COLLET, Alexandre (20 Rue de la Juiverie, Etampes, F-91150, FR)
BEUCHER, Christophe (8 Rue Martel, Paris, F-75010, FR)
ROBERT, Kevin (20 Rue de l'insurrection Parisienne, Choisy le Roi, F-94600, FR)
COLLET, Alexandre (20 Rue de la Juiverie, Etampes, F-91150, FR)
BEUCHER, Christophe (8 Rue Martel, Paris, F-75010, FR)
| REVENDICATIONS 1. Système de correction de la mesure d'un capteur de pression avant turbine (23), caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (26) de détermination de la température du capteur de pression, des moyens de mémorisation (34) de données caractérisant la dispersion et/ou la dérive de mesure du capteur en fonction de la température, des moyens de correction (40) aptes à déterminer un terme correctif à appliquer aux valeurs mesurées par le capteur en fonction des données mémorisées, lesdits moyens de correction (40) comprenant des moyens de correction (30) de la dispersion de mesure de la pression mesurée par le capteur et des moyens de correction (33) de la dérive de mesure de la pression mesurée par le capteur. 2. Système selon la revendication 1 , dans lequel les moyens de correction (40) comprennent des moyens aptes à délivrer une valeur de correction de la mesure de la pression du capteur, notamment des cartographies, ou un modèle analytique. 3. Système selon l'une des revendication 1 ou 2, dans lequel la caractérisation des moyens de correction (30) de la dispersion de mesure de la pression mesurée par le capteur de pression est réalisée sur un banc d'organe ou banc moteur. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 , dans lequel la caractérisation des moyens de correction (33) de la dérive de mesure de la pression mesurée par le capteur est réalisée directement sur le moteur. 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens (26) de détermination de la température du capteur de pression comprennent un capteur de température placé à proximité du capteur de pression. 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5 , dans lequel les moyens (26) de détermination de la température du capteur de pression comprennent un modèle d'estimation de la température du capteur de pression. 7. Procédé de correction de la mesure d'un capteur de pression avant turbine (23), caractérisé en ce que l'on détermine la température du capteur de pression, on calcule une valeur de correction de la dispersion de mesure de la pression en fonction de la température, et l'on corrige la pression mesurée à partir de la valeur de correction de la dispersion de mesure de la pression. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel on calcule une valeur de correction de la dérive de mesure de la pression, et l'on corrige la pression mesurée à partir de la valeur de correction de la dérive de mesure de la pression. 9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, dans lequel on construit un vecteur de correction de la dispersion de mesure de la pression du capteur quantifiant l'erreur sur la mesure du capteur de pression en fonction de la température composant. 10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel on détermine un coefficient de correction de la dérive de mesure de la pression du capteur quantifiant l' erreur de mesure existant entre la pression mesurée et une pression de référence, ledit coefficient étant indépendant de la température. 1 1. Procédé selon l'une des revendications 7 à 10, dans lequel on corrige la valeur de pression à partir de la valeur de la pression corrigée de la dispersion et de la valeur de correction de la dérive de mesure de la pression, la correction de la dérive de mesure de la pression étant calculée à partir d'un coefficient de correction de la dérive de mesure de la pression du capteur quantifiant l'erreur entre la pression corrigée de la dispersion et la pression de référence. 12. Procédé selon l'une des revendications 7 à 1 1 , dans lequel on construit une matrice de correction de la dispersion de mesure de la pression du capteur quantifiant l'erreur sur la mesure du capteur de pression en fonction de la température composant et de la pression mesurée. 13. Procédé selon l'une des revendications 7 à 12, dans lequel on détermine un vecteur de correction de la dérive de mesure de la pression du capteur quantifiant l' erreur de mesure existant entre la pression corrigée de la dispersion et la pression de référence en fonction de la température du capteur de pression. |
La présente invention concerne la fiabilité de la commande de pressions de suralimentation d'un moteur à combustion interne, et plus particulièrement, la correction de la mesure d'un capteur de pression dont la valeur mesurée varie suivant la température du capteur.
Les conditions de fonctionnement d'un moteur diesel limitent sa puissance spécifique, c' est-à-dire le rapport de la puissance effective sur la cylindrée du moteur. La puissance effective du moteur variant en fonction de la masse d' air admise, l'optimisation du remplissage en air des cylindres par l' augmentation de la masse volumique de l'air d'admission permet d'obtenir les meilleures performances du moteur. Le moteur à combustion interne fonctionnant comme une pompe volumétrique, il aspire toujours le même volume d' air. Le principe de suralimentation consiste à comprimer de l' air à travers un compresseur, puis de le refroidir au travers d'un échangeur placé entre le compresseur et le moteur. L 'objectif de la suralimentation est de parvenir à apporter la meilleure dynamique possible à la pression de suralimentation, tout en respectant les critères de fiabilité du moteur et de ses organes, c 'est-à- dire le régime turbo, la pression dans le refroidisseur d' air de suralimentation, la température de sortie du compresseur, la pression avant turbine, et le taux de détente.
On cherche ainsi à optimiser le fonctionnement du moteur en optimisant à la fois le dépassement de la pression de suralimentation et la dynamique de la pression de suralimentation.
L 'information de pression avant turbine est utilisée dans la stratégie de régulation de suralimentation afin d'y apporter de la robustesse en fiabilité. La dynamique de la pression avant turbine étant supérieure à celle de la pression de suralimentation, la pression avant turbine répond à un mouvement des ailettes grâce à un volume du collecteur d'échappement très faible. De plus, la pression avant turbine est une information physique entrant directement dans le calcul de la puissance récupérée par la détente dans la turbine. Ainsi, à un même niveau de consigne de pression de suralimentation et un même point de fonctionnement du moteur, le même niveau de pression avant turbine sera atteint. La commande de pression avant turbine permet d' anticiper la réouverture des ailettes du turbocompresseur avec une bonne précision malgré les dispersions de la chaîne de commande et ainsi de maîtriser le dépassement de pression de suralimentation. L'information de pression avant turbine doit donc être fiable pour que la commande soit robuste.
La régulation de suralimentation est soumise à deux sources principales de dispersions, à savoir la chaîne de commande comprenant l' électrovanne, le poumon avec ressort et la mécanique de liaison entre la tige et les ailettes, et le capteur de pression avant turbine. Le capteur de pression avant turbine est un capteur de pression de type capacitif. La pression des gaz d' échappement déforme la membrane de mesure, modifie la distance entre les électrodes et ainsi la capacité du capteur. Le signal électrique qui en est alors délivré est une fonction linéaire de la pression absolue mesurée. Les membranes utilisées pour ce type de capteur sont également sensibles à la température. La valeur mesurée pour la pression peut ainsi différer suivant la température du capteur pour deux mesures différentes à une même valeur de pression réelle.
La forte sensibilité à la température de ce type de capteur de pression est le principal problème posé quant à la fiabilité de la mesure réalisée.
Outre une dispersion importante de l'erreur entre la pression réelle et la pression mesurée par le capteur dès la fabrication du moteur, les caractéristiques métrologiques du capteur de pression induisent une dispersion de l' erreur en fonction de la pression réelle et de la température du capteur. On regroupera ces deux types de dispersion, dans un unique terme de dispersion de la mesure de pression.
D ' autre part, la caractéristique du capteur de pression peut évoluer en fonction du temps, suivant par exemple le vieillissement ou l' encrassement du capteur, ce qui entraîne une dérive de l' erreur qui peut également varier en fonction de la température.
Il résulte alors de ces deux sources d' erreur sur la mesure, des risques importants concernant la précision avec laquelle la régulation de suralimentation est réalisée, et par conséquent, des risques importants sur la fiabilité du moteur et de ses organes.
La demande de brevet US 2002/0060150 décrit une stratégie de détection de la dégradation d'un capteur de gaz placé dans le collecteur d' échappement. Cette stratégie est capable de détecter un changement de résistance interne du capteur et d' analyser les causes de la dégradation par analyse des fluctuations du signal en comparant les valeurs courantes de la résistance interne du capteur et de l' élément de chauffage par rapport à des valeurs nominales, mais sans pouvoir effectuer une correction d'une quelconque erreur sur la mesure.
La demande de brevet US 2007/0073503 décrit une méthode de correction de la dispersion de mesure de pression suivant la température pour un capteur de pression pneumatique équipé d'un capteur de pression et d'un capteur de température. La pression mesurée est référenciée à une température définie, équivalente à la loi d'évolution entre la pression et la température des gaz contenus dans un volume constant. Le principe de la méthode est de calculer l'offset entre la température mesurée par le capteur et la température réelle dans le pneumatique, puis de corriger la valeur courante de température mesurée par cet offset.
La présente invention a pour but de corriger les dérives et dispersions de l'information « pression avant turbine » délivrée par un capteur de pression dont la mesure est sensible à sa propre température. Selon un aspect, il est proposé dans un mode de réalisation un système de correction de la mesure d'un capteur de pression, plus particulièrement d'un capteur de pression avant turbine.
Le système comprend avantageusement des moyens de détermination de la température du capteur de pression, des moyens de mémorisation de données caractérisant la dispersion et/ou la dérive de mesure du capteur en fonction de la température, des moyens de correction aptes à déterminer un terme correctif à appliquer aux valeurs mesurées par le capteur en fonction des données mémorisées, lesdits moyens de correction comprenant des moyens de correction de la dispersion de mesure de la pression mesurée par le capteur et des moyen de correction de la dérive de mesure de la pression mesurée par le capteur.
De préférence, les moyens de correction comprennent des moyens aptes à délivrer une valeur de correction de la mesure de la pression du capteur, notamment des cartographies, ou un modèle analytique.
La caractérisation des moyens de correction de la dispersion de mesure de la pression mesurée par le capteur de pression est réalisée de préférence sur un banc d'organe ou banc moteur. La caractérisation des moyens de correction de la dérive de mesure de la pression mesurée par le capteur est réalisée quant à elle directement sur le moteur.
Les moyens de détermination de la température du capteur de pression peuvent être composés d'un capteur de température placé à proximité du capteur de pression.
Dans un autre mode de réalisation, les moyens de détermination de la température du capteur de pression peuvent être estimés à l' aide d'un modèle d'estimation de la température du capteur de pression.
Selon un autre aspect, il est proposé dans un mode de mise en oeuvre un procédé de correction de la mesure d'un capteur de pression, plus particulièrement d'un capteur de pression avant turbine.
On détermine avantageusement la température du capteur de pression, on calcule une valeur de correction de la dispersion de mesure de la pression en fonction de la température, et on corrige la pression mesurée à partir de la valeur de correction de la dispersion de mesure de la pression pour obtenir la valeur de la pression corrigée de la dispersion.
On calcule préférentiellement une valeur de correction de la dérive de mesure de la pression, et on corrige la pression mesurée à partir de la valeur de correction de la dérive de mesure de la pression pour obtenir la valeur de la pression corrigée de la dérive.
On peut construire un vecteur de correction de la dispersion de mesure de la pression du capteur quantifiant l' erreur sur la mesure du capteur de pression en fonction de la température composant.
De préférence, on détermine un coefficient de correction de la dérive de mesure de la pression du capteur quantifiant l'erreur de mesure existant entre la pression mesurée et une pression de référence, ledit coefficient étant indépendant de la température. On corrige avantageusement la valeur de pression à partir de la valeur de la pression corrigée de la dispersion et de la valeur de correction de la dérive de mesure de la pression, la correction de la dérive de mesure de la pression étant calculée à partir d'un coefficient de correction de la dérive de mesure de la pression du capteur quantifiant l' erreur entre la pression corrigée de la dispersion et la pression de référence.
On construit préférentiellement une matrice de correction de la dispersion de mesure de la pression du capteur quantifiant l 'erreur sur la mesure du capteur de pression en fonction de la température composant et de la pression mesurée.
On détermine de préférence un vecteur de correction de la dérive de mesure de la pression du capteur quantifiant l'erreur de mesure existant entre la pression corrigée de la dispersion et la pression de référence en fonction de la température du capteur de pression.
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 décrit schématiquement l' architecture d'un moteur comprenant un capteur de pression avant turbine ; la figure 2 illustre un exemple d' architecture de commande de la correction de la dispersion de mesure du capteur de pression avant turbine ; la figure 3 illustre un exemple d'architecture de commande de la correction de la dispersion de mesure du capteur de pression avant turbine ; la figure 4 illustre un exemple d'architecture de commande de la détermination du coefficient de correction de la dérive de mesure du capteur de pression avant turbine ; la figure 5 illustre un exemple d'architecture de commande de la détermination de la pression corrigée de la dispersion et de la dérive de mesure du capteur de pression avant turbine.
Sur la figure 1 , on a représenté, de manière très schématique, la structure générale d'un moteur à combustion interne 1 de type diesel suralimenté par un turbocompresseur 2 comportant une unité de commande électronique ou calculateur 3 permettant de commander le moteur à combustion interne 1 et l' ensemble de ses capteurs et actionneurs à l'aide de l'ensemble des lois de commande contenus sous formes logicielles et des paramètres de caractérisation permettant la calibration des différents éléments.
Le turbocompresseur 2 est composé d'un compresseur 4 et d'une turbine 5 dont le rôle est d' augmenter la quantité d' air admise dans les cylindres 6 du moteur à combustion interne 1. La turbine 5 , placée à la sortie du collecteur d'échappement 7, est entraînée par les gaz d' échappement générant ainsi un mouvement de rotation au compresseur 4 monté sur le même axe 8 que la turbine 5 et placé à l' entrée du collecteur d' admission 9, comprimant ainsi l' air frais issu de la ligne d'admission d'air basse pression 10 comprenant un filtre à air 1 1 et un débitmètre massique 12 d' air frais, et entrant dans la ligne d'admission d'air haute pression 13 qui peut comprendre en outre un échangeur 14 permettant de refroidir l' air de suralimentation et un volet 15 d' air d' admission. La puissance fournie par les gaz d' échappement à la turbine 5 peut être modulée en installant une soupape de décharge ou des ailettes commandées par l'unité de commande électronique 3 , dans le cas d'une turbine à géométrie variable. Les pressions d' admission et d' échappement, dont les consignes sont calculées par l'unité de commande électronique 3 , sont mesurées par deux capteurs de pression 15 et 16 respectivement placés sur le collecteur d'admission 9 et sur le collecteur d' échappement 7.
Un circuit 17 haute pression de re-circulation des gaz d' échappement peut être monté entre le collecteur d'admission 9 et le collecteur d' échappement 7. Ce circuit 17 peut comprendre un échangeur 18 permettant de refroidir les gaz d' échappement recirculant vers l'admission, et une vanne 19 de by-pass du circuit 17.
Cinq autres capteurs de pression 20, 21 , 22, 23 et 24 permettent de mesurer les pressions à différentes étapes de la circulation des gaz. Le capteur 20 mesure la pression ambiante de l' air à l' entrée du compresseur 4, les capteurs 21 et 22, mesurent la pression de suralimentation respectivement avant et après le volet d' air d'admission 15. Le capteur 23 mesure la pression avant turbine, et le capteur 24 mesure la pression des gaz d' échappement après la turbine 5 s 'échappant dans la ligne d' échappement 25.
Toute l'information de pression relative, absolue ou différentielle, de l' air d'admission ou des gaz d' échappement est susceptible d'être mesurée par un capteur de pression dont les signaux bruts sont traités par l'unité de commande électronique 3 afin de les conditionner pour les stratégies de commande du moteur 1.
Enfin, un capteur de température 26 placé à proximité du capteur 23 de pression mesure la température dudit capteur de pression 23.
Sur la figure 2 est présenté un exemple d' architecture de commande de la détermination de la valeur de la pression corrigée de la dispersion de mesure du capteur de pression avant turbine 23 à partir d'un vecteur de correction de la dispersion de mesure du capteur de pression avant turbine 23. On mesure tout d' abord la pression à l' aide du capteur de pression 23. On mesure ensuite la température du capteur de pression 23 à l' aide du capteur de température 26. On fournit alors la valeur de la température du capteur de pression 23 aux moyens de correction 30 de la dispersion de mesure de pression avant turbine.
Les moyens de correction 30 calculent la valeur corrective à l' aide d'un vecteur de correction de la dispersion de mesure du capteur de pression avant turbine 23 construit lors de la caractérisation sur un banc moteur, ou un banc d'organes, de l' erreur de mesure du capteur 230.
Le vecteur de correction de la dispersion de mesure du capteur de pression 23 est construit à partir des valeurs de quantification de l' erreur de mesure du capteur de pression avant turbine 23 en fonction de sa température. L 'erreur de mesure quantifiée est exprimée en valeur absolue ou en valeur relative. Le vecteur de correction de la dispersion de mesure du capteur de pression avant turbine 23 est construit à l' aide d'une cartographie, d'un modèle analytique, ou tout autre moyen permettant de délivrer une valeur de correction de la dérive de mesure du capteur de pression avant turbine 23.
Une valeur de correction de la dispersion de mesure de la pression est ainsi calculée à partir de la valeur de la température mesurée par le capteur de température 23 introduite dans les moyens de correction 30. On combine ensuite à l' aide d'un moyen 31 de combinaison la valeur de la pression mesurée par le capteur de pression 23 et la valeur de correction de la dispersion de mesure de la pression afin d'obtenir valeur de la pression corrigée de la dispersion. La combinaison est additive dans le cas de valeurs absolues, et multiplicative dans le cas de valeurs relatives.
Sur la figure 3 est présenté un exemple d' architecture de commande de la détermination de la valeur de la pression corrigée de la dérive de la mesure du capteur de pression avant turbine 23 à partir d'un coefficient de correction de la dispersion de mesure du capteur de pression avant turbine 23. La valeur de la pression mesurée par le capteur de pression avant turbine 23 est combinée à l'aide d'un moyen 32 de combinaison soustractive à la valeur de correction de la dérive de mesure du capteur de pression avant turbine délivrée par des moyens de correction 33 de la dérive de mesure du capteur de pression avant turbine 23. De la combinaison de ces deux valeurs, on obtient la valeur de la pression corrigée de la dérive.
Dans la combinaison précédente, on peut remplacer la pression mesurée par le capteur de pression avant turbine 23 par la valeur de la pression corrigée de la dispersion. La combinaison ainsi réalisée, permet d'obtenir la valeur de la pression corrigée correspondant à la pression corrigée de la dispersion et de la dérive de mesure du capteur de pression avant turbine 23.
Afin de déterminer la valeur du coefficient de correction de la dérive de mesure du capteur de pression avant turbine 23 , les moyens de corrections 33 de la dérive de mesure réalisent une phase de caractérisation du correctif de la dérive de mesure réalisée directement sur le moteur 1 avant la phase d' application vu précédemment avec la figure 3. Lors de cette phase de caractérisation, illustrée sur la figure 4, les moyens de corrections 33 quantifient l 'erreur de mesure existant entre la pression mesurée et une pression de référence, l' erreur de mesure étant exprimée en valeur absolue ou relative. A partir des valeurs obtenues on détermine un coefficient de correction de la dérive de mesure à l' aide d'une cartographie, d'un modèle analytique, ou de tout autre moyen permettant de délivrer une valeur de correction de la dérive de mesure de la pression avant turbine.
La pression de référence est délivrée par un capteur de pression ou estimée à partir d'un modèle physique. En général, on utilise un capteur de pression atmosphérique 20 pour délivrer la pression de référence en raison de sa faible dispersion de mesure. D ' autres capteurs de pression peuvent également servir de référence dans le cas où leur dispersion de mesure est plus faible que celle du capteur de pression avant turbine 23. La valeur du coefficient de correction de la dérive de mesure déterminée lors de la phase de caractérisation est mémorisée dans des moyens de mémorisation 34 de données tels qu'une mémoire EEPROM.
Sur la figure 5 , la phase de caractérisation du correctif de la dérive de mesure permet de déterminer le vecteur de correction de la dérive de mesure du capteur de pression avant turbine 23. Pour déterminer le vecteur de correction de la dérive de mesure, on quantifie l'erreur de mesure entre la pression corrigée de la dispersion de mesure et une pression de référence en fonction de la température du capteur de pression 23 mesurée à l' aide du capteur de température 26 ou estimée à l' aide d'un modèle estimateur de température du capteur de pression 23. Le vecteur de correction de la dérive de mesure du capteur de pression est mémorisée dans des moyens de mémorisation de données 34 tels qu'une mémoire EEPROM. Pour déterminer la valeur de la pression corrigée de la dispersion et de la dérive de mesure du capteur de pression avant turbine, on mesure tout d'abord la pression à l'aide du capteur de pression 23 et on introduit la valeur dans les moyens de corrections 30 de la dispersion de mesure avec la valeur de la température du capteur de pression 23 mesurée à l'aide du capteur de température 26.
Les moyens de correction 30 calculent cette fois la valeur corrective à l' aide d'une matrice de correction de la dispersion de mesure du capteur de pression avant turbine 23 construite lors de la caractérisation sur un banc moteur, ou un banc d'organes, de l' erreur de mesure du capteur de pression avant turbine 23. La matrice est construite à partir des valeurs de quantification de l' erreur de mesure du capteur de pression avant turbine 23 en fonction de la pression mesurée et de sa température. L ' erreur de mesure quantifiée est exprimée en valeur absolue ou en valeur relative. La matrice de correction de la dispersion de mesure du capteur de pression avant turbine 23 est construite à l'aide d'une cartographie, d'un modèle analytique, ou tout autre moyen permettant de délivrer une valeur de correction de la dérive de mesure du capteur de pression avant turbine 23. Une valeur de correction de la dispersion de mesure de la pression est ainsi calculée à partir de la valeur de la température mesurée par le capteur de température 26 introduite dans les moyens de correction 30. On combine ensuite la valeur de la pression mesurée par le capteur de pression 23 et la valeur de correction de la dispersion de mesure de la pression afin d'obtenir la valeur de la pression corrigée de la dispersion. La combinaison est additive dans le cas de valeurs absolues, et multiplicative dans le cas de valeurs relatives.
La valeur de la température du capteur de pression avant turbine 23 mesurée à l'aide du capteur de température 26 est introduite dans les moyens de correction 33 de la dérive de mesure du capteur de pression avant turbine 23. A partir du vecteur de correction de la dérive de mesure du capteur de pression avant turbine 23 et de la valeur de la température mesurée, on détermine la valeur de la correction de la dérive de mesure du capteur de pression avant turbine 23 grâce aux moyens de correction 33. La valeur de la correction de la dérive de mesure du capteur de pression avant turbine 23 est combinée à la valeur de la pression corrigée de la dispersion de mesure du capteur de pression avant turbine 23 afin d'obtenir la valeur de la pression corrigée qui est ainsi corrigée de la dispersion et de la dérive de mesure du capteur de pression avant turbine 23.
Ces types de procédé de commande sont applicables à l' ensemble des capteurs de pression du type relatif, absolu, ou différentiel, placé sur un circuit d' admission ou d' échappement du moteur et dont les caractéristiques regroupent une dérive de mesure sensible à l' écrasement et au vieillissement du capteur relativement continue en fonction du temps et ne dépassant pas des bornes acceptables d' erreur, et une dispersion de mesure issue de la fabrication du capteur, sensible à la pression mesurée et à la température ambiante.