Domaine technique et contexte

La présente invention est relative aux procédés de détermination d’un débit de fluide, notamment un débit de liquide, dans un système de motorisation de véhicule, notamment lorsque ledit débit n’est pas mesuré directement par un capteur. Dans ce cas, il faut estimer ledit débit (ou une quantité délivrée) à partir d’autres prises d’informations et/ou d’autres paramètres. La présente invention est particulièrement utile lorsque le système comprend un injecteur à commande électronique dont l’orifice peut être sujet à des dépôts ou un encrassement et une diminution de la section de passage efficace ou qui subit une usure (section de passage qui augmente).

Art antérieur

Il est connu, grâce à au moins un capteur de pression, de suivre l'évolution temporelle de la pression lors d'une séquence de commande de l'injecteur. On relève ainsi les caractéristiques temporelles de pression dans la ligne ainsi que les valeurs lissées de la pression et d'autres paramètres tels que la température. Par ailleurs, lors de la mise au point du système, on construit des tables de calibration en fonction de la section de passage efficace de l'injecteur et des différents paramètres mentionnés ci- dessus.

L'usage de ces tables de calibration et d’une logique algorithmique classique permet d’estimer le débit réel délivré par un injecteur, dont les caractéristiques peuvent évoluer au cours du temps notamment la section de passage peut diminuer en raison d'un encrassement progressif, ou réaugmenter si un dépôt cristallisé disparaît.

Parmi les systèmes d'intérêt ici, il y a les systèmes de "réduction catalytique sélective" (SCR) qui réduisent les émissions d'oxydes d'azote. Toutefois, l'invention peut s'appliquer à d'autres systèmes d'injection de liquide notamment de carburant lorsque le contrôle est en boucle ouverte. Par exemple l'invention peut être appliquée à un système d'injection d'essence dans lequel le bouclage de richesse n'est pas fonctionnant momentanément.

Les inventeurs ont cherché à améliorer la situation en se débarrassant de l'étape fastidieuse de construction des tables de calibration.

Résumé de l’invention

A cet effet, selon la présente divulgation, il est proposé un procédé de détermination d’au moins une valeur de débit d’un fluide d’intérêt dans un système de motorisation d’un véhicule d’intérêt, ladite valeur de débit n’étant pas mesurée directement par un capteur, le système de motorisation comprenant au moins un réservoir de fluide, une pompe, un organe d’injection de fluide, avec un chemin d’écoulement de fluide depuis la pompe jusqu’à une zone injectée en aval de l’organe d’injection, et une unité de commande électronique apte à commander une ouverture de l’organe d’injection par ailleurs fermé en l’absence de commande, le fluide d’intérêt étant avantageusement un fluide liquide qu’on peut considérer comme incompressible, le procédé comprenant les étapes suivantes:

- disposer d’un module d’estimation de perte, fournissant comme sortie un coefficient de perte hydraulique CP,

/b/- réaliser une pluralité de N séquences d’injection de fluide, au cours desquelles on collecte des valeurs d’une pluralité de paramètres (dP,P1 ,P0,T,X), Ici- calculer une quantité théorique de fluide injecté au cours de ces N séquences d’injection de fluide, à l’aide d’une partie au moins desdites valeurs de la pluralité de paramètres (P1 ,P0,T,X), /d/- transmettre, au module d’estimation de perte, lesdites valeurs de la pluralité de paramètres (dP,P1 ,P0,T,X), et obtenir, en sortie du module d’estimation de perte, le coefficient de perte CP,

Ze/- calculer une quantité réelle estimée de fluide injecté au cours des N séquences d’injection de fluide, en appliquant le coefficient de perte CP au calcul de la quantité théorique de fluide.

Grâce à ces dispositions, la quantité théorique calculée peut être corrigée au moyen de la sortie du module d’estimation de perte pour déterminer au plus près la quantité réellement injectée. Comme il sera vu plus loin, le module d’estimation de perte peut être un module d’estimation de perte à apprentissage supervisé, par exemple de type réseau de neurones. L’apprentissage a pu être réalisé au préalable, avant l’utilisation effective par le procédé ci-dessus décrit.

L’invention permet de déterminer un débit et/ou une quantité de fluide injecté, des deux grandeurs étant liées simplement par une durée écoulée pour injecter ladite quantité de fluide.

On note que les étapes cl et d/ peuvent être mises en œuvre en parallèle. S’agissant des valeurs de paramètres, en pratique on utilise les valeurs moyennées sur la pluralité des N séquences (ou la médiane), le procédé est ainsi robuste à une ou deux valeurs erronées ponctuelles.

Selon un aspect, le module d’estimation de perte peut être un module d’estimation de perte à apprentissage supervisé, le procédé comprenant alors une étape préalable : lai- réaliser en préalable un apprentissage du module d’estimation de perte à apprentissage supervisé (52) au moyen d’une série d’organes d’injection de test ayant des caractéristiques de section de passage connues, que l’on place tour à tour comme organe d’injection sur un chemin d’écoulement semblable d’un véhicule de test pour simuler la perte hydraulique introduite par l’organe d’injection sur le chemin d’écoulement dans le véhicule d’intérêt en fonction de la pluralité de paramètres, et en mesurant lors d’un séquence d’ouverture de l’organe d’injection de test, les valeurs des paramètres de la pluralité de paramètres, le module d’estimation de perte prenant en entrée ladite pluralité de paramètres (dP,P1 ,P0,T,X) et fournissant en sortie le coefficient de perte hydraulique CP.

On note que l’apprentissage (étape /a/) ne se fait pas nécessairement sur le même véhicule que les étapes suivantes (/b/ à Ze/) . Autrement dit en pratique, on réalise l’apprentissage typiquement sur un véhicule particulier d’essais où ces tests d’apprentissage peuvent être mis en œuvre, et les étapes /b/ et suivantes seront réalisées sur des véhicules de série fabriqués et vendus en grand nombre et utilisés par un grand nombre de conducteurs dans des conditions variées et sur des durées d’utilisation importantes incluant des effets liés à l’usure et au vieillissement. On note aussi que les organes d’injection de test peuvent avoir une section de passage plus petite que la section de passage nominale, ou à l’inverse une section de passage plus grande que la section de passage nominale.

Selon un aspect, le calcul théorique fait appel à un modèle dit de Bernoulli pour un fluide incompressible.

Par exemple, on peut choisir une formulation du type ci-dessous exprimée [Math 1]

QTH = N Ti p(Pl - PO) A,

Où p est la densité ou masse volumique du fluide, P1 est la pression en sortie de pompe, PO est la pression dans la zone injectée 4, A est une section caractéristique de la section de passage, Ti est la durée d’injection, N le nombre d’injections.

Selon un aspect, il peut être prévu qu’à l’étape /e/ on applique le coefficient de perte CP en le multipliant au calcul de la quantité théorique de fluide pour obtenir la quantité réelle estimée de fluide injecté au cours des N séquences d’injection de fluide.

Toutefois, au lieu d’une multiplication simple, on peut prendre en compte certains effets non linéaires en appliquant une fonction non linéaire du type QRE = F(QTH, CP).

L’homme du métier comprend qu’un coefficient de perte hydraulique se rapporte à une perte de charge, ou perte de charge hydraulique, introduite ici par le circuit d’écoulement formé par l’organe d’injection de fluide.

Le coefficient de perte CP peut être compris entre 0 et 1 . Ceci correspond par exemple au cas où la section est réduite et la quantité réelle est inférieure à la quantité théorique QTH.

Toutefois, l’invention prend en compte aussi le cas inverse où la quantité réelle est supérieure à la quantité théorique, i.e. les cas où CP est supérieur à 1 . Dans une logique de généralisation de l’invention, le coefficient de perte peut être considéré comme un coefficient de correction (e.g. caractérisant soit une perte, soit un excès). On comprend en effet que ce coefficient de perte hydraulique peut être pertinent pour ses seules variations au cours du temps, qui traduisent une variation des conditions d’écoulement de fluide dans l’organe d’injection de fluide.

Selon un aspect, une alerte est activée si le coefficient de perte CP est inférieur à un seuil prédéterminé CPS1 , lequel est compris de préférence compris entre 0,5 et 0,75. Un dépôt obstruant substantiellement l’orifice ou les orifices peut nécessiter une vérification du système en garage voire un remplacement d’une pièce ou d’un composant.

Selon un aspect, une alerte est activée si le coefficient de perte CP est supérieur à un second seuil prédéterminé, lequel est compris de préférence compris entre 1 ,1 et 1 ,2. Ceci peut dénoter un défaut mécanique qui peut nécessiter une réparation.

Selon une autre variante encore, une alerte est activée si une variation du coefficient de perte CP est supérieure à un seuil prédéterminé, pour un nombre M d’injections prédéterminé.

On comprend donc que le calcul du coefficient de perte hydraulique et/ou son évolution au cours du temps, permet de diagnostiquer une anomalie dans le circuit hydraulique formé par l’organe d’injection de fluide.

Selon un aspect, le module d’estimation de perte comprend un réseau de neurones. Le réseau de neurones peut présenter une taille inférieure à 5 kilo-octets et préférentiellement inférieure à 3 kilo-octets. Selon un aspect, le module d’estimation de perte comprend un réseau de neurones, comprenant une centaine à plusieurs centaines de neurones. A titre d’exemple, le réseau de neurones en question peut comprendre moins de 500 neurones, voire de préférence moins de 400 neurones. La mémoire mobilisée est ainsi de petite taille.

Selon un aspect, on filtre et/ou lisse les valeurs de la pluralité de paramètres (dP,P1 ,P0,TKi,X) sur les N séquences d’injection pour utilisation dans le module d’estimation de perte. Pour chaque paramètre, on peut ainsi calculer la moyenne des valeurs constatées ou encore la médiane des valeurs constatées. Ceci confère une robustesse du procédé vis-à-vis de potentielles valeurs aberrantes isolées.

Selon un aspect, la pluralité de paramètres (dP,P1 ,P0,TK,X) comprend un premier paramètre (dP) représentatif d’une augmentation de pression à la fermeture de l’injecteur (‘coup de bélier’ dans le jargon hydraulique).

L’invention vise aussi un système de détermination d’au moins une valeur de débit d’un fluide d’intérêt, ce fluide d’intérêt s’écoulant en utilisation dans un système de motorisation d’un véhicule d’intérêt, ladite valeur de débit n’étant pas mesurée directement par un capteur, le système de motorisation comprenant au moins un réservoir de fluide, une pompe, un organe d’injection de fluide, avec un chemin d’écoulement de fluide depuis la pompe jusqu’à une zone injectée en aval de l’organe d’injection, et une unité de commande électronique apte à commander une ouverture de l’organe d’injection par ailleurs fermé en l’absence de commande, le fluide d’intérêt étant un fluide liquide incompressible ou de faible compressibilité, le système comprenant un module d'estimation de perte hydraulique fournissant en sortie un coefficient de perte hydraulique CP, l'unité de commande électronique étant configurée pour :

/b/- réaliser une pluralité de N séquences d’injection de fluide, au cours desquelles on collecte des valeurs d’une pluralité de paramètres (dP,P1 ,P0,T,X),

Ici- calculer une quantité théorique de fluide injecté au cours de ces N séquences d’injection de fluide, à l’aide d’une partie au moins desdites valeurs de la pluralité de paramètres (P1 ,P0,T,X), /d/- transmettre, au module d’estimation de perte, lesdites valeurs de la pluralité de paramètres (dP,P1 ,P0,T,X), et obtenir, en sortie du module d’estimation de perte, le coefficient de perte CP, lel- calculer une quantité réelle estimée de fluide injecté au cours des N séquences d’injection de fluide, en appliquant le coefficient de perte CP au calcul de la quantité théorique de fluide.

Grâce à ces dispositions, pour le système comme pour le procédé, la quantité théorique calculée peut être corrigée au moyen de la sortie du module d’estimation de perte pour déterminer au plus près la quantité réellement injectée. L’apprentissage a pu être réalisé au préalable, avant l’utilisation effective par le système ci-dessus décrit.

On note que les étapes c/ et d/ peuvent être mises en œuvre en parallèle. S’agissant des valeurs de paramètres, en pratique on utilise les valeurs moyennées sur la pluralité des N séquences (ou la médiane), le procédé est ainsi robuste à une ou deux valeurs erronées ponctuelles.

Selon un aspect, le module d’estimation de perte peut être un module d’estimation de perte à apprentissage supervisé, le procédé comprenant alors une étape préalable:

/a/- réaliser en préalable un apprentissage du module d’estimation de perte à apprentissage supervisé au moyen d’une série d’organes d’injection de test ayant des caractéristiques de section de passage connues, que l’on place tour à tour comme organe d’injection sur un chemin d’écoulement semblable d’un véhicule de test pour simuler la perte hydraulique introduite par l’organe d’injection sur le chemin d’écoulement dans le véhicule d’intérêt en fonction de la pluralité de paramètres, et en mesurant lors d’une séquence d’ouverture de l’organe d’injection de test, les valeurs des paramètres de la pluralité de paramètres, le module d’estimation de perte prenant en entrée ladite pluralité de paramètres (dP,P1 ,P0,TK,X) et fournissant en sortie le coefficient de perte hydraulique CP.

Les conditions de l’apprentissage sont identiques ou similaires à ce qui a été décrit plus haut.

Selon un aspect, le fluide peut être un liquide à base d’urée destiné à réduire les oxydes d’azote. L’invention est ainsi applicable aux systèmes de "réduction catalytique sélective" (SCR) qui réduisent les émissions d'oxydes d'azote.

Selon une autre possibilité, le fluide peut être un carburant ou hydrocarbure destiné à être brûlé dans un moteur à combustion interne.

Selon un aspect, l’organe d’injection est un injecteur à aiguille. Un tel injecteur peut délivrer une petite quantité de liquide avec une grande précision. Un tel injecteur à aiguille possède une bobine qui crée une force électromagnétique lorsqu’elle est parcourue par un courant électrique généré par une unité de commande électronique. On dispose ainsi d’une commande souple et adaptable aux diverses conditions opérationnelles.

Selon un aspect, le module d’estimation de perte peut être réalisé sous forme de réseau de neurones compris dans l'unité de commande électronique. Cette solution est de bonne disponibilité et avantageuse car peu gourmande en ressource de calcul et de mémoire.

L’invention couvre également un procédé de diagnostic d’un système de motorisation d’un véhicule d’intérêt, le système de motorisation comprenant au moins un réservoir de fluide, une pompe, un organe d’injection de fluide, avec un chemin d’écoulement de fluide depuis la pompe jusqu’à une zone injectée en aval de l’organe d’injection, et une unité de commande électronique apte à commander une ouverture de l’organe d’injection par ailleurs fermé en l’absence de commande, le procédé comprenant les étapes suivantes:

- disposer d’un module d’estimation de perte à apprentissage supervisé, prenant en entrée une pluralité de paramètres et fournissant comme sortie un coefficient de perte hydraulique CP relatif à une perte hydraulique introduite par l’organe d’injection de fluide,

/b/- réaliser une pluralité de N séquences d’injection de fluide, au cours desquelles on collecte des valeurs de ladite pluralité de paramètres,

Zd/- transmettre, au module d’estimation de perte, lesdites valeurs de la pluralité de paramètres, et obtenir, en sortie du module d’estimation de perte, le coefficient de perte CP,

Ze’Z comparer le coefficient de perte CP avec une valeur prédéterminée, et générer une alerte lorsque la différence en valeur absolue dépasse un seuil prédéterminé.

Il est ainsi possible de réaliser de la maintenance prédictive, en anticipant un besoin de réparation et/ou remplacement au niveau de l’organe d’injection de fluide.

Ladite valeur prédéterminée est avantageusement une valeur initiale du coefficient de perte CP, éventuellement une valeur moyennée, obtenue en début de vie de l’organe d’injection de fluide, lorsque ce dernier n’a pas encore subi d’usure ou d’encrassement. Le seuil prédéterminé correspond de préférence à un écart de plus ou moins 30%, ou plus ou moins 20%, entre la valeur courante du coefficient de perte CP et ladite valeur prédéterminée correspondant avantageusement à une valeur initiale du coefficient de perte CP.

Les précisions détaillées ci-avant relatives au procédé de détermination d’une quantité injectée d’un fluide d’intérêt s’appliquent également au procédé de diagnostic d’un système de motorisation d’un véhicule d’intérêt. En effet, les deux procédés ont en commun un même concept de base, consistant à estimer, à l’aide d’un module d’estimation de perte à apprentissage supervisé, un coefficient de perte relatif à une perte hydraulique introduite par l’organe d’injection de fluide.

L’invention couvre aussi un système correspondant de diagnostic d’un système de motorisation d’un véhicule d’intérêt.

D’autres aspects, buts et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d’un mode de réalisation de l’invention, donné à titre d’exemple non limitatif. L’invention sera également mieux comprise en regard des dessins joints sur lesquels :

- la figure 1 illustre schématiquement un système d'injection de liquide mettons en œuvre un injecteur commandé,

- la figure 2 représente schématiquement un injecteur aux caractéristiques nominales,

- la figure 3 représente schématiquement un trou d’injecteur avec la présence de dépôts réduisant la section de passage,

- la figure 4 représente schématiquement une coupe d’un organe d’injection,

- la figure 5 représente un bloc diagramme fonctionnelle du système,

- la figure 6 montre une illustration des étapes du procédé,

- la figure 7 représente schématiquement un exemple de réseau de neurone à apprentissage supervisé,

- la figure 8 représente un chronogramme de pression illustrant un saut de pression constaté au moment de la fermeture de l’organe d’injection.

Description détaillée de modes de réalisation

Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Pour des raisons de clarté de l'exposé, certains éléments ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle.

On s’intéresse aux systèmes et procédés de détermination d’un débit de fluide, notamment un débit de liquide, dans un système de motorisation de véhicule, notamment lorsque ledit débit n’est pas mesuré directement par un capteur. Le véhicule en question peut être une automobile, un camion, un scooter ; l’invention peut être appliquée sans limitation de type de véhicule ou de son type de motorisation, par exemple sur un bateau à moteur.

Le débit et/ou la quantité de fluide liquide délivrés par un organe d’injection doivent être estimés à partir d’autres prises d’informations et/ou d’autres paramètres.

L’organe d’injection dans la présente invention est un injecteur à commande électronique. L’organe d’injection peut être placé dans un état ouvert lorsqu’il excité par un commande électrique fournie par une unité de commande électronique. Par ailleurs, en l’absence de commande électrique, l’organe d’injection est fermé.

Par exemple, en référence à la figure 4, il peut être prévu une aiguille 15 déplaçable par rapport à un siège d’orifice 14. En l’absence de commande électrique, l’aiguille porte sur le siège, l’aiguille obturant ainsi l’orifice 16 (ou les orifices) et l’organe d’injection est fermé. En présence de commande électrique, l’aiguille est soulevée par rapport au siège, l’aiguille libérant ainsi un passage au travers de l’orifice (ou des orifices) et l’organe d’injection est dit ouvert.

L’orifice (ou les orifices) 16 de l’organe d’injection ou le siège susmentionné peuvent être sujets à des phénomènes d’encrassement ou de dépôts solides 18 réduisant la section de passage, cf figure 3.

A l’inverse, on peut constater dans certains cas une érosion des parois de l’orifice (ou des orifices) augmentant la section de passage. Cette érosion peut être due à de la cavitation ou à une altération du matériau.

Dans l’exemple illustré, le fluide d’intérêt est un fluide liquide. Le fluide liquide est ici considéré incompressible. Généralement, le fluide liquide peut présenter une faible compressibilité.

Selon un exemple, le fluide d’intérêt est un liquide à base d’urée destiné à réduire les oxydes d’azote dans un système dit ‘SCR’ susmentionné. Le liquide à base d’urée est injecté dans un réducteur catalytique. Selon un autre exemple, le fluide d’intérêt est un liquide à base d’hydrocarbures destiné à être injecté dans une chambre de combustion.

Comme illustré en Figure 1 , le système de motorisation mis en jeu dans la présente invention comprend au moins un réservoir de fluide 3, une pompe 2, et un organe d’injection de fluide 1 du type évoqué précédemment. Il est prévu une conduite 21 pour relier fluidiquement la sortie de la pompe à l’organe d’injection de manière à canaliser le fluide sous pression P1 depuis la pompe vers l’organe d’injection 1.

On définit ainsi un chemin d’écoulement de fluide depuis la pompe jusqu’à une zone injectée 4 en aval de l’organe d’injection. La pression qui règne en aval de l’organe d’injection est notée PO.

Système - généralités

Le système comprend en outre une unité de commande électronique 5 apte à commander une ouverture de l’organe d’injection. Dans le cas d’un injecteur à aiguille 15, l’unité de commande électronique 5 commande une bobine d’injecteur 13.

La pompe 2 peut être intégrée au réservoir 3. En alternative, la pompe 2 peut être dissociée du réservoir.

Il est prévu un capteur de pression 6 pour mesurer la pression P1 en sortie de pompe. Ce capteur de pression est agencé en sortie de pompe ou sur la conduite 21.

Dans les applications visées de type SCR, la pression P1 est comprise entre 2 bars et 8 bars. Dans d’autres applications, la pression P1 peut être comprise entre 5 bars et 100 bars. Des pressions plus élevées ne sont pas non plus exclues du champ d’application de la présente invention, par exemple jusqu’à 500 bar.

Selon une implémentation, la pompe 2 est commandée dans un mode permanent, à savoir elle tourne avant la commande de l’injecteur et continue à tourner pendant la commande de l’injecteur, et même après la commande de l’injecteur. Selon une autre implémentation, la pompe est commandée dans un mode dit ‘à la demande’, à savoir juste avant et pendant le cycle de commande de l’injecteur.

Par exemple, pour l’application SCR, il est habituel de prévoir un groupe de plusieurs cycles d’injections rapprochés dans le temps pour générer une combustion des oxydes d’azote. Suite à quoi, le filtre étant régénéré et il n’est plus nécessaire d’injecter de l’urée ; par conséquent, l’injecteur peut rester fermé au repos pendant un temps de plusieurs minutes ou une distance parcourue par le véhicule de plusieurs kilomètres. Donc la pompe peut rester à l’arrêt entre les groupes de cycles d’injection.

Il est prévu un autre capteur de pression 7 pour mesurer la pression PO dans la zone injectée.

Il est prévu optionnellement un capteur de température 8 pour mesurer la température du fluide, par exemple la température du fluide dans le réservoir 3.

Dans une première configuration, la conduite 21 dessert un seul organe d’injection.

Dans une seconde configuration, la conduite 21 forme un collecteur et dessert une pluralité d’organes d’injection, lesquels sont commandés en mode séquentiel, i.e. un seul à la fois. La conduite 21 est dépourvue d’organe permettant une mesure directe d’un débit de liquide ou d’une quantité délivrée par l’organe d’injection.

On s’intéresse dans la suite à la façon de déterminer au mieux une valeur de débit du fluide d’intérêt dans un véhicule d’intérêt. Dans un exemple, le véhicule d’intérêt est un véhicule particulier parmi un ensemble de véhicules fabriqués en série en moyenne ou grande quantité. On trouve dans ce véhicule d’intérêt le système de motorisation décrit plus haut avec réservoir, pompe et organe(s) d’injection.

En outre, l’unité de commande électronique 5 comprend un module de calcul algorithmique basé sur un modèle physique (MP), ce module est repéré 51 en figure 5.

Apprentissage du module d’estimation de perte

Au préalable, on a réalisé sur un véhicule de test semblable ou similaire au véhicule d’intérêt, des tests et mesures sur le chemin d’écoulement. Ces tests ont pour but de réaliser un apprentissage d’un module d’estimation de perte à apprentissage supervisé 52 qui sera utilisé sur le véhicule d’intérêt.

Ces tests d’apprentissage sont réalisés au moyen d’une série d’organes d’injection de test ayant des caractéristiques de section de passage connues et variées. Les organes d’injection de test peuvent avoir une section de passage plus petite que la section de passage nominale, ou à l’inverse une section de passage plus grande que la section de passage nominale.

On place tour à tour comme organe d’injection sur le véhicule de test un des organes d’injection de test pour mesurer la perte hydraulique introduite par l’organe d’injection de test. Pour chacun des organes d’injection de test, on l’active et on mesure un ensemble de paramètres. Cet ensemble de paramètres comprend au moins:

- Pression P1

- Pression PO

- Saut de pression dP à la fermeture de l’organe d’injection. Ce saut de pression est appelé dans le jargon hydraulique le ‘coup de bélier’. Il s’agit d’un transitoire assez court.

- Température du fluide TKi (TK1 , TK2, TK3 pris respectivement en différents lieux).

- QMES Quantité mesurée du fluide effectivement injecté.

La quantité mesurée QMES peut être effectivement mesurée car ces tests et essais sont réalisés avec des moyens de laboratoire sur le véhicule d’essais.

L’organe d’injection de test simule un comportement non nominal sur le chemin d’écoulement dans le véhicule d’intérêt en fonction de la pluralité de paramètres.

Chacun des organes d’injection de test présente une section de passage différente de manière à couvrir assez largement le spectre des évolutions de section de passage qui peuvent être rencontrés sur les véhicules de série.

Dans un exemple, on utilise un module d’estimation de perte à apprentissage supervisé. On place un organe d’injection de test et on mesure la quantité injectée ainsi que les paramètres dP,P1 ,P0,T. Puis on recommence avec un autre organe d’injection de test. Pour une sortie du module d’estimation appelée coefficient de perte hydraulique noté CP, on calcule une fonction de coût que l’on minimise au fur et à mesure de l’apprentissage.

Ainsi, en mode opérationnel, le module d’estimation de perte prendra en entrée ladite pluralité de paramètres et fournira en sortie le coefficient de perte hydraulique noté CP.

Le module d’estimation de perte comprend un réseau de neurones. Les coefficients des nœuds du réseau de neurones sont ajustés par le processus d’apprentissage à rétro-propagation basé sur un fonction d’erreur (cost function). Par exemple la fonction d’erreur peut être basée sur QMES - CP x QTH

Comme illustré en Figure 1 , la taille du réseau de neurones est modérée. En termes de structure, le réseau de neurones peut comprendre deux couches cachées, avec 10 à 12 neurones pour chaque couche cachée 42,43. Généralement on peut choisir le nombre total de neurones comme étant inférieur à 500, de préférence inférieur à 400. Ainsi le temps de calcul est très petit et la fréquence de répétition du calcul peut être élevée.

Aussi, la taille mémoire occupée par le réseau de neurones est très modeste. Le réseau de neurones peut présenter une taille inférieure à 5 kilo-octets et préférentiellement inférieure à 3 kilo-octets.

Toutefois, le principe de l’invention peut être utilisé pour des tailles de réseau de neurones plus grandes.

Estimation opérationnelle sur véhicule d’intérêt

L’unité de commande électronique est configurée pour mettre en œuvre les étapes suivantes :

/b/ réaliser une pluralité de N séquences d’injection de fluide, au cours desquelles on collecte des valeurs d’une pluralité de paramètres (dP,P1 ,P0,T,X),

Ici- calculer une quantité théorique de fluide injecté au cours de ces N séquences d’injection de fluide, à l’aide d’une partie au moins desdites valeurs de la pluralité de paramètres (P1 ,P0,T,X),

/d/- transmettre, au module d’estimation de perte, lesdites valeurs de la pluralité de paramètres (dP,P1 ,P0,T,X), et obtenir, en sortie du module d’estimation de perte, le coefficient de perte CP, le/- calculer une quantité réelle estimée de fluide injecté au cours des N séquences d’injection de fluide, en appliquant le coefficient de perte CP au calcul de la quantité théorique de fluide.

A l’étape lai, les valeurs des différents paramètres sont échantillonnées par les capteurs de pression 6,7 et par le capteur de température 8. L’échantillonnage peut être assez rapide notamment pour la mesure de la pression P1. A l’inverse les mesures de température ne nécessitent pas d’échantillonnage rapide.

Pour la mesure de la pression P1 , afin de capter les caractéristiques du coup de bélier, le capteur doit être un capteur rapide et l’échantillonnage permet de prélever au moins 50 échantillons par milliseconde (au moins 50 kHz). Selon un exemple, l’échantillonnage permet de prélever au moins 100 échantillons par milliseconde (au moins 100 kHz sur la chaine de captation et digitalisation). La figure 8 illustre un exemple de forme d’onde de surpression correspondant au coup de bélier à la fermeture de l’injecteur. En réalité, les caractéristiques de ce chronogramme reflètent l’état de la section de passage du liquide. Optionnellement, d’autres paramètres additionnels Y peuvent être pris en compte comme le temps écoulé depuis la précédente série d’injection, la température extérieure, le kilométrage du véhicule, etc...

Selon un exemple, la quantité théorique de fluide notée QTH peut être calculée comme suit, en faisant appel à un modèle dit de Bernoulli pour un fluide incompressible : [Math

Dans cette formule : p est la densité ou masse volumique du fluide,

P1 est la pression en sortie de pompe,

PO est la pression dans la zone injectée 4,

A est une section caractéristique de la section de passage,

Ti est la durée d’injection, pour un cycle de commande de l’injecteur, d’indice i, N le nombre d’injections.

QTH est une quantité massique. Cette quantité correspond à la quantité nominale pour un injecteur neuf. Ce calcul correspond à l’étape /c/ du procédé promu. QTH est calculé par le module MP 51.

Il faut relever que les caractéristiques du coup de bélier n’apparaissent pas dans la formule ci-dessus; la pression P1 est une pression moyenne et le saut de pression n’intervient que marginalement dans la formule ci-dessus.

A l’inverse, à l’étape /d/, le module d’estimation de perte prend comme entrées, non seulement les paramètres P1 ,P0 évoqués ci-dessus mais aussi caractéristiques du saut de pression dP (coup de bélier). Les caractéristiques du saut de pression dP comprennent au moins la hauteur de saut dP1 et la durée Tr, comme ceci est illustré sur la figure 8.

Le module d’estimation de perte, dont l’apprentissage supervisé a été réalisé auparavant, délivre maintenant sa sortie sous forme du coefficient de perte CP.

Selon un exemple simple, on calcule la quantité réelle estimée de fluide injecté, notée QRE, en multipliant la quantité théorique de fluide notée QTH par le coefficient de perte CP issu du module d’estimation de perte. Donc dans ce cas, QRE = CP x QTH.

Selon une formulation générique, on calcule la quantité réelle estimée de fluide, en appliquant le coefficient de perte CP au calcul de la quantité théorique de fluide selon une fonction de correction F, comme, par exemple, exprimé comme suit :

QRE = F(QTH, CP). Si N injections sont pratiquées, chacune ayant un indice ‘i’ et une durée Ti, les quantités théoriques et réelles corrigées (QTH.QRE) sont calculées comme une sommation sur l’indice T.

Si tous les Ti sont les mêmes alors le calcul de QTH se simplifie en : [Math 3]

QTH = N Ti v ^; p( P 1 - PO) A.

En pratique on prend pour P1 soit la moyenne soit la médiane des valeurs collectées au long des N injections. De même on prend pour PO soit la moyenne soit la médiane des valeurs collectées au long des N injections. De même on prend pour caractéristiques du saut de pression dP, i.e. dP1 et Tr, soit la moyenne soit la médiane des valeurs collectées au long des N injections.

Selon une option, une alerte est activée si le coefficient de perte CP est inférieur à un seuil prédéterminé CPS1. Par exemple, le seuil CPS1 est compris entre 0,5 et 0,75, cette valeur étant dépendante de l’organe d’injection de fluide.

Le seuil CPS1 est avantageusement fonction d’une valeur du coefficient de perte en début de vie, par exemple la valeur initiale du coefficient de perte CP, ou une valeur moyennée, obtenue en début de vie de l’organe d’injection de fluide lorsque ce dernier n’a pas encore subi d’usure ou d’encrassement. Par exemple, le seuil CPS1 est égal au coefficient de perte en début de vie, diminué d’une quantité prédéterminée, par exemple 20%.

En complément ou en variante, une alerte est activée si le coefficient de perte CP est supérieur à un seuil prédéterminé CPS2. Le seuil CPS2 est avantageusement fonction dudit coefficient de perte en début de vie. Par exemple, le seuil CPS2 est égal au coefficient de perte en début de vie, augmenté d’une quantité prédéterminée, par exemple 20%.

En tout état de cause, une alerte peut être activée si une variation de la valeur du coefficient de perte CP, après un nombre d’injections prédéterminé, est supérieure à un seuil de variation prédéterminé.

On réalise ainsi un diagnostic d’un système de motorisation d’un véhicule d’intérêt, permettant de détecter en avance un besoin de maintenance sur l’organe d’injection de fluide (maintenance prédictive).

Le cas échéant, les étapes /c/ de calcul d’une quantité théorique de fluide injecté et /e/ de calcul d’une quantité réelle estimée de fluide injecté ne sont pas mises en œuvre, le diagnostic seul étant mis en œuvre.

Système de commande

L’unité de commande électronique 5 comprend un microcontrôleur, une zone mémoire non volatile, des convertisseurs analogique-digital pour acquérir les paramètres de pression et de température.

Comme visible en figure 1 , l’unité de commande électronique 5 comprend au moins une sortie 55 pour commander la bobine 13 de l’injecteur.

Comme schématisé en figure 5, l’unité de commande électronique 5 réalise le calcul de la quantité théorique injectée, sur la base des temps d’ouverture Ti. Ceci est représenté comme le module 51 déjà discuté et visible en figure 5.

Par ailleurs, l’unité de commande électronique 5 comprend le module d'estimation de perte 52. Pour chaque cycle unitaire d’injection ou chaque groupe de cycles d’injection, le module d'estimation de perte fournit le coefficient de perte CP et l’unité de commande électronique 5 utilise cette sortie pour le cas échéant générer une alerte destinée au conducteur ou au service de maintenance du véhicule.

L’unité de commande électronique 5 réalise le calcul de la quantité réelle estimée (étape /e/). L’ensemble des étapes est illustré en figure 6.

Concernant le réseau de neurone 40, illustré en figure 7, il a de préférence une structure simple, avec une sortie monodimensionnelle, en l’occurrence le coefficient CP. La couche d’entrée comprend un certain nombre de paramètres X1 , X2, X3, Xi, Xm. Le nombre m d’entrées peut être de l’ordre de 10.

Le réseau de neurone 40, comprend 1 à 3 couches intermédiaires 42 43, dites aussi couches cachées, par exemple de même dimension que le vecteur d’entrée.

Ainsi, la taille du réseau de neurone 40 est réduite. Par exemple le nombre de nœuds peut être de l’ordre de 30 et le nombre de neurones/liens voisin de 300, et donc inférieur à 400 comme déjà évoqué plus haut. Chaque paramètre peut être stocké sur 4 octets, ce qui donne les tailles mémoire modeste évoquées plus haut.

Autres points

Le véhicule de test peut être du même type que les véhicules cibles où le procédé présenté ci-dessus est utilisé à grande échelle. Toutefois, on note le véhicule de test peut être d’un type différent de celui des véhicules cibles, dans la mesure où le chemin d'écoulement et l'organe d'injection présentent une certaine similitude entre le véhicule de test et les véhicules cibles.