de cette expression, les deux phases sont successivement considérées : A) Phase transitoire :
En phase transitoire PhT et dans le cas théorique parfait où la correction de délai et de filtrage, apportée par la constante de calibration CST, est parfaitement calibrée, à savoir déterminée ou ajustée, on a :
(2’) Tmc = Te.
Donc, en plaçant l’expression (2’) dans (1’) on obtient :
(3’) Td = Tm.
Cette dernière expression (3’) correspond bien au but initialement recherché, à savoir qu’en phase transitoire PhT la température dynamisée Td issue du dynamiseur 40 corresponde à celle donnée par le modèle préétabli 30.
B) Phase stabilisée :
En phase stabilisée Phs on a :
(4’) Tmc = Tm.
Donc, en plaçant l’expression (4’) dans (1’) on obtient :
(5’) Td = Te.
Cette dernière expression (5’) correspond également bien au but initialement recherché, à savoir qu’en phase stabilisée Phs la température dynamisée Td issue du dynamiseur 40 corresponde à celle donnée par le capteur 20.
En référence à la figure 4, celle-ci donne une illustration de la matérialisation de ce mode de réalisation, à savoir de la détermination de la température dynamisée Td sur la base de l’expression (4) ou (T) mentionnée ci- dessus. Comme mentionné précédemment, cette matérialisation peut être, par exemple, obtenue au moyen d’un circuit logique dont les composants tels que bascules, mémoires ou registres sont schématiquement illustrés par les éléments situés à l’intérieur du dynamiseur 40. Ce dernier est connecté d’une part au capteur 20 de température et d’autre part au modèle préétabli 30. Le modèle préétabli fourni en sa sortie une information comprenant au moins une valeur de température T m qu’il a modélisé à partir d’un paramètre Pi ou d’une pluralité de paramètres notés Pi à Px fourni en entrée du modèle. Le capteur 20 fournit quant à lui la valeur de température Te qu’il a mesuré.
La constante CST de calibration permet de déterminer la correction qu’il convient d’apporter à la valeur de température Tm, afin d’obtenir une température de modèle corrigée Tmc. Cette constante de calibration est de préférence déterminée sur la base d’une constante dite de temps CSÎT et d’une constante dite de filtre CstF. Typiquement, la constante de calibration est obtenue à partir de l’enthalpie à l’échappement qui peut être déterminée par une entité 42. Telle qu’illustré dans cette figure 4, cette entité fait partie du dynamiseur 40. Toutefois, en variante, cette entité 42 pourrait être externe au dynamiseur 40. Comme illustré dans cette figure, l’enthalpie à l’échappement peut être déterminée à partie d’un paramètre provenant du modèle et /ou à partir d’au moins un paramètre additionnelle P+ provenant d’une autre entité externe.
L’erreur Err de la valeur de température Tm issue du modèle préétabli 30, ou en d’autres termes la correction à apporter à la valeur issue de ce modèle, est déterminée par l’entité 43 sur la base des valeurs Tmc et Te. Enfin, cette erreur Err est appliquée à la valeur T m par une dernière entité 44 de manière à obtenir en sortie du dynamiseur 40 la valeur correspondant à la température dynamisée Td.
De préférence, les entités 42, 43 et 44 sont des unités logiques matérialisées par des composants électroniques, telles que des bascules, ou mises en oeuvre au moyen de pas de programmation d’un logiciel configuré pour être implémenté dans une commande de moteur 5.
Le second objet de la présente invention porte sur un moteur thermique 10 configuré pour être commandé par l’un quelconque des modes de réalisation de la méthode décrite précédemment. Pour ce faire et comme illustré sur la figure 1 , le moteur thermique 10 peut être commandé par un actionneur 5 configuré selon cette méthode. Une telle configuration peut être obtenue, par exemple, au moyen du dynamiseur 40. Enfin, le dernier objet de la présente invention porte sur un véhicule automobile comprenant un moteur thermique 10 selon le second objet mentionné ci- dessus.
Bien que les objets de la présente invention ont été décrits en référence à des exemples spécifiques, diverses modifications et/ou améliorations évidentes pourraient être apportées à aux modes de réalisation décrits sans s’écarter de l’esprit et de l’étendue de l’invention.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Méthode de commande d’un moteur thermique (10) comprenant les étapes suivantes :
- estimation d’une température de gaz d’échappement générés par ledit moteur (10) durant une période comprenant une phase transitoire (Ph-r) et une phase stabilisée (Phs) durant lesquelles la température des gaz d’échappement passe respectivement d’un état variable à un état stabilisé,
- commande d’un actionneur (5) du moteur (10) en fonction de ladite température estimée (Td), caractérisée en ce que la température des gaz d’échappement est estimée par calcul à partir d’une première température (Te) issue d’un capteur (20) mesurant la température desdits gaz d’échappement et d’une seconde température (Tm) issue d’un modèle préétabli (30).
2. Méthode selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le capteur
(20) et le modèle préétabli (30) constituent deux moyens complémentaires dans lesquels le modèle préétabli (30) est essentiellement utilisé durant la phase transitoire (Ph-r) et le capteur (20) est essentiellement utilisé durant la phase stabilisée (Phs).
3. Méthode selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit calcul est basé sur un modèle corrigé qui est obtenu en appliquant au moins une fonction corrective au modèle préétabli.
4. Méthode selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite fonction corrective comprend au moins une fonction logique.
5. Méthode selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que la fonction corrective génère une constante de calibration (CST) représentative de l’enthalpie à l’échappement.
6. Méthode selon la revendication 5, caractérisée en ce que l’enthalpie à l’échappement est déterminée par le produit d’une première valeur, caractéristique du débit massique des gaz à l’échappement, par une seconde valeur caractéristique de la température des gaz d’échappement déterminée à partir du modèle préétabli (30).
7. Méthode selon l’une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que l’estimation de la température des gaz d’échappement est obtenue en soustrayant à ladite seconde température (Tm), issue du modèle préétabli, une erreur (Err) du modèle préétabli (30) calculée par la différence entre la température (Tmc) du modèle corrigé et la température (Te) du capteur (20).
8. Méthode selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit moteur thermique (10) est un moteur de type suralimenté ou atmosphérique.
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