Titre de l'invention : PROCÉDÉ DE CORRECTION DE RICHESSE DE CARBURANT LORS D’UN DÉMARRAGE A FROID D’UN MOTEUR

THERMIQUE

La présente invention revendique la priorité de la demande française 1905884 déposée le 04.06.2019 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

L’invention concerne de manière générale la correction de richesse de carburant dans un moteur thermique. Plus particulièrement, L’invention se rapporte à un procédé de correction de la richesse de carburant dans un moteur thermique lors d’un démarrage à froid de celui-ci avec une sonde de richesse disposée dans la ligne d’échappement de gaz du moteur thermique n’ayant pas encore atteint sa température de fonctionnement et n’étant pas opérationnelle.

L’invention se destine plus particulièrement à un moteur thermique à essence, à allumage commandé. Cependant, la présente invention pourra aussi être appliquée à un moteur à allumage par compression. Le moteur thermique peut être intégré dans un véhicule automobile mais ceci n’est pas limitatif.

Dans l’exemple non limitatif d’un moteur thermique à allumage commandé, une ligne d’échappement de gaz du moteur thermique intègre au moins un catalyseur d’oxydo- réduction trois voies et une sonde de richesse disposée en amont du catalyseur. Le moteur thermique peut être un moteur turbocompressé avec injection de carburant automatique ou être muni d’un mécanisme de distribution à calage variable des soupapes dit « VVT » pour « Variable Valve Timing ». Le contrôle commande effectué par une unité de contrôle moteur associée au moteur thermique comporte différentes boucles de régulation dont une boucle d’admission d’air avec une vanne papillon ou des soupapes à calage variable, une boucle de carburant avec un ou des injecteurs de carburant et une pompe à carburant, avantageusement haute pression, avec une régulation de richesse qui est basée sur une mesure de la sonde de richesse amont présente dans la ligne d’échappement de gaz du moteur thermique.

Le contrôle commande fait appel à des modèles d’actionneurs adaptés à chaud afin de pallier aux dispersions des composants et à leur vieillissement. Des modèles physiques adaptatifs sont recalés lorsque le moteur est chaud et fournissent des valeurs fausses pour un moteur froid, au démarrage lorsque la sonde de richesse n’a pas encore atteint sa température de fonctionnement et n’est pas opérationnelle. Il conviendrait d’ajuster des modèles physiques adaptatifs pour compenser l’absence de fonctionnement de la sonde de richesse, mais ceux-ci sont incomplets et en nombre insuffisants pour la problématique d’un moteur thermique froid. Les modèles physiques adaptatifs présents actuellement ne peuvent pas recaler la mesure de richesse de carburant tant que la sonde de richesse n’est pas opérationnelle, ce qui est le cas lors d’un démarrage à froid. Par le document FR2817294A1 , il est connu un contrôle commande avec une régulation de richesse et de commande des injecteurs. Ce document ne traite cependant pas du pilotage des modèles physiques adaptatifs lorsque la régulation de richesse est inactive.

Le document FR3052189A1 propose d’améliorer la précision des actionneurs en recalant leurs modèles de comportement et en prenant en compte dans le cas de l’injecteur un écart de richesse entre une mesure et une consigne. Un apprentissage des modèles d’actionneurs est également proposé. Ce document ne donne cependant aucune information quant au contrôle de la richesse de carburant lors d’un démarrage à froid du moteur thermique avec la sonde de richesse non opérationnelle.

Il est souhaitable de proposer un procédé nouveau permettant de corriger la richesse de carburant d’un moteur thermique en offrant une fonction d’apprentissage et de restitution d’une correction de richesse lors d’un démarrage à froid avec une sonde de richesse non opérationnelle, avec une suppression de situations de vie non conformes de façon à augmenter la fiabilité et la robustesse de l’apprentissage des corrections à froid tout au long de la vie du moteur thermique.

Selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé de correction de la richesse de carburant dans un moteur thermique lors d’un démarrage à froid de celui-ci, avec une sonde de richesse disposée dans la ligne d’échappement de gaz dudit moteur thermique n’ayant pas encore atteint sa température de fonctionnement et n’étant pas opérationnelle, caractérisé en ce qu'il comprend une correction d'une quantité de carburant injectée dans ledit moteur thermique lors d'un démarrage à froid en cours en fonction de quantités de carburant injectées corrigées apprises de précédents démarrages à froid permettant d’atteindre une consigne de richesse, mémorisées et classées en fonction de premier paramètres physiques, la quantité de carburant injectée corrigée choisie étant celle dont le classement en fonction des premiers paramètres physiques se rapproche le plus du démarrage à froid en cours, ledit procédé vérifiant la satisfaction de conditions prédéterminées pour autoriser ladite correction, et lesdites conditions prédéterminées comprenant des conditions d'inhibition interdisant ladite correction lorsque l’apprentissage de ladite quantité de carburant injectée corrigée choisie est jugé obsolète par rapport au démarrage à froid en cours.

Selon une caractéristique particulière, le procédé comprend la détermination d'un écart entre une première image reflétant un premier état de vieillissement du moteur thermique à un premier instant du démarrage à froid en cours et une deuxième image reflétant un deuxième état de vieillissement du moteur thermique à un deuxième instant du précédent démarrage à froid, les images étant représentées par un ensemble de deuxièmes paramètres physiques du moteur thermique et/ou d'un véhicule comprenant le moteur thermique, et une comparaison de l’écart à un seuil prédéterminé, la quantité de carburant injectée corrigée choisie étant jugée obsolète lorsque l’écart est supérieur au seuil prédéterminé.

Selon une autre caractéristique particulière, le procédé comprend la sélection de la deuxième image dans une pluralité d’images organisées par classes, la sélection étant faite à partir de l’ensemble de deuxièmes paramètres physiques. Selon encore une autre caractéristique particulière, ledit ensemble de deuxièmes paramètres physiques comprend un écart de kilométrage du véhicule comprenant le moteur thermique, un indicateur d’évolution de moyens d'adaptation de contrôle moteur et/ou un écart temporel.

Selon encore une autre caractéristique particulière, les premiers paramètres physiques comprennent une durée d’arrêt moteur avant le démarrage en cours, une température prise au démarrage parmi une température de fluide de refroidissement, une température d’air admis dans le moteur thermique, une température d’huile de lubrification du moteur thermique 1 , une température d’air extérieur

L’invention concerne aussi une unité de contrôle moteur comportant une mémoire stockant des instructions de programme pour la mise en oeuvre du procédé décrit brièvement ci-dessus, ainsi qu’un véhicule à moteur thermique comprenant une telle unité de contrôle moteur.

D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous de plusieurs formes de réalisation particulières de l’invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:

[Fig.1 ] La Fig.1 est un logigramme d’une forme de réalisation du procédé selon la présente invention pour la correction de richesse de carburant lors d’un démarrage à froid du moteur thermique.

[Fig.2] La Fig.2 est un logigramme d’un processus de synthèse des conditions d’inhibition s’appliquant à un apprentissage lors d’un démarrage à froid du moteur thermique.

La Fig.1 montre une unité de contrôle moteur 7 en charge du fonctionnement d’un moteur thermique 1 équipé d’une ligne d’échappement de gaz 2 pour une évacuation et un post-traitement de dépollution des gaz d’échappement.

Le moteur thermique 1 comprend des actionneurs 3 de boucle d’air et des actionneurs 4 d’un système d’alimentation en carburant. La ligne d’échappement de gaz 2 comprend un système de dépollution de gaz d’échappement 5 et une sonde de richesse 6, avantageusement une sonde à oxygène, qui est opérationnelle seulement quand une température minimale de fonctionnement est atteinte dans la ligne d’échappement de gaz 2 au niveau de la sonde de richesse 6. La sonde de richesse 6 détermine en fonctionnement normal, c’est-à-dire lorsqu’elle est opérationnelle, une consigne de richesse de carburant à appliquer au moteur thermique 1 .

L’unité de contrôle moteur 7 comprend un module de commande de boucle d’air 8. Le module de commande de boucle d’air 8 envoie une consigne d’air admis aux actionneurs 3 de boucle d’air du moteur thermique 1 et une consigne de carburant aux actionneurs 4 du système d’alimentation en carburant du moteur thermique 1 .

L’unité de contrôle moteur 7 comprend aussi un module d’adaptation comprenant un sous-module adaptatif de boucle d’air 1 1 et un sous-module adaptatif de modèle d’injection de carburant 10. Le sous-module adaptatif de boucle d’air 1 1 communique avec les actionneurs 3 de boucle d’air du moteur thermique 1 . Le sous-module adaptatif de modèle d’injection de carburant 10 communique avec les actionneurs 4 du système d’alimentation en carburant du moteur thermique 1 .

L’unité de contrôle moteur 7 comprend aussi un module de régulation de richesse 13 et un sélecteur de position 9. Le sélecteur de position 9 comporte une première position, montrée en pointillés, active lorsque la sonde de richesse 6 présente dans la ligne d’échappement de gaz 2 est opérationnelle, et une deuxième position, montrée en trait plein, active lorsque la sonde de richesse 6 n’est pas opérationnelle.

Le sélecteur 9 communique avec les actionneurs 4 du système d’alimentation en carburant du moteur thermique 1 en leur envoyant un correctif de richesse qui fixe la quantité de carburant injectée corrigée.

L’unité de contrôle moteur 7 comprend aussi un module d’apprentissage de richesse à froid 12, mettant en oeuvre du procédé selon l’invention, pour la correction de la richesse de carburant appliquée au moteur thermique 1 , lors d’un démarrage à froid avec une température de la sonde de richesse 6 qui est inférieure à une température minimale prédéterminée de fonctionnement de celle-ci.

Le procédé selon l’invention peut être mis en oeuvre par l’exécution d’instructions de code de programme par un processeur (non représenté) de l’unité de contrôle moteur 7. Le module d’apprentissage de richesse à froid 12 est typiquement un module logiciel embarqué qui est implanté dans une mémoire de l’unité de contrôle moteur 7.

Dans le module 12, l’apprentissage se réalise en observant le comportement de la correction provenant de la régulation de richesse après un démarrage. Les valeurs apprises sont sauvegardées et classées en fonction de premiers paramètres physiques définis tels que, par exemple, une caractéristique mesurée de température T et une durée d’arrêt du moteur thermique avant le démarrage. La caractéristique mesurée de température T est typiquement une température prise parmi des températures mesurées au démarrage regroupant une température de fluide de refroidissement du moteur thermique 1 , une température d’air admis dans le moteur thermique 1 , une température d’huile de lubrification du moteur thermique 1 et une température d’air extérieur.

Ainsi, il est sélectionné la quantité de carburant injectée corrigée, apprise et mémorisée lors du démarrage précédent se rapprochant le plus du démarrage en cours, relativement ici à la caractéristique mesurée de température T et la durée d’arrêt du moteur thermique 1 .

Dans le module d’apprentissage de richesse à froid 12, l’apprentissage pour chaque démarrage précédent peut se faire en comparant la quantité de carburant injectée dans le moteur thermique 1 lors de ce démarrage précédent avec la consigne de richesse dès que la sonde de richesse 6 fonctionne en fin de démarrage à froid et en calculant une quantité de carburant injectée corrigée permettant d’atteindre la consigne de richesse. Dans le module d’apprentissage de richesse à froid 12, chaque démarrage précédent peut être mémorisé dans une liste de démarrages précédents avec au moins la quantité de carburant injectée corrigée, la caractéristique mesurée de température T et la durée d’arrêt du moteur thermique 1 .

Lors d’un démarrage à froid en cours, lorsque la sonde de richesse 6 n’est pas encore opérationnelle et que la sélecteur 9 est positionné dans sa deuxième position, le module d’apprentissage de richesse à froid 12 corrige une quantité de carburant injectée dans le moteur thermique 1 en fonction d’une quantité de carburant injectée corrigée, apprise et mémorisée lors d’un précédent démarrage et permettant d’atteindre la consigne de richesse. Le précédent démarrage et la quantité de carburant injectée corrigée mémorisée qui lui correspond sont sélectionnés dans une classe déterminée par les premiers paramètres physiques mesurés pour le démarrage à froid en cours, ici, à titre d’exemple, la caractéristique mesurée de température T et la durée d’arrêt du moteur thermique 1 .

Comme visible à la Fig.1 , le module d’apprentissage de richesse à froid 12 comprend notamment un sous-module de gestion d’apprentissage 120 qui, par une sortie A/l, active ou inhibe un apprentissage en fonction de conditions d’activation 121 et de conditions d’inhibition 122.

Les conditions d’activation 121 sont différentes conditions qui doivent être satisfaites pour que le sous-module de gestion d’apprentissage 120 délivre une autorisation d’apprentissage. Ainsi, par exemple, les conditions d’activation 121 pourront comprendre au moins une des conditions suivantes:

- une caractéristique mesurée de température du démarrage précédent se rapprochant de moins d’un pourcentage prédéterminé, par exemple 10%, de la caractéristique mesurée de température du démarrage en cours;

- une durée d’arrêt du moteur thermique 1 , d’une part, avant le démarrage précédent et, d’autre part, avant le démarrage en cours qui soit suffisante pour une atteinte d’une macération dans le moteur thermique avec des températures initiales différant les unes des autres de moins d’un pourcentage prédéterminé, par exemple 20%;

- d’autres conditions relatives notamment au temps nécessaire pour que la sonde de richesse devienne opérationnelle lors d’un démarrage, à sa durée d’arrêt avant le démarrage et autres paramètres.

Les conditions d’inhibition 122 sont utilisées par le sous-module de gestion d’apprentissage 120 pour décider de l’inhibition de l’apprentissage, en interdisant la restitution d’un correctif appris, c’est-à-une d’une quantité de carburant injectée corrigée, apprise et mémorisée, qui est jugé obsolète.

Cette inhibition de l’apprentissage est nécessaire lorsqu’un temps long s’est écoulé entre deux apprentissages d’une même classe, c’est-à-dire entre l’apprentissage du démarrage précédent et celui du démarrage en cours dans une même classe.

Le vieillissement du moteur thermique 1 lorsqu’un temps long s’est écoulé entre deux apprentissages d’une même classe peut avoir un impact sur la fonction de correction de richesse à froid. En effet, cette fonction de correction de richesse à froid apprend un correctif d’une classe à un instant donné. Si aucun apprentissage n’a été fait dans cette classe pendant un temps long, le correctif appris à l’instant donné ne sera plus valable pour l’état de vieillissement du moteur thermique 1 après ce temps long. Le correctif appris est alors obsolète et sa restitution pour la correction de richesse du démarrage en cours doit être interdite de façon éviter une correction de richesse inadaptée qui pourra générer un excès de polluants.

Le processus de synthèse des conditions d’inhibition 122 s’appliquant à un démarrage en cours s’appliquant à un apprentissage lors d’un démarrage à froid du moteur thermique est montré à la Fig.2.

L’inhibition de l’apprentissage est décidée sur la base d’un écart E calculé entre une première image I MAC au temps ÎAC considéré d’un apprentissage en cours et une deuxième image I MDA à un temps ÎDA du dernier apprentissage dans une même classe CL. Les images I MAC et I MDA reflètent des états de vieillissement du moteur thermique 1 respectivement aux temps ÎAC et ÎDA, et sont représentées par un ensemble de deuxièmes paramètres physiques PP du moteur thermique 1 et/ou du véhicule.

Différents paramètres physiques pourront être utilisés pour les paramètres PP et comprendront par exemple un écart de kilométrage, un indicateur d’évolution des sous-modules adaptatifs 1 1 et 10 de contrôle moteur, un écart temporel et autres.

Un module de sélection 14 est utilisée pour récupérer l’image I MDA au temps ÎDA du dernier apprentissage dans la classe CL parmi une pluralité d’images E(IM), organisées par classes, enregistrées aux temps des apprentissages précédents.

La classe CL correspondant à l’image IMDA est identifiée à partir des valeurs des paramètres physiques PP de l’image IMAC au temps ÎAC de l’apprentissage en cours.

L’écart E entre les premier et deuxième ensembles I MAC et IMDA est calculé par un module de soustraction 15. Un module de comparaison 16 compare l’écart E à un seuil calibrable TH. Dans le cas où l’écart E est supérieur au seuil calibrable TH, le correctif appris sera jugé obsolète et sa restitution sera inhibée. On comprendra que l’écart E et le seuil calibrable TH pourront typiquement être des grandeurs vectorielles, les composants de ces grandeurs vectorielles représentant les écarts obtenues pour les paramètres physiques PP susmentionnés et des seuils calibrables associés. De plus, une fonction booléenne pourra être utilisée pour l’exploitation des résultats de comparaison du module 16 et la synthèse des conditions d’inhibition 122.

L’invention ne se limite pas aux formes de réalisation particulières qui ont été décrites ici à titre d’exemple. L’homme du métier, selon les applications de l’invention, pourra apporter différentes modifications et variantes entrant dans le champ de protection de l’invention.