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FR2944059A1 - Procede et systeme de correction d'une mesure de debit d'air admis dans un moteur a combustion interne - Google Patents

Procede et systeme de correction d'une mesure de debit d'air admis dans un moteur a combustion interne Download PDF

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FR2944059A1 FR0952146A FR0952146A FR2944059A1 FR 2944059 A1 FR2944059 A1 FR 2944059A1 FR 0952146 A FR0952146 A FR 0952146A FR 0952146 A FR0952146 A FR 0952146A FR 2944059 A1 FR2944059 A1 FR 2944059A1
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Abstract

Procédé et système de correction d'une mesure de débit d'air admis dans un moteur à combustion interne. Dans ce procédé, on mesure le débit d'air admis dans le moteur à combustion interne, on détermine dans quel mode de fonctionnement se trouve le moteur à combustion interne, et on applique une correction de la mesure du débit d'air pour le mode de fonctionnement dans lequel le moteur à combustion interne se trouve à partir d'une cartographie de correction mémorisée pour un mode de fonctionnement du moteur, plusieurs cartographies de correction étant mémorisées pour différents modes de fonctionnement du moteur.

Description

B09-0357FR - EHE/EVH Société par Actions Simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Procédé et système de correction d'une mesure de débit d'air admis dans un moteur à combustion interne Invention de : Kevin ROBERT Benjamin GRESIAK Alexandre COLLET
Procédé et système de correction d'une mesure de débit d'air admis dans un moteur à combustion interne L'invention concerne la correction d'une mesure prise par un capteur, et plus particulièrement la correction de l'information du débit d'air en fonction de la configuration d'admission d'air d'un moteur à combustion interne. Dans un moteur thermique à combustion interne, une information de débit volumique ou massique, tel qu'un débit d'air, est susceptible d'être mesurée par un débitmètre ou par un capteur de pression. Les signaux bruts acquis par des capteurs de débit sont traités par une unité de commande électronique afin de conditionner les signaux et de les filtrer de manière à fournir une information fiable pour des stratégies de commande du moteur à combustion interne.
Une mesure du débit d'air par un débitmètre est basée sur une mesure de vitesse locale de l'air multipliée par la section du débitmètre. Cette méthode est sensible au profil de vitesse de l'air dans la section du débitmètre ainsi qu'aux pulsations de débit résultant du fonctionnement cyclique du moteur.
Le régime et la charge du moteur à combustion interne apparaissent comme les principales variables du moteur, influençant la forme de la pulsation de débit. Lorsque les configurations d'admission sont indépendantes ou directement en lien avec ces deux paramètres, il est possible de corriger l'information de débit d'air avec une cartographie en fonction de ces deux paramètres. La configuration de l'admission d'air ne dépend cependant pas seulement de ces deux paramètres. I1 est nécessaire de prendre en compte chaque configuration d'admission d'air, telle que l'activation du système de recirculation des gaz d'échappement à haute pression, l'activation du système de recirculation des gaz d'échappement à basse pression, l'activation du volet d'air, l'activation des dispositifs de tourbillonnement (noté swirl en anglais) variable, et tous types de mode de fonctionnement du moteur.
I1 est connu d'utiliser une seule cartographie de correction de la mesure du débit d'air pour tous les modes de fonctionnement du moteur. Dans ce cas, soit un mode de fonctionnement du moteur est privilégié par rapport aux autres et la cartographie est axée sur ce mode de fonctionnement, ou bien il est nécessaire de faire un compromis entre tous les modes de fonctionnement. Le document DE 196 33 680 décrit une forme de correction du signal délivré par un débitmètre massique d'air d'un moteur à essence. Le signal de débit massique d'air ainsi mesuré et délivré par le débitmètre est divisé par une constante et par le régime du moteur, de sorte que le signal obtenu en sortie est un signal brut de débit d'air massique par coup, correspondant au remplissage cylindre par cylindre du moteur. Ce signal brut est ensuite corrigé à partir d'une cartographie fonction de la position angulaire du papillon d'admission, du régime du moteur et de la température d'air d'admission. Cependant, une correction en fonction du régime du moteur et de la température d'air admis ne permet pas de s'astreindre, sur le remplissage du moteur, de l'influence des pulsations des ondes de pression présentes dans le circuit d'admission. D'autre part, le procédé décrit dans ce document allemand possède une grande sensibilité vis-à-vis de la dérive et/ou de la dispersion du capteur de température et du capteur angulaire du papillon d'admission. Le document US 6 556 929 décrit un procédé de correction d'un signal de débit massique d'air délivré par un débitmètre par le biais d'une analyse des caractéristiques de moyenne et d'amplitude du signal brut. La correction appliquée au signal brut moyen du débitmètre dépend de la durée de la phase d'admission moteur et d'une cartographie calibrée, elle-même fonction de la moyenne de l'amplitude du signal brut du débitmètre.
Cependant, cette méthode de correction représentative d'un mode spécifique de traitement du signal délivré par le débitmètre ne prend pas en compte les effets de pulsation générés par les lignes d'admission. Ce mode de transmission du signal demande une charge de l'unité de commande électronique élevée en raison de la détermination de l'amplitude du signal brut. Le document US 7 286 925 décrit deux solutions de correction du signal de débit massique d'air délivré par un débitmètre. La première solution consiste à modifier la courbe de linéarisation du débitmètre. Cette courbe, traduisant le débit massique d'air traversant le débitmètre en fonction de la tension délivrée, est ajustée en fonction de l'état pulsatoire de l'écoulement d'air. La seconde méthode consiste à corriger l'erreur induite par les pulsations liées au moteur à l'aide d'un système de filtrage du signal délivré par le débitmètre. Ce système de filtrage lisse le signal brut délivré par le débitmètre. Une dernière correction s'applique au signal délivré par le système de filtrage à partir d'une cartographie fonction des caractéristiques fréquentielles du signal.
Cependant, aucune méthode d'identification de la courbe corrigée de linéarisation du débitmètre n'est donnée. Cette méthode semble complexe à mettre en oeuvre pratiquement dans le contrôle moteur en raison de la complexité des phénomènes aéroacoustiques mesurés. La correction par le système de filtrage permet de lisser le signal délivré par un débitmètre mais ne permet pas de corriger l'influence physique des phénomènes de pulsation dans la ligne d'admission du moteur. Les stratégies de correction ainsi évoquées ci-dessus se concentrent sur le traitement du signal brut du débitmètre dans le but le plus souvent de lisser les pulsations mesurées. L'invention vise à résoudre les problèmes évoqués ci-dessus en prenant en compte des modes de fonctionnement du moteur, et notamment des variations de configuration de l'admission d'air résultant de la mise en oeuvre d'actionneurs tels que des volets ou une vanne. Selon un aspect, il est proposé dans un mode de mise en oeuvre, un procédé de correction d'une mesure de débit d'air admis dans un moteur à combustion interne.
Dans ce procédé, on mesure le débit d'air admis dans le moteur à combustion interne, on détermine dans quel mode de fonctionnement se trouve le moteur à combustion interne, et on applique une correction de la mesure du débit d'air pour le mode de fonctionnement dans lequel le moteur à combustion interne se trouve à partir d'une cartographie de correction mesurée pour un mode de fonctionnement du moteur, plusieurs cartographies de correction étant mémorisées pour différents modes de fonctionnement du moteur. De cette manière, un mode de fonctionnement du moteur, et donc une configuration d'admission d'air, n'est pas privilégié par rapport à un autre. Une cartographie de correction étant mémorisée pour chaque mode de fonctionnement, il est ainsi possible d'appliquer une correction spécifique à la mesure du débit d'air admis pour un mode de fonctionnement du moteur déterminé. La correction est ainsi plus précise. De préférence, on corrige la mesure du débit d'air à partir d'une cartographie déterminant un facteur de correction du débit d'air pour un mode de fonctionnement du moteur. Le facteur de correction ainsi calculé est ensuite multiplié à la mesure du débit d'air admis. Ce facteur de correction dépend de la cartographie utilisée, et donc du mode de fonctionnement du moteur. On corrige avantageusement la mesure du débit d'air à partir d'un facteur de correction variant en fonction du régime et de la charge du moteur à combustion interne.
Le régime et la charge du moteur sont délivrés aux cartographies qui déterminent alors le facteur de correction en fonction de ces deux paramètres. Le facteur de correction ainsi déterminé dépend donc dru régime et de la charge du moteur, ainsi que du mode de fonctionnement du moteur.
Les cartographies de correction sont préférentiellement élaborées à partir de données en banc-test. Les cartographies de correction sont établies en comparant l'information fournie par le capteur du moteur à combustion interne, tel qu'un débitmètre, avec celle fournie par un moyen de mesure permettant de s'affranchir de l'impact du mode de fonctionnement du moteur, c'est-à-dire de la configuration d'amission d'air. Cette dernière mesure peut être réalisée par une mesure de la composition des gaz, par un débitmètre de référence utilisé dans des conditions optimales de mesure, comme sur un banc-test. Pour chaque mode de fonctionnement du moteur, il est nécessaire de balayer tous les points de fonctionnement du moteur en régime et en charge pour remplir la cartographie de correction. Selon un autre aspect, il est proposé dans un mode de réalisation, un système de correction d'une mesure de débit d'air admis dans un moteur à combustion interne comprenant des moyens de mesure du débit d'air admis dans le moteur à combustion interne. Le système comprend des moyens aptes à déterminer un mode de fonctionnement dans lequel le moteur à combustion interne se trouve, des moyens de correction comprenant plusieurs cartographies de correction mémorisées aptes à déterminer une correction différente à appliquer à la mesure du débit d'air pour différents modes de fonctionnement du moteur à combustion interne, chaque cartographie de correction mémorisée correspondant à un mode de fonctionnement du moteur, et des moyens d'application aptes à appliquer la correction à la mesure du débit d'air. De préférence, chaque cartographie reçoit en entrée un signal du régime de fonctionnement du moteur et un signal de la charge de fonctionnement du moteur.
Les moyens de correction comprennent avantageusement un module logique apte à délivrer en sortie le facteur de correction correspondant au mode de fonctionnement du moteur. Les cartographies de correction sont préférentiellement élaborées à partir de données d'un banc-test.
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, de manière schématique, un moteur à combustion interne avec son système d'admission d'air et son système d'échappement des gaz ; - la figure 2 illustre, de manière schématique, un système de correction d'une mesure de débit d'air admis dans un moteur à combustion interne associé à un système de traitement de la mesure ; et - la figure 3 présente un synoptique d'un procédé de correction d'une mesure de débit d'air admis dans un moteur à combustion interne. La figure 1 représente de manière schématique un moteur à combustion interne 1 avec son système d'admission d'air 2 et son système d'échappement des gaz 3.
Le système d'admission d'air 2 comprend un filtre à air 4, à l'entrée du système d'admission d'air 2, dont la sortie la sortie est couplée à un débitmètre 5 massique d'air frais permettant de mesurer le débit d'air frais admis dans le système d'admission d'air 2. L'air sortant du débitmètre 5 massique d'air frais est ensuite injecté dans le compresseur 6a d'un turbocompresseur 6 qui augmente la pression d'air en entrée du moteur 1 et donc la quantité d'air injectée dans le moteur à combustion interne 1. Un refroidisseur 7 d'air de suralimentation est couplé en sortie du compresseur 6a du turbocompresseur 6 de manière à refroidir l'air chauffé par la compression du turbocompresseur 6. Un volet 8 d'air d'admission couplé en sortie du refroidisseur 7 d'air de suralimentation permet de réguler l'admission d'air dans le moteur à combustion interne 1. Un dispositif de tourbillonnement variable, noté swirl en anglais, est couplé en entrée d'un collecteur d'admission 10 du moteur à combustion internel, après le volet 8 d'admission d'air. Ce dispositif permet d'injecter l'air avec une trajectoire tourbillonnante et ainsi d'augmenter le quantité d'air injectée dans le moteur à combustion interne.
Le système d'échappement 3 du moteur à combustion interne 1 comprend un collecteur d'échappement 11 des gaz dont la sortie est couplée à la turbine 6b du turbocompresseur 6. La sortie de la turbine 6b du turbocompresseur 6 est couplée à un système de post-traitement des gaz d'échappement 12 qui permet donc de filtrer et de traiter les gaz d'échappement dans un but de dépollution. Un moteur à combustion interne 1 peut également comprendre un système de recirculation des gaz basse pression 13 comprenant une vanne 14 basse pression, et couplé entre le système d'admission d'air 2 avant le compresseur 6a turbocompresseur 6 et le système d'échappement des gaz 3 après la turbine 6b du turbocompresseur 6. Le moteur à combustion interne 1 peut également comprendre un système de recirculation des gaz d'échappement à haute pression 15 couplé entre le système d'admission d'air 2 et le système d'échappement des gaz 4 entre le moteur à combustion interne 1 et le turbocompresseur 6. Le système de recirculation des gaz d'échappement haute pression 15 comprend une vanne 16 haute pression, des moyens de refroidissement des gaz d'échappement 17 et un système de by-pass du refroidisseur 18.
Une unité de commande électronique 20 commande les différents éléments du moteur à combustion interne 1 à partir des données recueillies par des capteurs tels qu'un capteur de pression d'air avant compresseur 21 placés à l'entrée du compresseur 6a du turbocompresseur 6, un capteur de pression d'air de suralimentation 22 avant le volet d'admission disposé en entrée du volet d'air d'admission 8, un capteur de pression d'air de suralimentation 23 après le volet d'admission disposé en sortie du volet d'admission 8, un capteur de pression d'air de suralimentation après piquage de la vanne haute pression 24 disposé en entrée du dispositif de swirl variable 9, un capteur de pression des gaz d'échappement avant piquage de la vanne haute pression 25 disposée en sortie du collecteur d'échappement 11 avant le piquage du système de recirculation des gaz haute pression 15, un capteur de pression des gaz d'échappement avant turbine 26 placé à l'entrée de la turbine 6b du turbocompresseur 6, et un capteur de pression des gaz d'échappement après turbine 27 placé en sortie de turbine 6b du turbocompresseur 6. L'unité de commande électronique 20 récupère ainsi les données des différents capteurs afin de les traiter pour commander les différents éléments du moteur à combustion interne 1 avec les système d'admission d'air 2 et les système d'échappement des gaz 3. L'unité de commande électronique 20 comprend un système de correction 30 d'une mesure de débit d'air admis dans un moteur à combustion interne 1. Ce système de correction 30 est présenté de manière schématique sur la figure 2. Sur la figure 2 est représenté un système de traitement 40 de l'information de débit d'air mesurée par moyen de mesure du débit d'air tel qu'un débitmètre ou par un capteur de pression, couplé à un système de correction 30 de la mesure de débit d'air admis.
Le système de traitement 40 reçoit un signal de fréquence issu d'un moyen de mesure du débit d'air. Ce signal de fréquence est échantillonné en entrée du système de traitement 40 par des moyens d'échantillonnage 41 qui délivre en sortie une fréquence discrète à de moyens de traduction 42 aptes à traduire le signal de fréquence échantillonné en un signal de débit exprimé en kg/h. Le signal de débit délivré par les moyens de traduction 42 est injecté dans des moyens 43 aptes à réaliser une moyenne du débit d'air mesuré pour un demi-tour de cycle moteur correspondant à un cycle d'admission d'air. Les moyens 43 délivrent alors en sortie un signal de débit moyenné qui est filtré par des moyens de filtrage 44 aptes à réaliser un filtrage au premier ordre du signal, afin de diminuer le bruit sur le signal. Le système de correction 30 d'une mesure du débit d'air mesuré par un moyen de mesure du débit d'air comprend des moyens de correction 31 comprenant plusieurs cartographies de correction mémorisées aptes à déterminer une correction différente à appliquer à la mesure du débit d'air pour différents modes de fonctionnement du moteur à combustion interne. Chaque cartographie de correction mémorisée correspond à un mode de fonctionnement du moteur. Sur cette figure, il a été représenté trois cartographies de correction 32, 33, et 34 générant un facteur de correction pour les modes de fonctionnement du moteur respectifs suivants : l'activation du système de recirculation des gaz d'échappement basse pression (EGR BP), l'activation du système de recirculation des gaz d'échappement haute pression (EGR HP), et l'activation des dispositifs de tourbillonnement d'air (swirl). Chaque cartographie de correction reçoit en entrée le signal indiquant le régime du moteur, ainsi que le signal indiquant la charge du moteur afin de déterminer le facteur de correction pour les paramètres de charge et de régime du moteur déterminés.
Le système de correction 30 comprend également des moyens 35 aptes à déterminer un mode de fonctionnement dans lequel le moteur à combustion interne se trouve. Ces moyens 35 délivrent un signal indiquant le mode de fonctionnement du moteur à un module logique 36 apte à délivrer en sortie le facteur de correction correspondant au mode de fonctionnement du moteur. A partir de l'information du mode de fonctionnement du moteur délivrée par les moyens 35, le module logique 36 détermine le facteur de correction qui doit être appliqué à la mesure du débit d'air. Le système de correction 30 comprend d'autre part des moyens 37 d'application de la correction. Ces moyens 37 d'application de la correction reçoivent en entrée le facteur de correction délivré par le module logique 36, ainsi que le signal de débit moyenné filtré délivré par les moyens de filtrage 44 du système de traitement 40. Les moyens 37 d'application multiplie alors le facteur de correction fourni par le module logique 36 à la valeur du signal de débit moyenné filtré, afin d'obtenir un signal de débit corrigé en sortie des moyens 37 d'application. La figure 3 présente un synoptique d'un procédé de correction d'une mesure de débit d'air admis dans un moteur à combustion interne 1. Dans une première étape 301, on détermine le régime du moteur à combustion interne. Dans une étape suivante 302, on détermine la charge du moteur à combustion interne 1. A partir des valeurs ainsi déterminées des deux paramètres, on calcule, dans une étape 303, le facteur de correction pour chaque cartographie de correction correspondant aux différents modes de fonctionnement du moteur à combustion interne 1. On détermine ensuite, dans une étape 304, le mode de fonctionnement du moteur dans lequel le moteur à combustion interne 1 se trouve. A partir de l'information du mode de fonctionnement, on sélectionne, dans une étape 305 le facteur de correction à appliquer à la mesure du débit d'air. Le facteur de correction sélectionné correspond au facteur de correction calculé par a cartographie de correction mémorisée pour le mode de fonctionnement du moteur correspondant au mode de fonctionnement dans lequel le moteur à combustion interne se trouve, c'est-à-dire à la configuration d'admission d'air dans laquelle le moteur à combustion interne se trouve. Dans une étape finale 306, on applique la correction à la mesure du débit d'air en multipliant le facteur de correction sélectionné à la mesure du débit d'air. L'invention propose donc en outre plusieurs cartographies de correction afin de s'adapter à différents modes de fonctionnement du moteur, soit différentes configuration d'admission d'air. I1 est ainsi possible d'appliquer une correction spécifique à la mesure du débit d'air admis pour un mode de fonctionnement du moteur déterminé, rendant ainsi la correction plus précise.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de correction d'une mesure de débit d'air admis dans un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'on mesure le débit d'air admis dans le moteur à combustion interne, on détermine dans quel mode de fonctionnement se trouve le moteur à combustion interne, et on applique une correction de la mesure du débit d'air pour le mode de fonctionnement dans lequel le moteur à combustion interne se trouve à partir d'une cartographie de correction mémorisée pour un mode de fonctionnement du moteur, plusieurs cartographies de correction étant mémorisées pour différents modes de fonctionnement du moteur.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on corrige la mesure du débit d'air à partir d'une cartographie déterminant un facteur de correction du débit d'air pour un mode de fonctionnement du moteur.
  3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel on corrige la mesure du débit d'air à partir d'un facteur de correction variant en fonction du régime et de la charge du moteur à combustion interne.
  4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les cartographies de corrections sont élaborées à partir de données d'un banc test.
  5. 5. Système de correction (30) d'une mesure de débit d'air admis dans un moteur à combustion interne comprenant des moyens de mesure (5) du débit d'air admis dans le moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (35) aptes à déterminer un mode de fonctionnement dans lequel le moteur à combustion interne se trouve, des moyens de correction (31) comprenant plusieurs cartographies de correction mémorisées aptes à déterminer une correction différente à appliquer à la mesure du débit d'air pour différents modes de fonctionnement du moteur à combustion interne, chaque cartographie de correction mémorisée correspondant à un modede fonctionnement du moteur, et des moyens d'application (37) aptes à appliquer la correction à la mesure du débit d'air.
  6. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque cartographie reçoit en entrée un signal du régime de fonctionnement du moteur et un signal de la charge de fonctionnement du moteur.
  7. 7. Système selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les moyens de correction (31) comprennent un module logique (36) apte à délivrer en sortie le facteur de correction correspondant au mode de fonctionnement du moteur.
  8. 8. Système selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les cartographies de correction sont élaborées à partir de données d'un banc test.
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