DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION

La présente invention concerne de manière générale le contrôle des moteurs à combustion interne suralimentés.

Elle concerne plus particulièreiment un procédé de diagnostic d'un dysfonctionnement d'un organe de commande de la suralimentation en air frais d'un moteur à combustion interne, cet organe de commande présentant une position réelle généralement différente de la position de consigne suivant laquelle il est piloté.

Elle concerne également un moteur à combustion interne comportant des cylindres, une ligne d'admission d'air frais dans les cylindres qui est équipée d'un compresseur, et une ligne d'échappement de gaz brûlés hors des cylindres qui est équipée d'une turbine.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE

Dans les moteurs à combustion interne du type précité, l'énergie cinétique des gaz brûlés est utilisée pour faire tourner la turbine. Cette turbine, qui est reliée mécaniquement au compresseur, entraîne alors à son tour ce compresseur afin de comprimer l'air frais admis dans le moteur.

Cette compression permet ainsi d'injecter une plus grande quantité d'air frais et de carburant dans les cylindres du moteur, de manière à accroître la puissance et le couple développés par le moteur.

On comprend donc que la pression d'air frais circulant dans la ligne d'admission, et notamment dans le refroidisseur d'air implanté dans cette ligne d'admission, varie en fonction du débit de gaz brûlés traversant la turbine.

Dans les moteurs actuels, cette variation de pression d'air frais est pilotée, d'une part, pour optimiser les performances du moteur, et, d'autre part, pour éviter que cette pression ne dépasse un seuil de surpression au-delà duquel le refroidisseur d'air pourrait exploser.

Deux solutions sont généralement utilisées pour piloter la pression de l'air frais qui circule dans la ligne d ^' admission. La première solution consiste à utiliser une turbine à géométrie variable, c'est-à-dire dont le pas des aubes est piloté à ('aide d 'un actionneur, ce qui permet de contrôler la vitesse de rotation du compresseur.

La seconde solution consiste à placer une conduite de court-circuitage en parallèle de la turbine et à équiper cette conduite d'une vanne de court- circuitage, ce qui permet de piloter le débit de gaz brûlés traversant la turbine et de contrôler ainsi la vitesse de rotation du compresseur.

Quelle que soit la solution utilisée, il demeure essentiel de contrôler le parfait fonctionnement de la surali mentation du moteur pour s'assurer que la press ion de l'a ir frais circulant dans la ligne d'admission reste optimale et ne dépasse jamais le seuil de suppression précité. Un diagnostic d'un dysfonctionnement de la suralimentation doit donc être établi en continu.

Actu el l ement, la méthod e d e diag nostic la pl us répand ue consiste à mesurer la pression de l'air frais dans la ligne d'admission, à calculer l'écart entre la pression d'air frais mesurée et la pression d'air frais souhaitée, et à contrôler que cet écart ne dépasse jamais une valeur seuil prédéterminée durant un intervalle de temps prédéterminé.

Cette méthode ne s'avère toutefois pas complètement satisfaisante. En effet, l'intervalle de temps doit être choisi suffisamment long pour éviter toute erreur de diagnostic, ce qui ne permet pas de détecter des défaillances entraînant des sauts de pressions d'air frais momentanés. Le diagnostic effectué ne permet par ailleurs pas de connaître exactement l 'origine du problème, puisqu'une d éfai l la nce de la van ne d e cou rt-circuitage ou de l'actionneur des aubes de la turbine a le même effet qu'une simple fuite de gaz brûlés, en amont de la turbine. Enfi n , le diagnostic n'est possible que lorsque la suralimentation est utilisée.

Il est également connu d'i mplanter un capteur de position directement da ns la vann e de cou rt-circu itage ou sur l'actionneur des aubes de la turbine, de manière à contrôler que cet organe fonctionne parfaitement. Cette sol ution pose toutefois des problèmes de fiabilité et de coût. L'utilisation d'un capteur supplémentaire dans le moteur accroît en effet non seulement le prix, mais aussi les risques de panne du moteur. OBJET DE L' INVENTION

Afi n de remédier aux i nconvénients précités de l'état de la technique, la présente invention propose une solution de diagnostic qui est précise, peu onéreuse, fiable et rapide.

Plus particulièrement, on propose selon l'invention un procédé tel que défini dans l'introduction, dans lequel il est prévu :

a) une étape de mesure de la valeur d'au moins une variable caractéristique du fonctionnement du moteur à combustion interne, qui est distincte de ladite position de consigne et de ladite position réelle,

b) une étape d'estimation par calcul d'un écart entre la position réelle et la position de consigne dudit organe de commande, en fonction de la variable mesurée à l'étape a),

c) une étape de comparaison dudit écart avec une valeur seuil déterminée, et

d) une étape de déduction du diagnostic en fonction du résultat de ladite comparaison .

Le procédé selon l'invention s'intéresse ainsi à la position de l'organe de commande lui-même et non à la valeur d'un paramètre thermodynamique dépendant de la position de cet organe de commande. Ce procédé présente ainsi une grande fiabilité et permet de distinguer les défaillances de cet organe de commande des défaillances des autres organes de la suralimentation du moteur.

Le procédé est par ailleurs peu onéreux à mettre en œuvre puisqu'il ne nécessite pas l'utilisation d'un capteur de position pour mesurer la position réelle de l'organe de commande. Cette position réelle étant inconnue, le procédé selon l 'invention propose en effet plutôt de calculer la valeur de l'écart entre cette position réelle et la position de consigne de l'organe de commande, à l'aide d'une méthode mathématique d'estimation se basant sur au moins un paramètre de fonctionnement du moteur. La valeur estimée de cet écart permet alors de détecter ra pidement toute défaillance de l 'organe de commande, quelle que soit la position de l'organe de commande.

D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses d u procédé de diagnostic selon l'invention sont l es suivantes :

- à l'étape d), on déduit une défaillance dudit organe de commande si , à l 'étape c), ledit écart dépasse ladite valeur seuil au cours d'une durée déterminée ; - la, position de consigne d udit organe de commande pouvant varier entre deux positions extrêmes, ladite valeur seuil correspond à la moitié de l 'écart maximal séparant lesdites deux positions extrêmes ;

- à l'étape a), i! est prévu une étape de mesure de la valeur d'au moins une variable d'entrée et d'esti mation de la valeur d'au moins une variable de sortie caractéristiques du fonctionnement du moteur à combustion interne, et, à l'étape b), on estime ledit écart à l'aide cj'un observateur d'état qui est basé sur la valeur de chaque variable d'entrée et qui est corrigé par un paramètre de correction déduit de la valeur de chaque variable de sortie ;

- ledit observateur d'état est basé sur un modèle de Kalman linéarisé autour d'un point de fonctionnement du moteur à combustion i nterne ;

- ledit observateur d'état utilise un vecteur d'état comportant six variables d'état, dont ledit écart, la pression des gaz brûlés circulant dans la ligne d'échappement entre les cylindres et la turbine, la pression de l'air frais circulant dans la ligne d'admission entre le compresseur et les cylindres, et la vitesse de rotation de ladite turbine, le débit d'air frais circulant dans la ligne d'admission et la pression d'air frais circulant dans la ligne d'admission ;

- ledit observateur d'état utilise un vecteur de sortie comportant au moins deux variables de sortie, dont le débit et la pression d'air frais circulant dans la ligne d'admission, entre le compresseur et les cylindres ;

- ledit observateur d'état utilise un vecteur d'entrée comportant quatre variables d'entrée, dont le régime du moteur à combustion interne, le débit de carburant injecté dans les cylindres du moteur à combustion interne, la géométrie de ladite turbine, et la position de la vanne EGR ;

- si le diagnostic déduit à l'étape d) établit une défaillance de l'organe de commande, il est prévu une étape e) d'élaboration d'un signal de défaillance ;

- à l'étape e), le signal de défaillance permet d'all umer un voyant d'alerte visible par un usager et/ou de mémoriser un identifiant de la défaillance dans une mémoire accessible à un réparateur et/ou d'activer un mode dégradé de pilotage du moteur à combustion interne.

D ESCRI PTION D ÉTAI LLÉE D 'UN EXE MPLE DE RÉAL ISATION

La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment ell e peut être réalisée. Sur les dessins annexés :

- la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne selon l'i nvention ;

- la figure 2 est un graphique illustrant, en trait continu, les variations de la position de consigne de l 'organe de commande de la turbine du moteur à combustion interne de la figure 1 , et, en traits discontinus, les variations de l'écart entre la position réelle et la position de consigne de l'organe de commande, en fonction du temps ; et

- la figure 3 est un graphique homologue de celui de la figure 2, dans lequel une défaillance de l'organe de commande modifie les variations de l'écart entre la position réelle et la position de consigne de l'organe de commande.

Dans la description , les termes « amont » et « aval » seront utilisés suivant le sens de l'écoulement des gaz, depuis le point de prélèvement de l'air frais dans l'atmosphère jusqu'à la sortie des gaz brûlés dans l'atmosphère .

Sur la figure 1 , on a représenté schématiquement un moteur à combustion interne 1 de véhicule automobile, qui comprend un bloc-moteur 1 0 pourvu d'un vilebrequin et de quatre pistons (non représentés) logés dans quatre cylindres 1 1 .

Ce moteur est ici à allumage par compression (Diesel ). Il pourrait également être à allumage commandé (Essence).

En amont des cylindres 1 1 , le moteur à combustion interne 1 comporte une ligne d'admission 20 qui prélève l'air frais dans l'atmosphère et qui débouche dans un répartiteur d'air 25 agencé pour répartir l'air frais vers chacun des quatre cylindres 1 1 du bloc-moteur 1 0. Cette ligne d'admission 20 comporte, dans le sens d'écoulement de l'air frais, un filtre à air 21 qui filtre l'air frais prélevé dans l 'atmosphère, un compresseur 22 qui comprime l'air frais filtré par le filtre à air 21 , un refroidisseur d'air principal 23 qui refroidit cet air frais comprimé, et une vanne d'admission 24 qui permet de réguler le débit d'air frais Q _S0Tl débouchant dans le répartiteur d'air 25.

En sortie des cylindres 1 1 , le moteur à combustion interne 1 comporte une ligne d'échappement 30 qui s'étend depuis un collecteur d'échappement 31 dans lequel débouchent les gaz q ui ont été préalablement brûlés dans les cyli nd res 1 1 , j u sq u' à u n si lencieux d'écha ppement 37 permettant d'évacuer les gaz brûlés dans l 'atmosphère. Elle comporte par ailleurs, dans le sens d'écoulement des gaz brûlés, une turbine 32 qui est entraînée en rotation par le fiux de gaz brûlés sortant du coll ecteur d'échappement 31 , et un pot catalytique 33 de traitement des gaz brûlés.

Le pot catalytique 33 est ici un catalyseur trois voies qui renferme un catalyseur d'oxydation 34, un filtre à particules 35 et un piège à oxydes d'azote 36.

La turbine 32 est quant à elle couplée au compresseur 22 par des moyens de couplage mécanique tels qu'un arbre de transmission , s ₍ i bien que le compresseur 22 et la turbi ne 32 forment ensemble un turbocompresseur.

Cette turbine 32 présente ici une géométrie variable en ce sens qu'elle comporte des aubes montées mobiles en pivotement autour de leurs axes afin de présenter un pas a variable. Le pas de ces aubes est ici réglé en continu par un actionneur 38, tel qu'un moteur électrique, ce qui permet d'entraîner le compresseur 22 à une vitesse de rotation plus ou moins importante.

Cet actionneur 38 forme ainsi un organe de commande de la suralimentation du moteur à combustion interne 1 , c'est-à-dire un organe de commande des éléments du moteur (typiquement du turbocompresseur) qui permettent de faire varier la pression de l'air frais débouchant dans les cylindres 1 1 .

Ici , le moteur à combustion interne 1 comporte en outre une ligne de recirculation des gaz brûlés à haute pression depuis la ligne d'échappement 30 vers la ligne d'admission 20. Cette ligne de reci rculation est communément appelée ligne EGR-H P 40, conformément à l'acronyme anglo-saxon « Exhaust Gaz Recirculation - High Pressure » . Elle prend naissance dans la ligne d'échappement 30, entre ie collecteur d'échappement 31 et la turbine 32, et elle débouche dans la ligne d'admission 20, entre la vanne d'admission 24 et le répartiteur d'air 25. Cette ligne EGR-H P 40 permet de prélever une partie des gaz brûlés circulant dans la ligne d'échappement 30, appelés gaz EGR-HP, pour la réinjecter dans les cyli ndres 1 1 afin de réduire les émissions poll uantes du moteur, en particulier les émissions d'oxydes d'azote. Cette ligne EG R-HP 40 comporte u n refroidisseur secondaire 42 pou r refroidir les gaz EGR-H P, suivi d'une vanne EGR-HP 41 pour réguler le débit de gaz EGR-HP débouchant dans le répartiteur d 'air 25. L'angle d'ouverture d e cette vanne EG R est ici noté β. La ligne EG R-H P 40 comporte en outre u ne conduite de dérivation 43 branchée en parallèle d u refroi disseur secondai re 42. Cette conduite de dérivation 43 est équipée d ^' u ne vanne de dérivation 44 bistable pour, au démarrage à froid du moteur, court- circuiter le refroidisseur secondaire 42 afin de favoriser la montée en température du moteur.

Le moteur à combustion interne 1 comporte par ailleurs une ligne d'injection 60 de carburant dans les cylindres 11. Cette ligne d'injection 60 comporte un réservoir 61 de carburant, une pompe d'injection 62 agencée pour prélever le carburant dans le réservoir 61 afin de le comprimer, et un rail de distribution 63 permettant de répartir ce carburant vers quatre injecteurs 64 débouchant respectivement dans les quatre cylindres 11.

Pour piloter les différents organes du moteur à combustion interne 1, il est prévu un calculateur 100 comportant un processeur (CPU), une mémoire vive (RAM), une mémoire morte (ROM), des convertisseurs analogiques-numériques (A/D), et différentes interfaces d'entrée et de sortie.

Grâce à ces interfaces d'entrée et à différents capteurs intégrés au moteur, le calculateur 100 est adapté à recevoir en continu des signaux d'entrée relatifs au fonctionnement du moteur.

Dans sa mémoire vive, le calculateur 100 mémorise ainsi à chaque pas de temps :

- le régime N_ _mes instantané du moteur à combustion interne 1, par exemple mesuré au moyen d'une roue cible fixée au vilebrequin du moteur et d'un capteur à effet Hall 101 fixé à une partie fixe du moteur,

- la quantité de carburant injecté à chaque cycle du moteur, par exemple mesurée par un capteur 103 ou calculée en fonction du temps d'ouverture des injecteurs 64,

- l'angle d'ouverture fi_ _nes de la vanne EGR, par exemple mesuré par une roue codeuse 104,

- la pression P _a dn_nes des gaz frais dans le répartiteur d'air 25, par exemple mesurée par un capteur de pression 102, et

- le débit Q _c =np_mes d'air frais traversant le compresseur 22, par exemple mesuré par un débitmètre 106.

Grâce à des cartographies prédéterminées sur banc d'essais et mémorisées dans sa mémoire morte, le calculateur 100 est adapté à générer, pour chaque condition de fonctionnement du moteur, des signaux de sortie. Enfin , g râce à ses interfaces de sortie , le calculateur 1 00 est adapté à transmettre ces signaux de sortie aux différents organes du moteur, notamment à l'actionneur 38 des aubes de la turbine 32, pour régler leur pas avec précision .

Classiquement, lorsque le conducteur du véhicule automobile met le contact, le calculateur 1 00 s'initie puis comma nde le démarreur, les vannes 24, 41 , 44 et les injecteurs de carburant 64 pour que ceux-ci démarrent le moteur.

Lqrsque le moteur est démarré, l'ai r frais prélevé dans l'atmosphère par la ligne d'admission 20 est filtré par le filtre à air 21 , comprimé par le compresseur 22, refroidi par le refroidisseur d'air principal 23, puis brûlé dans les cylindres 1 1 .

A leur sortie des cylindres 1 1 , les gaz brûlés sont détendus dans la turbine 32, traités et filtrés dans le pot catalytique 33, puis détendus à nouveau dans le silencieux d'échappement 37 avant d'être rejetés dans l'atmosphère.

Une fois initié, le calculateur 1 00 fonctionne par pas de temps. Plus précisément, à intervalles de temps réguliers, par exemple tous les dixièmes de seconde, il réitère l'ensemble des calculs qui lui permettent de piloter les différents organes du moteur.

La présente invention s'intéresse alors à la réalisation d'un diagnostic d'un éventuel dysfonctionnement de l'actionneur 38 des aubes de la turbine 32, permettant de s'assurer que la pression de l'air frais comprimé par le compresseur 22 reste optimale, et qu'elle ne dépasse jamais un seuil de surpression au-delà duquel apparaîtrait un risque d'explosion du refroidisseur d'air principal 23.

Ce diagnostic est plus précisément établi en surveillant l'écart Δσ. entre la position réelle a_ _{r e s} i et la position de consigne _ _{C C} ns de l'organe de commande 38.

Le procédé de diagnostic est alors mis en œuvre à chaque pas de temps en quatre étapes principales, dont :

- une étape a) de mesure de la valeur d'au moins un paramètre caractéristique du fonctionnement du moteur à combustion interne 1 , qui est distincte de ladite position de consigne a_ _{C S} r,s et de ladite position réelle a_ _re ei ,

- u ne étape b) d 'esti matio n par cal cu l d' un écart Δ entre la position réelle a_ _{r S} ei et la position de con sig ne a_ _{c o r} ,s dud it orga ne de com ma nde 38, en fonction de la valeur de ladite vari able,

- u ne étape c) de compara ison dudit écart Δα avec une vale ur seu il Sa déterminée, et - une étape d) de déduction du diagnostic en fonction du résultat de ladite comparaison.

Etape a)

A rétape a), comme cela a été exposé précédemment, le calculateur 100 mémorise le régime N_ _me s du moteur, la quantité de carburant Q _ca rb_ir _lS s injecté dans les cylindres, l ^' angle d'ouverture _ _i es de la vanne EGR, la pression P _a d.m_nes des gaz frais dans le répartiteur d'air 25, et le débit Q _corT ^, _P _ _irT1ss d'air frais traversant le compresseur 22.

Le calculateur 100 calcule par ailleurs la position de consigne _ _CO ns de l'organe de commande 38 afin de régler au mieux le pas des aubes de la turbine 32. Cette position de consigne est calculée de manière classique, soit à l'aide d'une cartographie mémorisée par le calculateur 100, soit à l'aide d'un modèle mathématique s'appuyant sur les valeurs des paramètres mesurés.

Etape b)

A l'étape b), le calculateur 100 estime par calcul l'écart Δα entre la position réelle a_ _ree i et la position de consigne _ _CO ns de l'organe de commande 38, à l'aide des paramètres mesurés ou calculés à l'étape a).

En effet, si la position de consigne a_cons est connue, il n'en est pas de même de la position réelle _ _re ei qui n'est pas mesurée en vue de réduire le coût de fabrication du moteur et optimiser la fiabilité de ce moteur. L'écart Δ doit donc être calculé autrement que par une simple soustraction.

Avantageusement selon l'invention, cet écart Δα est calculé à l'aide d'un système d'équations en partie issues de la dynamique des fluides, constitué par un observateur d'état linéarisé.

Ici, pour déterminer cet écart Δα, cet observateur d'état se base sur les débits d'air et de gaz circulant dans le moteur à combustion interne 1. Il se base- plus précisément sur les deux équations thermodynamiques (i) et (ii), ainsi que sur les deux équations dynamiques (iii) et (iv) suivantes.

Dans le répartiteur d'air 25, on peut estimer la dérivée temporelle de la pression de l'air frais Pactes: à l'aide de l'équation suivante :

dP . ^■ ;r

(i) — ^S r~ ^SîL = T .- _r — .(<2.. _t , _; „ 0 _∑G -Q„-), avec Q _comp le débit d'air frais cil ï' .,...„,

traversant le compresseur 22, Q≡GR le débit de gaz EGR-HP, Q ₀ yn le débit de gaz frais entrant dans les cylindres 11, T _a3 ~ la température moyenne des gaz frais présents dans le répartiteur d'air 25, et V ₃ t~, le volume du répartiteur d'air 25.

Dans le collecteur d'échappement 31, on peut estimer la dérivée temporelle de la pression des gaz brûlés P _S cn_gs'. à l'aide de l'équation suivante :

(jj) -Q _r - Q. _u, ,,), avec Q _cy i ₂ le débit de gaz brûlés sortant des cylindres 11 , Q _t j _rc le débit de gaz brûlés entrant dans la turbine 32, Te^ la température moyenne des gaz brûlés présents dans le collecteur d'échappement 31 , et V _ec le volume du collecteur d'échappement 31.

On peut estimer' la dérivée temporelle de la vitesse de rotation c¾ _c _e_: de l'arbre de transmission du turbocompresseur à l'aide de l'équation suivante :

(iii) avec Pturb la puissance fournie à la turbine, P _C onp la puissance développée par le compresseur, et J _;c l'inertie des éléments tournants du turbocompresseur.

On peut enfin estimer la dérivée temporelle de l'écart Δσ. entre la position réelle _ _ree ] et la position de consigne a_ _C ons de l'organe de commande 38 à l'aide de l'équation suivante :

(iv) ~~ = o en considérant que cet écart doit rester sensiblement constant lorsque l'organe de commande 38 fonctionne normalement.

Dans l'observateur d'état choisi, on dispose alors :

- de variables d'entrée, choisies parmi les variables mesurées et calculées à l'étape a), qui permettent de mettre à jour les calculs à chaque pas de temps,

- de variables d'état à estimer, parmi lesquelles l'écart Δα, qui permettent de décrire l'évolution du système d'équations, et

- de variables de sortie estimées qui, confrontées à des variables mesurées à l'étape a), permettent de corriger l'observateur de manière à le faire tendre au plus près de la réalité.

Dans cet observateur d'état, les variables d'état, dont on cherche à déterminer les valeurs, sont donc calculées à chaque pas de temps non seulement à l'aide des variables d'entrée mesurées, mais également en fonction d'un paramètre de correction déduit des variables de sortie. Elles sont aussi calculées en fonction de variables intermédiaires.

Ces variables intermédiaires correspondent typiq uement à des paramètres physiques non mesurés mais qui, selon les quatre équations précitées, influent sur les valeurs des variables d'état. Ces variables intermédiaires sont calculées à chaque pas de temps à l'aide des variables d'entrée mesurées et. des variables d'état estimées au pas de- temps précédent.

A titre d'exemple, le débit C rb_est de gaz brû lés traversant la turbine 32 forme une variable intermédiaire pouvant être calculée en fonction d'une variable d'entrée et d'une variable d'état estimée au pas de temps précédent. Ce débit peut en effet être calculé à l'aide d'une cartographie mémorisée dans le calculateur 1 00, en fonction de la consigne de position a_ _CO ,s des aubes de la turbine 32 et de la pression P _e ch_est estimée dans le collecteur d'échappement 31 .

Ici, selon un mode préférentiel de réalisation du système suivant l'invention, l'observateur d'état est de type Kalman (ou, alternativement, de type Luenberger). Cet observateur d'état est déduit des quatre équations dynamiques précitées, linéarisées autour d'un point de fonctionnement du moteur. On appelle « point de fonctionnement du moteur » un point de fonctionnement dans lequel les valeurs des variables d'état choisies sont figées.

Les équations de cet observateur d 'état s'écrivent alors sous la forme suivante : δΧ = Α{ΐ)δΧ÷ Β.δϋ + Κ(ή.(δΥ- δΥ

5Y = C(t).5X

Da n s ce systèm e , X est l e vecteu r d ' éta t esti m é , U est l e vecte u r d'entrée mesuré, Y est le vecteu r de sortie mesu ré et Y est le vecteur de sortie estimé.

Le vecteur d 'état estim é X compren d ici les quatre va ria b l es d'état recherchées. Il s'exprime sous la forme suivante :

„: ^. ;

, I p

; 1

Aa _j Le vecteur d'entrée mesuré U comprend quant à lui six variables d'entrée mémorisées dans le calcul ateur 1 00. Il s'exprime sous la forme suivante :

^; N

j

U i

p , I ·

Les vecteurs de sortie Y et Y comprennent pour leur part deux variables de sortie dont les valeurs sont non seulement mesu rées et mémorisées dans le calculateur 1 00, mais également susceptibles d'être calculées. La différence entre ces deux vecteurs de sortie fournit ainsi un paramètre d'erreur entre les calculs et la réalité, qui permet de corriger l'observateur d'état à chaque pas de temps. Ces deux vecteurs de sortie s'expriment sous la forme suivante :

Y et

L. p .

Par conséq uent, le vecteur δΧ correspond à la variation des variables d 'état estimées autour du point de fonctionnement, le vecteur 5U correspond à la variation des variables d'entrée mesurées autour du point de fonctionnement, le vecteur δΥ . correspond à la variation des variables de sortie estimées autour du point de fonctionnement, et le vecteur δΥ correspond à la variation des variables de sortie mesurées autour du point de fonctionnement.

La matrice K(t) correspond au gain de l'observateur. Chacun de ses termes peut être choisi égal à une constante prédéterminée. Toutefois, selon une variante préférée de l'invention permettant une meilleure correction de l'observateur d'état, les termes de cette matrice K(t) sont tous recalculés à chaque pas d e temps . Le calcu l de ces term es est préférentiellement réalisé à l'aide de l'éq uation de Riccati , que nous ne rappellerons pas ici puisqu'elle est bien conn ue de l 'homme du métier.

Les matrices A(t), B et C(t) sont des matrices d'état décrivant le système linéarisé. Leu rs valeurs sont déduites des quatre équations dynamiq ues précitées. Les ternes de la matrice B sont ici tous constants. Ils sont prédéterminés par expérience puisqu'ils dépendent directement de l'architecture du moteur à combustion interne 1 .

Les termes des matrices A(t) et C(t) sont quant à eux calculés à chaque pas de, temps, à l'aide des valeurs des variables intermédiaires linéarisées autour du point de fonctionnement du moteur.

Dans ce système, les variables intermédiaires, linéarisées autour du point de fonctionnement du moteur, q ui sont nécessaires au calcul des termes des matrices A(t) et C(t) sont les suivantes :

rO

~p ~ J ' ci dm _ ' tc _ es! )

^C * aà<n es:

cons' P ecn . est - )' e >: us,

cP,

, et

T _cc , Les différentes fonctions f - - sont mémorisées dans le calculateur 100 sous la forme de calculs à partir de cartographies ou de polynômes d'interpolation. Elles permettent un calcul rapide, à chaque pas de temps, des variables intermédiaires.

Les termes des matrices A(t) et C(t), déduits des équations de la dynamique précités, sont calculés à l ^' aide de l'ensemble de ces variables intermédiaires. alors les termes de cette matrice

s'expriment de la manière suivante :

, _{T r} 1 [ÔQ _EGR «/ cO _EGR _ _ss!

V P ' rP eim es: rP est r ¹ P αά .

1 ôQ _EGR „.,

V P BP _m

Α,, = T, ...

' δω

²¹ r ^L "P ^L ech ,_es; ^' V e:r ..P ^' V .P ems .iaw 1 c ^P e:;■<_tit c «·P* ttb , J f ôT _ec < _{: tsr} Q _{n t} ÷ Q _eirb „„ - Q _mrl) ,„ - QsGR

=— ^-2— ^! - ^rb , avec kech le coefficient des gaz parfaits,

P ■ dX

_, 1 ⁽ cQ _comp „, . „ . ' avec rico le rendement constant du compresseur,

avec le rendement constant de la turbine, et

Soit ÎC, 0 C. 0!, alors les termes de cette matrice s'expriment C(/)= ^] - !

L 1 0 0 oj

de la manière suivante :

¹¹ £P Q[

L'ensemble des termes des équations de l'observateur d'état étant calculés, le calculateur 100 procède alors au calcul du vecteur d'état estimé X, qui consiste en un simple calcul d'intégration. L'observateur d'état permet ainsi d'obtenir une estimation des valeurs des quatre variables d'état P _a dm_est, Peoh_est, <¾c_est, et Δ .

On notera d'ailleurs que les grandeurs intervenant dans ce calcul ayant des valeurs très différentes, il est préférable de les normaliser (c'est-à-dire de leur donner une valeur comprise entre 0 et 1) avant de réaliser le calcul d ^' intégration.

Sur les figures 2 et 3, on a représenté en traits forts un exemple des variations dans le temps de la consigne de position _ _CC ns de l'organe de commande 38, lorsque ce dernier est en parfait état de fonctionnement (figure 2) ou lorsqu'il présente une défaillance (figure 3). Comme cela apparaît sur ces figures, cette consigne de position a_cc,-s est normalisée pour varier entre 0-et 1.

On a également représenté en traits discontinus un exemple des variations dans le temps de l'écart Δα, lorsque l'organe de commande 38 est en parfait état de fonctionnement (figure 2) ou. lorsqu ^' il présente une défaillance (figure 3). Comme on le constate sur ces figures, cet écart Δα est sensiblement plus important lorsque l ^' Organe de commande 38 présente une défaillance.

Etape c)

A l'étape c), pour diagnostiquer une défaillance de l'organe de commande 38, le calculateur 1 00 compare alors l'écart Δα calculé avec une valeur seuil Sa détermi née.

Ici, telle que représentée en traits fins sur les figures 2 et 3, cette valeur se u i l Sa est une constante prédéterminée égale à 0,5, c'est-à-dire égale à la moitié de l'amplitude de déplacement de l'organe de commande 38.

En variante, on pourrait prévoi r que cette valeur seuil soit déterminée autrement. Elle pourrait typiquement être calculée arithmétiquement ou statistiquement. Elle pourrait par exemple être choisie égale à la moyenne des valeurs des consignes de position a_ _CO ns précédemment calculées.

Etape d)

A l'étape d), le calculateur 1 00 établit le diagnostic pour détecter un éventuel dysfonctionnement de l'organe de commande 38.

I l est ici estimé que l'organe de commande 38 est défaillant si l'écart Δα dépasse la valeur seuil Sa pendant une durée prédéterminée ΔΤ, comprise entre 2 et 20 secondes, ici égale à 1 0 secondes (soit 100 pas de temps).

Pour établir ce diagnostic, le calculateur 1 00 incrémente un compteur lorsque, à l'étape c), l'écart Δα dépasse la valeur seuil Sa. Il remet en revanche à zéro ce compteur lorsque l'écart Δα est inférieur à la valeur seuil Sa.

Puis, tant que la valeur mémorisée dans le compteur reste strictement inférieure à la valeur 1 00, le calculateur 1 00 estime que l'organe de commande 38 est en bon état de fonctionnement.

En revanche, si la valeur mémorisée ' dans le compteur atteint la valeur 100, le calculateur 1 00 déduit que l'organe de commande 38 est défaillant.

Etape e)

Si le diagnostic établi à l'étape d) détecte une défaillance de l'organe de commande 38 , le cal cu lateu r 1 00 met en œuvre une étape e) d'élaboration d'un signal de défaillance.

Ce signal de défaillance comporte ici trois composantes. La première composante permet de commander l'allumage d'un voyant d 'alerte situé sur le tableau de bord du véhicule automobile, de manière à avertir le cond ucteur du véhicule qu'un composant du moteur nécessite une réparation rapide.

La seconde composante permet de mémoriser dans la mémoire ROM du calculateur 1 00 un identifiant de la défaillance, de manière à permettre au réparateur d'identifier directement _, ['origine de la défaillance ayant provoquée l'allumage du x/o snt d'alerte.

La troisième composante permet d'activer un mode dégradé de pilotage du moteur à combustion' interne. Une fois ce mode dégradé activé, le calculateur 1 00 pilote les organes du moteur à combustion interne de telle manière que ce dernier continue de fonctionner pour permettre au conducteur d'amener son véhicule chez un réparateur, mais qu'il fonctionne avec des performances réduites pour éviter toute dégradation du moteur et en particulier toute surpression d'air frais dans la ligne d'admission 20.

La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.

En particulier, on pourra prévoir d'appliquer ce procédé de diagnostic sur un moteur dont la turbine ne présente pas une géométrie variable.

Pour piloter ia vitesse de rotation du compresseur, on pourra alors prévoir que la ligne d ^' échappement du moteur soit équipée d'une conduite de court-circuitage branchée en parallèle de la turbine, c'est-à-dire prenant naissance entre le collecteur d'échappement 31 et la turbine 32 et débouchant entre la turbine 32 et le pot catalytique 33. Cette conduite de court-circuitage sera alors munie d'une vanne de régulation du débit de gaz brûlés, permettant de réguler le débit de gaz brûlés traversant la turbine.

Dans cette variante, la vanne implantée dans la conduite de court- circuitage formera alors l'organe de commande de la suralimentation en air frais d u moteur, puisq ue c'est elle qui permettra de contrôler la pression d'air frais dans le répartiteur d'air 25.

Le procédé de diagnostic s'appliquera alors à cette vanne et pourra être réalisé en suivant une méthode identique à celle précédemment exposée. Selon une autre variante de réalisation d u procédé conforme à l 'invention , on pourra utiliser un observateur d'état différent, soit plus détaillé pour réduire les erreurs de calcul, soit moins détaillé pour réduire le temps de calcul , au risque toutefois d'amplifier les erreurs de calcul .

A titre d'exemple, on pourra prévoir d'i mplanter un capteur de pression dans la ligne d'échappement 30, entre le collecteur d'échappement 31 et la turbine 32, pour mesurer ia pression des gaz brûlés débouchant dans la turbine et affiner ainsi la fiabilité de l'observateur d'état en disposant d'une variable de sortie supplémentaire.

Les vecteu rs de sortie Y et Y pou rront alors s'exprimer sous la forme suivante :

Y P

P. I P..