TITRE DE L’INVENTION : PROCEDE DE LIMITATION D’UNE CORRECTION DE PARAMETRE EFFECTUEE PAR PLUSIEURS ADAPTATIFS DANS UN

CONTROLE MOTEUR

La présente invention revendique la priorité de la demande française N°2105501 déposée le 27.05.2021 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

L’invention se rapporte à un procédé, mis en œuvre dans un contrôle moteur de moteur thermique, de limitation d’une correction effectuée par plusieurs adaptatifs sur au moins un paramètre. Ce moteur thermique est avantageusement mais non limitativement un moteur à allumage commandé, notamment un moteur à carburant essence ou à mélange contenant de l’essence et la limitation de correction se fait avantageusement mais non limitativement pour limiter la correction effectuée par les adaptatifs sur la richesse de carburant injecté dans le moteur thermique.

Cette application non limitative va être prise comme exemple pour illustrer le procédé de limitation de correction mais le procédé selon l’invention peut être mis en œuvre pour limiter la correction d’un autre paramètre de fonctionnement que la richesse de carburant dans le moteur thermique.

Du fait des dispersions de fabrication, de l’usure, de l’encrassement et de la qualité de représentation des modèles des actionneurs du moteur, le comportement physique de ces actionneurs peut différer des modèles de comportement intégrés dans le contrôle moteur. Ce décalage des modèles des actionneurs, notamment ceux relatifs à la branche d’admission d’air et à la branche d’injection de carburant, peut amener à des dérives de richesse, donc à une surconsommation ou une augmentation des émissions polluantes et peut aussi avoir des impacts sur l’agrément de conduite ressenti par le conducteur. La richesse d’un mélange carburant indique la valeur de proportion entre l'air et le carburant du mélange admis dans la chambre de combustion du moteur. La qualité de la combustion dépend principalement de ce dosage. Le contrôle moteur va donc devoir, tout au long de la vie du véhicule, corriger ces dérives de richesse. Cette correction est réalisée par une fonction connue de régulation de richesse qui corrige en permanence le temps de commande de l’injecteur en se basant sur la mesure de richesse fournie par la sonde de richesse présente à l’échappement.

Pour optimiser cette correction, il est connu d’utiliser une stratégie de contrôle moteur de type apprentissage qui va soit mémoriser (via des adaptatifs) la correction de richesse nécessaire pour chaque zone ou point de fonctionnement du moteur et la restituer lorsque le moteur repasse sur une zone apprise donnée, soit identifier les sources de déviation de richesse et corriger ces sources (les modèles actionneurs par exemple) par des adaptatifs. Dans un cas comme dans l’autre la richesse est ainsi automatiquement bien centrée. Une telle stratégie de contrôle moteur par apprentissage, selon la première variante précitée, est par exemple décrite dans le document brevet FR 3 085 721 B1 . Une autre stratégie de contrôle moteur par apprentissage est décrite dans le document brevet FR 3 073 570 B1. Il est plus particulièrement décrit dans ce document un procédé de correction de la richesse en cas de dépassement d’une valeur seuil, mis en œuvre dans un contrôle moteur de moteur thermique comprenant un dispositif d'injection utilisant une valeur de consigne de richesse pour commander le moteur thermique. Le procédé comprend notamment une phase de calcul d’une différence entre la valeur estimée de richesse réelle et la valeur de consigne de richesse, et, si la différence excède un seuil d'erreur, une phase de correction directe de richesse. Cette phase de correction directe de richesse est effectuée par apprentissage et mise à jour itérative des différents adaptatifs de richesse.

Lorsque les adaptatifs corrigent directement les sources de déviation de richesse, les adaptatifs peuvent être de nature différente : on peut citer par exemple des adaptatifs sur les modèles de position des déphaseurs d’arbres à cames, ou encore des adaptatifs sur la modélisation de paramètres physiques de l’injecteur (tels que par exemple le gain statique ou bien le temps mort de commande de l’injecteur). Lorsque ces adaptatifs sont appliqués sur les modèles dans des conditions différentes de celles de l’apprentissage (par exemple, vis-à- vis de la température d’eau du moteur), il peut arriver que la stratégie de contrôle moteur ait besoin de limiter temporairement le niveau de correction de ces adaptatifs afin de prévenir des effets non désirés de sur-correction ou sous- correction de la richesse, et donc des risques liés sur les émissions polluantes et l’agrément de conduite.

A cet effet, il est connu que la stratégie de contrôle moteur mette en œuvre une saturation indépendante de chacun des adaptatifs, afin de limiter la correction de richesse effectuée par les adaptatifs. La valeur de saturation appliquée à chaque adaptatif par un tel procédé est par exemple définie en fonction du point de fonctionnement courant du moteur, pour essayer d’adapter la limitation aux effets de chaque adaptatif sur ce point de fonctionnement courant.

Toutefois, un inconvénient d’un tel procédé de limitation de la correction de richesse est, qu’en procédant à une saturation individuelle de chaque adaptatif indépendamment des autres, il ne permet pas d’anticiper et donc de prendre en compte l’impact global de la correction des adaptatifs sur la richesse. En particulier, il est très difficile via un tel procédé de limitation de :

- estimer l’impact global sur la richesse d’adaptatifs de nature différente ;

- tenir compte de la variation de l’impact des adaptatifs sur la richesse en fonction du point de fonctionnement du moteur (par exemple, l’impact en richesse d’un adaptatif sur la position du déphaseur d’arbre à cames d’admission peut dépendre de la valeur de position elle-même de ce déphaseur) ;

- prévoir l’interaction qu’ont les adaptatifs entre eux (par exemple, dans certaines zones de fonctionnement du moteur, une compensation en termes de correction de richesse est possible entre des adaptatifs de signes opposés notamment).

Le but de l’invention est de pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant un procédé, mis en œuvre dans un contrôle moteur, de limitation d’une correction effectuée par plusieurs adaptatifs sur au moins un paramètre, qui soit plus exhaustif et plus précis, et qui permette de maîtriser la limitation du paramètre en tout point de fonctionnement du moteur et de prendre en compte les possibles interactions entre adaptatifs, notamment lorsque ces adaptatifs sont de nature différente.

Pour ce faire, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un procédé, mis en œuvre dans un contrôle moteur d’un véhicule, de limitation d’une correction d’au moins un paramètre, ladite correction étant effectuée par plusieurs adaptatifs, le procédé comportant les étapes suivantes :

- un calcul, pour chaque adaptatif, d’une valeur d’impact individuel dudit adaptatif sur ledit au moins un paramètre pour un point de fonctionnement courant du moteur ;

- un calcul d’une valeur d’impact global de l’ensemble des adaptatifs sur ledit au moins un paramètre pour le point de fonctionnement courant du moteur ;

- une comparaison de la valeur d’impact global calculée à au moins une valeur seuil d’impact global prédéfinie ;

- un calcul, en fonction du résultat de la comparaison, d’un facteur de réduction à appliquer aux adaptatifs ; et

- une application, à chacun des adaptatifs, du facteur de réduction calculé, fournissant ainsi un ensemble d’adaptatifs réduits.

Le procédé selon l’invention est donc une fonction de contrôle moteur, qui vient seconder une fonction connue d’apprentissage en limitant la correction d’un paramètre telle que la richesse de carburant effectuée par des adaptatifs de cette fonction d’apprentissage. La présente invention peut bien entendu être adaptée à des fonctions d’apprentissage du contrôle moteur autres qu’une fonction d’apprentissage de la correction de richesse. Le procédé selon l’invention permet de limiter précisément les effets de la correction du paramètre par l’ensemble des adaptatifs en fonction du point de fonctionnement courant du moteur. La limitation de correction permise par le procédé selon l’invention est plus exhaustive et plus précise, car elle tient compte des possibles interactions entre des adaptatifs de nature différente. En outre, l’estimation de l’impact correctif des adaptatifs est directement définie en correction du paramètre que l’on cherche à maîtriser, ce qui contribue là encore à une meilleure précision de la limitation. Lorsque le paramètre considéré est la richesse de carburant, la limitation de correction permise par le procédé selon l’invention contribue en outre à la maîtrise de la richesse et des émissions polluantes du moteur. En effet, l’estimation de l’impact correctif des adaptatifs effectuée dans le procédé selon l’invention varie en fonction du point de fonctionnement courant du moteur. On peut ainsi définir par exemple une limite fixe de correction (par exemple +/- 3%) qui sera suivie en tout point de fonctionnement du moteur. Ce faisant, le procédé selon l’invention permet ainsi de limiter, sur des phases de vie spécifiques du moteur où la confiance dans les adaptatifs de richesse n’est pas totale, les risques de sur-correction ou sous-correction de la richesse et donc les conséquences négatives sur les émissions polluantes et l’agrément de conduite.

De préférence, ledit au moins un paramètre est une richesse de carburant.

Selon une caractéristique technique particulière de l’invention, l’étape de calcul, pour chaque adaptatif, d’une valeur d’impact individuel dudit adaptatif sur ledit au moins un paramètre consiste à multiplier une valeur courante dudit adaptatif par une fonction de transfert prédéterminée entre ledit au moins un paramètre et ledit adaptatif, fournissant ainsi la valeur d’impact individuel. Une telle fonction de transfert représente la sensibilité de l’adaptatif au paramètre. Cette étape de calcul d’une valeur d’impact individuel de chaque adaptatif permet d’obtenir l’impact de chaque adaptatif sur le paramètre pour le point de fonctionnement courant du moteur.

Selon une autre caractéristique technique particulière de l’invention, l’étape de calcul d’une valeur d’impact global de l’ensemble des adaptatifs sur ledit au moins un paramètre consiste à additionner les valeurs d’impact individuel calculées pour l’ensemble des adaptatifs, fournissant ainsi la valeur d’impact global. Cette étape de calcul d’une valeur d’impact global permet de tenir compte de l’influence qu’ont les adaptatifs entre eux. Par exemple, deux adaptatifs de nature différente peuvent, en fonction du point de fonctionnement du moteur, se compenser en termes de correction de richesse s’ils sont de signes opposés.

Selon une autre caractéristique technique particulière de l’invention, l’étape de comparaison de la valeur d’impact global calculée à au moins une valeur seuil d’impact global prédéfinie comporte une première phase consistant à comparer la valeur d’impact global calculée à une valeur seuil d’impact global minimale, et une seconde phase consistant à comparer la valeur d’impact global calculée à une valeur seuil d’impact global maximale, et le facteur de réduction à appliquer est calculé si la valeur d’impact global calculée est inférieure à la valeur seuil d’impact global minimale ou supérieure à la valeur seuil d’impact global maximale. Ceci permet de limiter la correction du paramètre par les adaptatifs en fonction de phases de vie particulières du moteur.

Selon une autre caractéristique technique particulière de l’invention, l’étape de calcul d’un facteur de réduction à appliquer consiste à diviser la valeur seuil d’impact global par la valeur d’impact global calculée, fournissant ainsi le facteur de réduction à appliquer.

Selon une autre caractéristique technique particulière de l’invention, l’étape d’application, à chacun des adaptatifs, du facteur de réduction calculé consiste à multiplier, pour chacun des adaptatifs, la valeur courante dudit adaptatif par le facteur de réduction calculé. Ceci permet de limiter la correction sur le paramètre qui est effectuée par les différents adaptatifs et de suivre en tout point de fonctionnement du moteur les limites fixées par la ou les valeur(s) seuil d’impact global prédéfinie(s).

La ou les valeur(s) seuil d’impact global prédéfinie(s) est(sont) de préférence paramétrable(s) par un utilisateur ou par un fabriquant du véhicule. Ceci permet de calibrer cette ou ces valeur(s) seuil au plus proche de ce que les textes réglementaires exigent, notamment en termes d’émissions polluantes lorsque le paramètre est la richesse de carburant. De préférence encore, la ou les valeur(s) seuil d’impact global prédéfinie(s) est(sont) paramétrable(s) en fonction de phases de vie distinctes du moteur, afin de prendre en compte différents besoins du système pour limiter la correction des adaptatifs en fonction de phases de vie particulières du moteur.

Avantageusement, les étapes de calcul de valeurs d’impact individuel, de calcul d’une valeur d’impact global, de comparaison, de calcul d’un facteur de réduction à appliquer et d’application dudit facteur de réduction calculé sont réeffectuées pour chaque point de fonctionnement courant du moteur. Ceci permet de rendre la limitation de correction du paramètre dépendante du point de fonctionnement courant du moteur. La précision dans la limitation de correction du paramètre est par conséquent grandement améliorée.

On décrira ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, des formes d’exécution de la présente invention, en référence à la figure annexée unique [Fig.1 ] qui est un organigramme représentant un procédé de limitation d’une correction effectuée par plusieurs adaptatifs sur au moins un paramètre selon la présente invention.

En se référant à la figure 1 la présente invention concerne un procédé, mis en œuvre dans un contrôle moteur d’un moteur thermique, de limitation d’une correction effectuée par plusieurs adaptatifs sur au moins un paramètre. Le paramètre peut être une richesse de carburant injecté mais ceci n’est pas limitatif dans le cadre de la présente invention. Dans ce cas, chaque adaptatif est un adaptatif de richesse de carburant. Les différents adaptatifs sont de préférence appliqués directement sur les sources d’erreurs de la richesse de carburant, c’est- à-dire sur les modélisations des différents éléments du moteur thermique. Ces adaptatifs sont appliqués par exemple :

- sur les modèles de position des déphaseurs d’arbres à cames ; et/ou

- sur le modèle d’estimation de la quantité d’air aspiré par les cylindres ; et/ou

- sur le modèle de comportement d’au moins un injecteur par la correction de la modélisation de paramètres physiques tels que le gain statique de l’injecteur, son temps mort de commande.

Par exemple, sans que cela ne soit limitatif, un premier adaptatif peut être un adaptatif sur la position d’un déphaseur d’arbre à cames d’admission, un deuxième adaptatif peut être un adaptatif sur la position d’un déphaseur d’arbre à cames d’échappement, un troisième adaptatif peut être un adaptatif sur la modélisation du gain statique d’un injecteur de carburant dans le moteur thermique, et un quatrième adaptatif peut être un adaptatif sur la modélisation du temps mort de commande de l’injecteur. En variante ou en complément, un des adaptatifs peut également être un adaptatif relatif à une durée d’ouverture d’au moins un injecteur de carburant dans le moteur thermique.

Le procédé comporte une première étape 10 au cours de laquelle le contrôle moteur calcule, pour chacun des adaptatifs, une valeur d’impact individuel de l’adaptatif sur le paramètre pour un point de fonctionnement courant du moteur. De préférence, cette étape de calcul 10 consiste à multiplier, pour chaque adaptatif, une valeur courante de l’adaptatif par une fonction de transfert prédéterminée entre le paramètre et l’adaptatif. Cette multiplication fournit alors la valeur d’impact individuel de l’adaptatif concerné, sur le point de fonctionnement courant du moteur. Cette fonction de transfert prédéterminée (et stockée par exemple dans des moyens mémoire du contrôle moteur) représente la sensibilité de l’adaptatif au paramètre. La fonction de transfert peut être déterminée au préalable par toute méthode connue, par exemple par calculs mathématiques de dérivées d’équations du paramètre du système par rapport à l’adaptatif considéré, ou encore par calcul du gradient local de variation du paramètre pour une variation de l’adaptatif. Par exemple, pour le premier adaptatif de l’exemple précédemment décrit (adaptatif sur la position d’un déphaseur d’arbre à cames d’admission), si on appelle A le premier adaptatif, R le paramètre qui est ici la richesse de carburant, et IA®-R l’impact individuel du premier adaptatif sur la richesse de carburant ; alors cet impact individuel IA®-R s’exprime selon l’équation (1 ) suivante :

[Math] avec K _A.R la fonction de transfert entre la richesse de carburant et le premier adaptatif, qui s’exprime en %/°CK ; la notation °CK désignant des degrés vilebrequin.

L’impact individuel sur la richesse de carburant de chacun des deuxième, troisième et quatrième adaptatifs de l’exemple précédemment décrit s’exprime selon une équation analogue à celle de l’équation (1), avec une fonction de transfert individuelle correspondante.

Au cours d’une étape suivante 12, le contrôle moteur calcule une valeur d’impact global de l’ensemble des adaptatifs sur le paramètre pour le point de fonctionnement courant du moteur. De préférence, cette étape de calcul 12 consiste à additionner les valeurs d’impact individuel calculées pour l’ensemble des adaptatifs au cours de l’étape précédente 10. Cette addition fournit alors la valeur d’impact global des adaptatifs, sur le point de fonctionnement courant du moteur.

Au cours d’une étape suivante 14, le contrôle moteur compare la valeur d’impact global calculée au cours de l’étape précédente 12 à au moins une valeur seuil d’impact global prédéfinie. L’étape de comparaison 14 comporte par exemple une première phase consistant à comparer la valeur d’impact global calculée à une valeur seuil d’impact global minimale, et une seconde phase consistant à comparer la valeur d’impact global calculée à une valeur seuil d’impact global maximale. La première phase peut être effectuée avant la seconde phase, ou inversement. En variante, les première et seconde phases sont effectuées simultanément. Les valeurs seuil d’impact global minimale et maximale sont typiquement des valeurs paramétrables par un utilisateur ou un fabricant du véhicule. De préférence, ces valeurs sont paramétrables en fonction de phases de vie distinctes du moteur. Ceci permet de prendre en compte différents besoins du système pour limiter la correction des adaptatifs en fonction de phases de vie particulières du moteur. Par exemple, dans le cas où le paramètre est la richesse de carburant, il peut s’avérer que sur les phases de démarrage du moteur, l’utilisateur ou le fabricant du véhicule souhaite empêcher toute correction des adaptatifs de richesse. Dans ce cas les valeurs seuil d’impact global minimale et maximale peuvent être calibrées sur zéro. Pendant une autre phase de vie pour laquelle les sondes à oxygènes ne sont pas encore disponibles et que donc la fonction connue de régulation de richesse est inactive, étant donné que la richesse moteur n’est pas régulée, l’utilisateur ou le fabricant du véhicule peut par exemple souhaiter autoriser les adaptatifs de richesse à uniquement enrichir la consigne de carburant et interdire strictement toute réduction de cette quantité de consigne (pour éviter une sous richesse et donc un risque de calage du moteur par exemple). Dans ce cas, la valeur seuil d’impact global minimale sera fixée à zéro sur cette phase de vie du moteur.

Au cours d’une étape suivante 16, le contrôle moteur calcule, en fonction du résultat de la comparaison effectuée au cours de l’étape précédente 14, un facteur de réduction à appliquer aux adaptatifs. Le calcul du facteur de réduction est effectué par le contrôle moteur si la valeur d’impact global calculée au cours de l’étape 12 dépasse la valeur seuil d’impact global prédéfinie. De préférence, cette étape de calcul 16 consiste à diviser la valeur seuil d’impact global prédéfinie par la valeur d’impact global calculée au cours de l’étape 12. Cette division fournit alors un facteur de réduction à appliquer aux adaptatifs. Lorsque l’étape de comparaison précédente 14 comporte les deux phases précitées, le calcul du facteur de réduction est effectué par le contrôle moteur si la valeur d’impact global calculée au cours de l’étape 12 est inférieure à la valeur seuil d’impact global minimale ou supérieure à la valeur seuil d’impact global maximale. Le contrôle moteur divise alors la valeur seuil d’impact global qui n’a pas été respectée, autrement dit la valeur seuil d’impact global minimale ou maximale selon le cas, par la valeur d’impact global calculée au cours de l’étape 12.

Au cours d’une étape suivante 18, le contrôle moteur applique à chacun des adaptatifs le facteur de réduction calculé au cours de l’étape précédente 16. De préférence, cette étape d’application 18 consiste à multiplier, pour chacun des adaptatifs, la valeur courante de l’adaptatif par le facteur de réduction calculé. A l’issue de l’étape d’application 18 il est obtenu un ensemble d’adaptatifs qui ont été réduits via le facteur de réduction.

Les étapes 10, 12, 14, 16 et 18 décrites ci-dessus sont réeffectuées pour chaque point de fonctionnement courant du moteur. Le procédé selon l’invention permet une limitation de la correction effectuée par les adaptatifs plus exhaustive et plus précise, et permet de maîtriser la limitation du paramètre en tout point de fonctionnement du moteur et de prendre en compte les possibles interactions entre adaptatifs, notamment lorsque ces adaptatifs sont de nature différente.