EP4031759A1 - Method for adjusting richness in a controlled-ignition internal combustion engine - Google Patents

Method for adjusting richness in a controlled-ignition internal combustion engine

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EP4031759A1
EP4031759A1 EP20765302.3A EP20765302A EP4031759A1 EP 4031759 A1 EP4031759 A1 EP 4031759A1 EP 20765302 A EP20765302 A EP 20765302A EP 4031759 A1 EP4031759 A1 EP 4031759A1
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EP
European Patent Office
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oxygen
catalyst
richness
threshold
value
Prior art date
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Pending
Application number
EP20765302.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Guillaume CHABARD
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New H Powertrain Holding SLU
Original Assignee
Renault SAS
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • TITLE PROCESS FOR ADJUSTING THE RICHNESS OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH CONTROL IGNITION
  • the present invention relates to a method for adjusting the richness of an internal combustion engine. It relates more precisely to a method for adjusting the richness of the air-fuel mixture in an engine of the spark-ignition type, in which the quantity of oxygen stored in a three-way catalyst is adjusted in a closed loop, to a set value. of the motor.
  • the adjustment of the richness that is to say the adjustment of the ratio between the quantity of fuel injected and the quantity of air admitted into the engine, reduced to stoichiometric proportions, is intended to control the richness of the mixture to a setpoint richness which can be variable according to the operating conditions of the engine, in particular the speed and the load.
  • the ignition and the fuel injection are often controlled electronically by an engine computer in order to operate conventionally at richness 1 on most vehicles.
  • operating points that is to say in stoichiometric proportions, according to which the quantity of oxygen contained in the air-fuel mixture is exactly equal to the quantity theoretically necessary for the fuel to be completely burnt.
  • a three-way catalyst is generally fitted to the engine exhaust to ensure the treatment of the engine combustion gases before they are evacuated into the outside atmosphere.
  • Such a catalyst makes it possible to oxidize at least part of the unburnt hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO), and to reduce at least part of the nitrogen oxides (NOx) which are emitted in the gases of engine combustion.
  • the efficiency of the catalyst can be defined as the efficiency of the reaction for treating pollutants in gases (HC, CO, NOx).
  • a well-known example of a richness adjustment method consists in providing a control loop comprising an oxygen sensor mounted upstream of the catalyst (in the direction of gas flow).
  • An output signal from the sensor generally a voltage, which is representative of the richness, is subtracted from a setpoint value, which corresponds to a richness value equal to 1.
  • the error signal equal to the difference between the setpoint voltage and the measured voltage, is then compared in a binary comparator.
  • the air-fuel mixture is enriched using a regulator, generally of the proportional-integral (PI) type, which receives the error signal as input and which delivers at the output, a fuel injection duration correction to be added to a base injection duration, to determine the fuel injection duration to be applied in order to obtain the richness of the mixture to be introduced into the engine, taking into account the amount of air.
  • PI proportional-integral
  • the basic injection duration is increased by a proportional term and an integral term.
  • publication FR-A1 -3033364 discloses a method for adjusting the richness of the air-fuel mixture in an internal combustion engine, with ignition and fuel injection controlled by a computer, and associated with an exhaust catalyst. , the method comprising:
  • step of regulating the quantity of oxygen stored according to the oxygen stock setpoint which delivers, as a function of the difference between the quantity of oxygen stored and the oxygen stock setpoint, a correction value richness setpoint to be added to a stoichiometric base richness setpoint to determine a richness setpoint value, and,
  • a richness regulation step determined from the probe, according to the richness setpoint value, which delivers, according to the difference between the richness determined from the probe and the richness setpoint value, a fuel injection duration correction to be added to a base injection duration, to determine the fuel injection duration to be applied in order to obtain the richness of the mixture to be introduced into the engine.
  • the oxygen stock setpoint is equal to a percentage of the oxygen storage capacity, for example 70%.
  • FR-A1 -3033364 it is planned to determine the oxygen storage capacity of the engine (or OSC, from the acronym for: Oxygen Storage Capacity) after each engine start, causing a transition from a lean operating mode with zero richness corresponding to an injection cut-off which saturates the catalyst with oxygen, to an operating mode with a richness strictly greater than 1 which makes it possible to empty the catalyst of its oxygen.
  • OSC oxygen Storage Capacity
  • the OSC oxygen storage capacity is calculated as a time integral of the product of the exhaust gas flow rate; the level of oxygen in the air; and, by a factor which is equal to 1 minus the value of the richness measured by the upstream probe.
  • the integral calculation begins when the signal from an oxygen sensor downstream of the catalyst switches to a low value, indicating the start of saturation of the catalyst with oxygen, and ends when the signal from the oxygen sensor downstream to a high value, indicating the approach of the catalyst oxygen drain.
  • This calculation of the oxygen storage capacity makes it possible to update the OSC value taking into account the aging of the catalyst and any failures, but it is not updated between two engine starts, and therefore does not take into account.
  • the oxygen stock setpoint which is equal to 70% of this predetermined OSC value during the previous start of the engine, therefore remains fixed between two starts and does not allow optimal treatment of the pollutants when the operating point of the engine evolves during a journey of the vehicle.
  • the adjustment method according to this publication also has another precision defect, more precisely adjustment drift, linked to the determination and to the reinitialization of the OS.
  • the current value of the quantity of oxygen stored in the OS catalyst is calculated as the sum of an initial value and a time integral of the flow rate of the exhaust gases, of the rate of oxygen in the air , and a factor which is equal to 1 minus the value of the richness measured by the upstream probe.
  • the initial value is for example equal to the value of the OSC calculated after starting the engine as indicated above, or the previous value of OSC which was determined.
  • the calculation integral of each current value of the OS then begins at this initialization moment and ends at each current instant.
  • the integral calculus is performed iteratively by time step.
  • a value which is equal to the product of the exhaust gas flow rate at the previous instant, of the mass rate of oxygen in the air by a factor which is equal to 1 minus the richness value measured by the upstream probe at the previous instant , and the time step.
  • the calculation thus carried out presents a risk of deviating more or less rapidly from the real value of the quantity of oxygen stored: in fact, on the one hand, the calculation errors and rounding accumulate, and on the other hand, the upstream oxygen sensor can give slightly erroneous measurements (measurement of a richness too rich or too poor compared to reality).
  • the richness adjustment being made on the basis of an error signal equal to the difference between the oxygen stock setpoint and the calculated value of the quantity of oxygen stored, an incorrect calculation of this quantity has the effect of to distort the richness adjustment.
  • the oxygen storage capacity OSC is considered to be constant, and it is also indicated that the calculation of the storage capacity OSC oxygen can advantageously be continuously updated by an adaptation method, which preferably takes place using a downstream oxygen sensor which indicates that the catalyst is full or empty of oxygen. It will be understood that this is a method very similar to that which is disclosed in the publication FR-A1 -3033364. There are also no plans to update continuously updates the OSC value based on current engine operating conditions.
  • the present invention aims to remedy these shortcomings of the known methods of adjusting the richness of the air-fuel mixture in spark-ignition engines, in which the quantity of oxygen stored is regulated around an oxygen stock setpoint.
  • a device for adjusting the richness of the air-fuel mixture in an internal combustion engine, with ignition and injection controlled by a computer comprising a first servo loop comprising:
  • a first richness regulator calculated from said upstream sensor according to a richness setpoint, which delivers a correction to be added to a basic fuel injection duration to obtain the fuel injection duration to be applied in order to obtain the richness of the mixture to be introduced into the engine;
  • the device further comprising a second servo loop which slaves the richness setpoint of the first servo loop to the regulation of the quantity of oxygen stored in the catalyst, said second loop comprising:
  • a second regulator for regulating said quantity of oxygen stored according to an oxygen stock setpoint, which delivers a richness setpoint correction to be added to a stoichiometric base richness setpoint to obtain said richness setpoint.
  • the main characteristic of the device according to the invention is that it further comprises: means for determining the flow rate of the exhaust gases passing through the catalyst;
  • the invention also proposes a method for adjusting the richness of the air-fuel mixture in an internal combustion engine, with ignition and injection controlled by a computer, and associated with an exhaust catalyst, comprising:
  • a step of regulating said quantity of oxygen stored according to said oxygen stock setpoint which delivers a richness setpoint correction to be added to a stoichiometric base richness setpoint to obtain said richness setpoint.
  • the main characteristic of the method according to the invention is that it further comprises: a step during which the flow rate of the exhaust gases passing through the catalyst is determined;
  • a minimum threshold for the quantity of oxygen and a maximum threshold for the quantity of oxygen is determined as a function of said flow rate and of said temperature, corresponding respectively to the start of carbon monoxide leaks and to a start nitrogen oxides leaks downstream of the catalyst;
  • FIG. 1 is a schematic view of a motorization device suitable for implementing the method according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of the three-way catalyst of FIG. 1 associated with upstream and downstream oxygen sensors.
  • FIG. 3 is a view which schematically shows a richness adjustment device according to the invention.
  • FIG. 4 is a flowchart of the steps of an embodiment of the method according to the invention.
  • a motorization device 1 suitable for implementing the method according to the invention.
  • the device comprises an internal combustion engine 2 of the type with controlled ignition (operating in particular on gasoline), for example with direct injection, by means of fuel injectors (not shown) capable of injecting the fuel into the various cylinders of the engine. .
  • the engine can be a naturally aspirated or supercharged engine. It may also have other features that are not shown, such as being associated with at least one circuit for partial recirculation of the exhaust gases at the intake, without harming the generality of the invention.
  • the engine is in the form of a four-cylinder in-line engine.
  • the engine draws air from the outside atmosphere, which enters an air intake circuit of the engine in the direction of arrow A.
  • the quantity (mass flow) of air Qair entering the engine is metered by means of a valve 4, or throttle body 4, of the engine.
  • the air intake circuit comprises means 5 for determining the quantity of air admitted into the engine, which are here in the form of a flowmeter 5.
  • filling efficiency is understood in a known manner the ratio of the quantity of air which actually enters the cylinders of the engine, divided by the quantity of air which can theoretically enter them.
  • the combustion gases of the engine are evacuated into the external atmosphere via an exhaust circuit 7 of the engine, in the direction of arrow G.
  • the exhaust circuit comprises a three-way catalyst (or TWC for : Three Way Catalyst) which is able to treat a certain proportion of the polluting molecules of carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons (HC) and nitrogen oxides (NOx) contained in the combustion gases of the engine, before they are released into the outside atmosphere.
  • the exhaust circuit may include additional pollution control devices not shown, for example a particulate filter, which do not come within the scope of the invention.
  • the catalyst 8 is associated, for adjusting the richness of the air-fuel mixture admitted into the engine according to the invention, with an upstream oxygen sensor 9, that is to say an oxygen sensor mounted at the inlet. of the catalyst, in the direction of flow of the combustion gases, and to a downstream oxygen sensor 10, that is to say to an oxygen sensor mounted at the outlet of the catalyst, in the direction of flow of the combustion gases .
  • the upstream oxygen probe 9 is of the proportional type and the downstream oxygen probe 10 is of the binary type (without however excluding the possibility of a proportional probe, such a probe not nevertheless being essential for the implementation of the invention).
  • the motorization device comprises means for determining a value of the temperature Tcat of the catalyst, and means for determining a value of the temperature T'A of the downstream oxygen sensor 10.
  • the means for determining the temperature of the catalyst Tcat can be in a simplified mode in the form of an upstream temperature sensor 11 of the catalyst, or of a downstream temperature sensor 12 of the catalyst, or of both.
  • An electronic engine control system 13, or computer 13 makes it possible to determine a quantity (flow) of fuel Qcarb to be injected into the engine so that the richness of the mixture is closest to a given richness setpoint value. It is also possible for the computer 13 to determine an injection time T, of the fuel which corresponds to the quantity Qcarb to be injected.
  • the computer 13 is connected, in the example of FIG. 1, at least to the flowmeter 5 and to the upstream oxygen sensor 9.
  • the flowmeter indicates the quantity of fuel and the upstream oxygen sensor 9, which is a sensor. of proportional type, provides a measure of the richness RA upstream of the catalyst via an output signal which is generally a voltage value UA.
  • the computer is also connected to the downstream oxygen probe 10, which may be in the form of a binary probe (without excluding the possibility of a probe proportional), to the means for determining the temperature of the catalyst Tcat (ie for example to the upstream 11 and / or downstream 12 temperature sensor in the example of the figure), and to the means for determining the temperature of the oxygen sensor downstream T'A (ie to the downstream temperature sensor 12 in the example of the figure).
  • the downstream oxygen probe 10 may be in the form of a binary probe (without excluding the possibility of a probe proportional)
  • the means for determining the temperature of the catalyst Tcat ie for example to the upstream 11 and / or downstream 12 temperature sensor in the example of the figure
  • T'A ie to the downstream temperature sensor 12 in the example of the figure
  • FIG. 2 represents in an enlarged manner the catalyst 8 of FIG. 1 associated with the upstream oxygen sensor 9 and the downstream oxygen sensor 10, on which the oxygen storage capacity, or OSC, has been shown schematically.
  • OSC oxygen storage capacity
  • the oxygen storage capacity OSC can be advantageously determined and updated regularly after each start of the engine 2, on a point of flow rate of the exhaust gases Qech and of catalyst temperature Tcat corresponding to a particular operating cycle of the engine carried out. after starting the engine, which is described below, in order to determine an aging factor V or degradation of the catalyst.
  • the term aging factor is understood here to mean the residual percentage of the oxygen storage capacity of the catalyst in new condition and in perfect condition OSCnew, which the catalyst retains at a given time, for the same gas flow point of Qech exhaust and Tcat catalyst temperature. According to a simplified calculation, the following formula can be applied:
  • a very worn catalyst such as a catalyst which is used to characterize the on-board diagnostic thresholds called OBD diagnostic (from the acronym for: On Board Diagnostic) has a capacity non-zero residual oxygen storage OSCobd, for example of the order of a tenth of the value of a new catalyst under the same conditions.
  • OBD diagnostic from the acronym for: On Board Diagnostic
  • OSCobd capacity non-zero residual oxygen storage
  • OSC - OSCobd V x (OSCnew - OSCobd)
  • the engine control unit can in particular take advantage of the first occurrence of a long enough lift of the foot from the accelerator pedal by the driver, after starting the engine, to cause an operating cycle.
  • forced operation of the engine consisting in causing a transition from an operating mode with zero richness to an operating mode with strictly higher richness than IPIus precisely, initially, the operation of the engine with zero richness, corresponding to a cut in fuel injection, saturates the catalyst 8 with oxygen, as long as the foot lift is sufficiently long.
  • the computer applies a richness level strictly greater than 1 when restarting after injection cut-off; for example, a richness equal to 1.05, so as to let the catalyst 8 gradually empty of its oxygen, until the downstream binary probe 10 switches above a precalibrated voltage threshold U’A.
  • OSC JAt Qech x (1 -RA) x T02 x dt
  • RA denotes the richness upstream of the catalyst, corresponding to the measurement of the voltage LIA of the upstream probe
  • T02 denotes the level of oxygen in the air, for example 21%.
  • the current value of the amount of oxygen present in the catalyst can be calculated by a similar formula:
  • OS OSinit + JAt Qech x (1 -RA) x T02 x dt
  • OSinit designates a known initial value of the quantity of oxygen
  • At designates the time interval separating the instant of initialization from the current instant.
  • initial value it may be, for example according to the state of the art, either the OSC calculated as indicated above after lifting the foot long enough to saturate the catalyst with oxygen, or a zero value after adjusting the engine to a rich mixture long enough to empty the catalyst of its oxygen. This latter scenario may arise in particular under conditions of full engine load, for which it is known practice to limit the temperature at the exhaust by adjusting the richness in open loop to a richness setpoint strictly greater than 1.
  • L ' The invention provides additional advantageous reset modes, which will be explained below.
  • FIG. 3 schematically shows a richness adjustment device according to the invention, suitable for implementing the method according to the invention in accordance with FIG. 4.
  • the invention is based on the observation that, when a catalyst is characterized with a binary probe downstream of said catalyst, the maximum efficiency of said catalyst is retained as long as a richness of the exhaust gases is strictly equal to 1 to downstream of the R'A catalyst is respected. When this condition is not met, the efficiency drops until it reaches zero. The engine should therefore be operated in such a way as to remain outside these so-called “leak” operating zones.
  • the aim of the invention is to ensure that the richness of the engine is adjusted such that the OS of the catalyst remains within the range between the lower OSmin and upper OSmax thresholds for the amount of oxygen.
  • OSc OSmin + K x (OSmax - Osmin)
  • K is a coefficient strictly between 0 and 1 and preferably between 0.25 and 0.75.
  • K 0.5 can be taken, which corresponds to an identical risk-taking with regard to CO or NOx leaks.
  • a value K will be taken substantially equal to 0.3. Regulating the richness of the engine will then tend to slightly favor the adjustment of the engine in rich mixture and to reduce the quantities of oxygen stored OS, which corresponds to a risk of NOx leaks less than the risk of CO leaks.
  • a first map is established, the inputs of which are the flow rate of the gases Qech and the temperature of the catalyst Tcat and the output of which is the minimum threshold of quantity of oxygen of a new catalyst OSmin, new, and a second map is established, the inputs of which are identical and the output of which is the maximum threshold OSmax, nine of the quantity of oxygen of a new catalyst.
  • These maps are established on the basis of a new catalyst in perfect condition, whose oxygen storage capacity OSCnew is known. The two maps are stored in a computer memory.
  • each value of said minimum threshold OSmin, nine (Qech, Tcat) is associated with a table of maximum voltage threshold values U'max depending on the temperature of the probe T'A and on the flow rate Qech.
  • each value deduces threshold maximum OSmax, nine (Qech, Tcat) is associated with a table of minimum voltage threshold values U'max depending on the temperature of the T'A probe and the flow rate Qech.
  • the adjustment device comprises a simple servo loop, comprising the upstream oxygen sensor 9 of the proportional type, intended for measuring the oxygen concentration of the exhaust gases from the upstream engine. catalyst 8.
  • This upstream probe 9 delivers a voltage signal LIA corresponding to a richness value RA.
  • This richness RA is compared with a richness setpoint CA in a comparator 14 which delivers the difference e1 between the richness RA estimated from the measured voltage LIA and the richness setpoint CA to follow.
  • This simple loop also includes a richness regulator 15, for example of the proportional-integral (“PI”) type which receives as input the value of the difference e1 and which provides at output the correction Te to be added to a duration of.
  • PI proportional-integral
  • each quantity of fuel is determined from an air quantity value Qair, for example measured by the flowmeter 5.
  • the device comprises a second servo loop comprising: the upstream oxygen sensor 9; means 17 for calculating the quantity of oxygen OS stored in the catalyst 8; comparison means 18 between said quantity of stored oxygen OS and an OSc oxygen stock setpoint; a second regulator 19, which is a regulator of the amount of oxygen stored; a second adder 20.
  • the richness setpoint CA of the single loop is delivered by the second adder 20.
  • the latter adds a basic richness setpoint, equal to 1, to a correction of the richness setpoint cA which is delivered by the second regulator 19 from the difference e2 between, on the one hand, the value of the quantity of oxygen stored OS in the catalyst, delivered by the calculation means 17, and on the other hand, the oxygen stock set point OSc, which is delivered by means specific to the invention which are detailed below.
  • Said setpoint OSc is subtracted from said quantity stored OS in comparator 18 which delivers said difference z2 to the second regulator 19
  • the second adder 20 supplies the richness setpoint value CA of the single loop as output.
  • the second regulator 19 is for example of the proportional-integral type. As a variant, it may have a transfer function such as that which is described in publication FR-A1 -3033364. More precisely, outside a range of deviation e2 comprising the value 0, the richness setpoint correction cA is saturated at a constant negative value below the deviation range and at a constant positive value above the range of deviation; within the range of deviation, the setpoint correction cA is a continuous function, increasing and refining by parts of the deviation e2.
  • the device comprises means 21 for determining the flow rate Qech of the exhaust gases, for example means which calculate the exhaust flow rate Qech as the sum of the intake air flow rate Qair and the fuel flow rate Qcarb ; means 11, 12 for determining the temperature of the catalyst Tcat; means 22 for determining a minimum threshold of quantity of oxygen OSmin and a maximum threshold of quantity of oxygen OSmax from said flow rate Qech and from said temperature Tact, and means 23 for calculating the quantity setpoint of oxygen OSc from said minimum and maximum thresholds OSmin, OSmax.
  • the exhaust gas flow rate is obtained as the sum of the air flow Qair measured by the air flow meter 5 and the fuel flow corresponding to the fuel injection time Ti.
  • the minimum and maximum threshold values OSmin, OSmax are deduced, for a flow rate Qech and a temperature Tcat given, from the minimum and maximum threshold values for the quantity of oxygen of the new catalyst OSmin, new, OSmax, new stored respectively in the first and in the second maps, by respectively multiplying said values by the aging factor V determined after starting the vehicle (or during the previous journey if we have not yet recalculated and updated the value of l 'OSC).
  • OSc OSmin + K x (OSmax - OSmin)
  • the coefficient K is strictly between 0 and 1, preferably between 0.25 and 0.75, for example substantially equal to 0.3.
  • the adjustment device further comprises means for resetting the value of the quantity of stored oxygen OS calculated by the calculation means 17. It comprises the downstream oxygen sensor 10, which delivers a signal of voltage U'A, the means 12 for determining the temperature of the probe T'A and the means for determining the flow rate Qech of the exhaust gases 21. It comprises means for comparing the voltage signal U'A with the threshold minimum voltage U'min and with the maximum voltage threshold U'max, which depend on the exhaust flow rate and the temperature of the T'A probe.
  • the calculation of the OS continues by the classical integral calculation method which was discussed above. However, if the voltage reaches the minimum voltage threshold U’min, the OS calculation is immediately reset to a value equal to the maximum oxygen quantity threshold OSmax, regardless of the result of the integral calculation. Likewise, if the voltage reaches the maximum voltage threshold U’max, the OS calculation is immediately reset to a value equal to the minimum oxygen quantity threshold OSmin, regardless of the result of the integral calculation.
  • the OS equals the oxygen storage capacity OSC.
  • the closed-loop richness control is immediately put into operation on the setpoint coming from the setpoint calculation means 23, and the OS decreases without falling below the minimum oxygen quantity threshold OSmin, nor then rising above the maximum oxygen quantity threshold OSmax, if the regulation works with normal speed.
  • this reset does not exclude the possibility of also resetting the calculation of the OS to the value of the oxygen storage capacity OSC after a fairly long lifting of the foot, or to the zero value after a sufficiently deep foot. long. It should also be noted that, in the event that the minimum threshold OSmin or the maximum threshold OSmax is reached periodically after each reset of the calculation, even though the motor is operating at a stabilized operating point and the setpoint of oxygen stock OSc is constant, a bias could be added or subtracted systematically to the richness signal RA from the upstream probe.
  • FIG. 4 illustrates the steps of the method according to the invention.
  • the method comprises an initialization step 100, in which the engine is started, the relative data with the new catalyst being stored in the computer: oxygen storage capacity of the new OSCnew catalyst; first and second maps of minimum and maximum oxygen quantity thresholds of the new catalyst OSmin, new, OSmax, new; tables of associated maximum and minimum voltage U'max, U'min thresholds.
  • the method itself continues with a step 200 for determining the current value of the oxygen storage capacity OSC, which occurs as soon as possible after starting the engine, during the first lifting of the foot by the driver of the vehicle, then by a step of calculating the aging factor V. It then continues with a step of updating the first and second mapping, in which the aging factor V is applied. At this step, the OSc oxygen stock setpoint.
  • the method then comprises a series of iterative steps 400 to 1500.
  • step 400 the voltage LIA delivered by the upstream probe 9 is measured and a value for the upstream richness RA is deduced.
  • step 500 the voltage U'A delivered by the downstream probe 10 is measured.
  • step 600 the value of the exhaust flow rate Qech, of the temperature of the downstream probe T'A and of the catalyst temperature Tcat.
  • step 700 the respective values of the minimum voltage threshold U’min and the maximum voltage threshold U’max corresponding to the flow rate Qech and temperature values of the downstream probe T’A are deduced.
  • the method continues with a first test step 800 in which said voltage U'A is compared with the maximum voltage threshold U'max. As long as said voltage is strictly below said threshold, the method directs towards a second test step 900. Otherwise, that is to say as soon as said voltage becomes greater than or equal to said threshold, the calculated value of the OS is reinitialized. to the minimum threshold value of oxygen quantity OSmin (step 1000).
  • said voltage I l is compared with the minimum voltage threshold U'min.
  • the method directs towards a step of integral calculation 1100 of the quantity of oxygen stored as explained above. Otherwise, that is to say as soon as said voltage becomes less than or equal to said threshold, the calculated value of the OS is reset to the maximum threshold value of the quantity of oxygen OSmax (step 1200).
  • the method continues with a step of determining 1300 the OSc oxygen stock setpoint corresponding to the value of the exhaust gas flow rate Qech and the temperature of the catalyst Tcat.
  • step 1400 the value of the error e2 is calculated between the calculated value of the OS resulting from the integral calculation step 1100, or where appropriate from one of the reset steps 1000, 1200, and the OSc setpoint.
  • step 1500 the value of the richness set point correction cA to be added to the stoichiometric value is determined to obtain the richness set point value CA to be adjusted in a closed loop.
  • step 1600 the fuel injection time correction value Te to be added to a basic fuel injection time ti (which corresponds to the stoichiometric richness) is determined in order to obtain a total injection time of Ti fuel in the engine.
  • the method ends (step 1700) when the engine is stopped.

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Abstract

A method is proposed for adjusting richness in an internal combustion engine equipped with a catalytic converter. The richness is adjusted by a first closed-loop controller to a setpoint (Cλ) which is continuously corrected by a second controller depending on the deviations between a calculated oxygen quantity value (OS) and an oxygen store setpoint value (OSc). The setpoint (OSc) is defined, for each value of the gas flow rate (Qech) crossing the catalytic converter and of the temperature (Tcat) of said catalytic converter, within a range between a minimum and a maximum oxygen quantity threshold (OSmin, OSmax); when these thresholds are exceeded this corresponds, respectively, to an onset of a leakage of carbon monoxide or nitrogen oxides.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
TITRE : PROCEDE DE REGLAGE DE LA RICHESSE D’UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A ALLUMAGE COMMANDE TITLE: PROCESS FOR ADJUSTING THE RICHNESS OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH CONTROL IGNITION
Domaine technique de l’invention Technical field of the invention
La présente invention concerne un procédé de réglage de la richesse d’un moteur à combustion interne. Elle concerne plus précisément un procédé de réglage de la richesse du mélange air-carburant dans un moteur du type à allumage commandé, dans lequel on règle en boucle fermée, sur une valeur de consigne, la quantité d’oxygène stockée dans un catalyseur trois voies du moteur. The present invention relates to a method for adjusting the richness of an internal combustion engine. It relates more precisely to a method for adjusting the richness of the air-fuel mixture in an engine of the spark-ignition type, in which the quantity of oxygen stored in a three-way catalyst is adjusted in a closed loop, to a set value. of the motor.
Etat de la technique State of the art
Dans un moteur à combustion interne, le réglage de la richesse, c’est-à-dire le réglage du rapport entre la quantité de carburant injectée et la quantité d’air admise dans le moteur, ramené aux proportions stoechiométriques, est destiné à asservir la richesse du mélange à une richesse de consigne qui peut être variable en fonction des conditions de fonctionnement du moteur, notamment le régime et la charge. In an internal combustion engine, the adjustment of the richness, that is to say the adjustment of the ratio between the quantity of fuel injected and the quantity of air admitted into the engine, reduced to stoichiometric proportions, is intended to control the richness of the mixture to a setpoint richness which can be variable according to the operating conditions of the engine, in particular the speed and the load.
Dans le cas d’un moteur du type à allumage commandé, fonctionnant notamment à l’essence, l’allumage et l’injection de carburant sont souvent contrôlés électroniquement par un calculateur du moteur pour fonctionner de manière classique à richesse 1 sur la plupart des points de fonctionnement, c’est-à-dire dans les proportions stœchiométriques, selon lesquelles la quantité d’oxygène contenue dans le mélange air- carburant est exactement égale à la quantité théoriquement nécessaire pour que le carburant soit entièrement brûlé. In the case of an engine of the spark-ignition type, operating in particular on gasoline, the ignition and the fuel injection are often controlled electronically by an engine computer in order to operate conventionally at richness 1 on most vehicles. operating points, that is to say in stoichiometric proportions, according to which the quantity of oxygen contained in the air-fuel mixture is exactly equal to the quantity theoretically necessary for the fuel to be completely burnt.
Un catalyseur trois voies est généralement monté à l’échappement du moteur pour assurer le traitement des gaz de combustion du moteur avant qu’ils ne soient évacués dans l’atmosphère extérieure. Un tel catalyseur permet d’oxyder au moins une partie des hydrocarbures imbrûlés (HC) et du monoxyde de de carbone (CO), et de réduire au moins une partie des oxydes d’azote (NOx) qui sont émis dans les gaz de combustion du moteur. On peut définir l’efficacité du catalyseur comme le rendement de la réaction de traitement des polluants des gaz (HC, CO, NOx). A three-way catalyst is generally fitted to the engine exhaust to ensure the treatment of the engine combustion gases before they are evacuated into the outside atmosphere. Such a catalyst makes it possible to oxidize at least part of the unburnt hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO), and to reduce at least part of the nitrogen oxides (NOx) which are emitted in the gases of engine combustion. The efficiency of the catalyst can be defined as the efficiency of the reaction for treating pollutants in gases (HC, CO, NOx).
Un exemple bien connu de procédé de réglage de la richesse consiste à prévoir une boucle d’asservissement comprenant une sonde à oxygène montée en amont du catalyseur (dans le sens de circulation des gaz). Un signal de sortie de la sonde, généralement une tension, qui est représentatif de la richesse, est soustrait à une valeur de consigne, qui correspond à une valeur de richesse égale à 1 . Le signal d’erreur, égal à la différence entre la tension de consigne et la tension mesurée, est ensuite comparé dans un comparateur binaire. Lorsque la tension de consigne est supérieure à la tension de sortie de la sonde, on enrichit le mélange air-carburant grâce à un régulateur, généralement de type proportionnel-intégral (PI), qui reçoit en entrée le signal d’erreur et qui délivre en sortie une correction de durée d’injection de carburant à ajouter à une durée d’injection de base, pour déterminer la durée d’injection de carburant à appliquer afin d’obtenir la richesse du mélange à introduire dans le moteur, compte tenu de la quantité d’air. La durée d’injection de base est augmentée d’un terme proportionnel et d’un terme intégral. A well-known example of a richness adjustment method consists in providing a control loop comprising an oxygen sensor mounted upstream of the catalyst (in the direction of gas flow). An output signal from the sensor, generally a voltage, which is representative of the richness, is subtracted from a setpoint value, which corresponds to a richness value equal to 1. The error signal, equal to the difference between the setpoint voltage and the measured voltage, is then compared in a binary comparator. When the setpoint voltage is greater than the output voltage of the sensor, the air-fuel mixture is enriched using a regulator, generally of the proportional-integral (PI) type, which receives the error signal as input and which delivers at the output, a fuel injection duration correction to be added to a base injection duration, to determine the fuel injection duration to be applied in order to obtain the richness of the mixture to be introduced into the engine, taking into account the amount of air. The basic injection duration is increased by a proportional term and an integral term.
On connaît ensuite, historiquement, plusieurs procédés de réglage de la richesse, qui visent à perfectionner le réglage de richesse obtenu par une telle simple boucle d’asservissement, afin d’augmenter notamment l’efficacité de traitement des NOx, qui peut être dégradée lors de certaines conditions de fonctionnement du moteur. Ces procédés visent à ajuster la quantité d’oxygène stockée dans le catalyseur. Then, historically, several richness adjustment methods are known, which aim to improve the richness adjustment obtained by such a simple control loop, in order in particular to increase the efficiency of the treatment of NOx, which can be degraded during certain engine operating conditions. These processes aim to adjust the amount of oxygen stored in the catalyst.
On connaît notamment de la publication FR-A1 -3033364 un procédé de réglage de la richesse du mélange air-carburant dans un moteur à combustion interne, à allumage et injection de carburant contrôlés par un calculateur, et associé à un catalyseur à l’échappement, le procédé comprenant : In particular, publication FR-A1 -3033364 discloses a method for adjusting the richness of the air-fuel mixture in an internal combustion engine, with ignition and fuel injection controlled by a computer, and associated with an exhaust catalyst. , the method comprising:
-Une étape au cours de laquelle on détermine la richesse du mélange admis dans le moteur à partir d’une sonde à oxygène proportionnelle amont du catalyseur,-A step during which the richness of the mixture admitted into the engine is determined from a proportional oxygen sensor upstream of the catalyst,
-Une étape au cours de laquelle on calcule la quantité d’oxygène stockée (ou : OS, de l’acronyme anglais pour : Oxygen Storage) dans le catalyseur, -Une étape au cours de laquelle on détermine une consigne de stock d’oxygène à partir de la capacité de stockage en oxygène (ou : OSC, de l’acronyme anglais pour : Oxygen Storage Capacity) du catalyseur, -A step during which we calculate the quantity of oxygen stored (or: OS, from the acronym for: Oxygen Storage) in the catalyst, -A step during which an oxygen stock set point is determined from the oxygen storage capacity (or: OSC, from the acronym for: Oxygen Storage Capacity) of the catalyst,
-Une étape de régulation de la quantité d’oxygène stockée selon la consigne de stock d’oxygène, qui délivre, en fonction de l’écart entre la quantité d’oxygène stockée et la consigne de stock d’oxygène, une valeur de correction de consigne de richesse à ajouter à une consigne de richesse de base stoechiométrique pour déterminer une valeur de consigne de richesse, et, -A step of regulating the quantity of oxygen stored according to the oxygen stock setpoint, which delivers, as a function of the difference between the quantity of oxygen stored and the oxygen stock setpoint, a correction value richness setpoint to be added to a stoichiometric base richness setpoint to determine a richness setpoint value, and,
-Une étape de régulation de la richesse, déterminée à partir de la sonde, selon la valeur de consigne de richesse, qui délivre, en fonction de l’écart entre la richesse déterminée à partir de la sonde et la valeur de consigne de richesse, une correction de durée d’injection de carburant à ajouter à une durée d’injection de base, pour déterminer la durée d’injection de carburant à appliquer afin d’obtenir la richesse du mélange à introduire dans le moteur. - A richness regulation step, determined from the probe, according to the richness setpoint value, which delivers, according to the difference between the richness determined from the probe and the richness setpoint value, a fuel injection duration correction to be added to a base injection duration, to determine the fuel injection duration to be applied in order to obtain the richness of the mixture to be introduced into the engine.
Selon cette publication, la consigne de stock d’oxygène est égale à un pourcentage de la capacité de stockage en oxygène, par exemple 70%. According to this publication, the oxygen stock setpoint is equal to a percentage of the oxygen storage capacity, for example 70%.
On connaît aussi de la publication US005293740A un procédé de réglage de la richesse dans lequel la quantité d’oxygène stockée dans un catalyseur du moteur fait aussi l’objet d’une régulation autour d’une consigne de stock d’oxygène. Selon cette publication, la consigne de stock d’oxygène est égale à un pourcentage de la capacité de stockage en oxygène, par exemple 50%. Also known from the publication US005293740A is a richness adjustment method in which the quantity of oxygen stored in an engine catalyst is also subject to regulation around an oxygen stock setpoint. According to this publication, the oxygen stock setpoint is equal to a percentage of the oxygen storage capacity, for example 50%.
Ces procédés dans lesquels la richesse est réglée de manière à obtenir une régulation de la quantité d’oxygène stockée dans le catalyseur autour d’une valeur de consigne manquent toutefois de précision et ne permettent pas de maximiser l’efficacité de traitement des polluants. These processes in which the richness is adjusted so as to obtain a regulation of the quantity of oxygen stored in the catalyst around a set value, however, lack precision and do not make it possible to maximize the efficiency of the treatment of pollutants.
Par exemple, en ce qui concerne FR-A1 -3033364, il est prévu de déterminer la capacité de stockage en oxygène du moteur (ou OSC, de l’acronyme anglais pour : Oxygen Storage Capacity) après chaque démarrage du moteur, en provoquant une transition d’un mode de fonctionnement pauvre avec une richesse nulle correspondant à une coupure d’injection qui fait saturer le catalyseur en oxygène, vers un mode de fonctionnement à richesse strictement supérieure à 1 qui permet de vider le catalyseur de son oxygène. For example, with regard to FR-A1 -3033364, it is planned to determine the oxygen storage capacity of the engine (or OSC, from the acronym for: Oxygen Storage Capacity) after each engine start, causing a transition from a lean operating mode with zero richness corresponding to an injection cut-off which saturates the catalyst with oxygen, to an operating mode with a richness strictly greater than 1 which makes it possible to empty the catalyst of its oxygen.
La capacité de stockage en oxygène OSC est calculée comme une intégrale temporelle du produit du débit des gaz d’échappement ; du taux d’oxygène dans l’air ; et, d’un facteur qui est égal à 1 moins la valeur de la richesse mesurée par la sonde amont. The OSC oxygen storage capacity is calculated as a time integral of the product of the exhaust gas flow rate; the level of oxygen in the air; and, by a factor which is equal to 1 minus the value of the richness measured by the upstream probe.
Le calcul intégral commence lors du basculement du signal d’une sonde à oxygène aval du catalyseur vers une valeur basse, indiquant un début de saturation du catalyseur en oxygène, et il se termine lors du basculement du signal de la sonde à oxygène aval vers une valeur haute, indiquant l’approche de la vidange en oxygène du catalyseur. The integral calculation begins when the signal from an oxygen sensor downstream of the catalyst switches to a low value, indicating the start of saturation of the catalyst with oxygen, and ends when the signal from the oxygen sensor downstream to a high value, indicating the approach of the catalyst oxygen drain.
Ce calcul de la capacité de stockage en oxygène permet de mettre à jour la valeur de l’OSC en tenant compte du vieillissement du catalyseur et d’éventuelles défaillances, mais il n’est pas réactualisé entre deux démarrages du moteur, et ne tient donc pas compte du fait que l’OSC d’un catalyseur évolue constamment entre deux démarrages, en fonction des conditions de fonctionnement du moteur, notamment du débit des gaz traversant le catalyseur et de la température régnant dans le catalyseur. La consigne de stock d’oxygène, qui est égale à 70% de cette valeur d’OSC prédéterminée lors du démarrage précédent du moteur, reste donc fixe entre deux démarrages et ne permet pas un traitement optimal des polluants lorsque le point de fonctionnement du moteur évolue au cours d’un trajet du véhicule. This calculation of the oxygen storage capacity makes it possible to update the OSC value taking into account the aging of the catalyst and any failures, but it is not updated between two engine starts, and therefore does not take into account. not take into account the fact that the OSC of a catalyst changes constantly between two starts, as a function of the operating conditions of the engine, in particular of the flow of gases passing through the catalyst and of the temperature prevailing in the catalyst. The oxygen stock setpoint, which is equal to 70% of this predetermined OSC value during the previous start of the engine, therefore remains fixed between two starts and does not allow optimal treatment of the pollutants when the operating point of the engine evolves during a journey of the vehicle.
Le procédé de réglage selon cette publication présente en outre un autre défaut de précision, plus précisément de dérive du réglage, lié à la détermination et à la réinitialisation de l’OS. En effet, La valeur courante de la quantité d’oxygène stockée dans le catalyseur OS est calculée comme la somme d’une valeur initiale et d’une intégrale temporelle du débit des gaz d’échappement, du taux d’oxygène dans l’air, et d’un facteur qui est égal à 1 moins la valeur de la richesse mesurée par la sonde amont. La valeur initiale est par exemple égale à la valeur de l’OSC calculée après le démarrage du moteur comme indiqué plus haut, ou la précédente valeur d’OSC qui a été déterminée. Le calcul intégral de chaque valeur courante de l’OS débute alors à ce moment d’initialisation et se termine à chaque instant courant. The adjustment method according to this publication also has another precision defect, more precisely adjustment drift, linked to the determination and to the reinitialization of the OS. Indeed, the current value of the quantity of oxygen stored in the OS catalyst is calculated as the sum of an initial value and a time integral of the flow rate of the exhaust gases, of the rate of oxygen in the air , and a factor which is equal to 1 minus the value of the richness measured by the upstream probe. The initial value is for example equal to the value of the OSC calculated after starting the engine as indicated above, or the previous value of OSC which was determined. The calculation integral of each current value of the OS then begins at this initialization moment and ends at each current instant.
D’une manière concrète, le calcul intégral est réalisé de manière itérative par pas de temps. Pour obtenir la valeur de l’intégrale à un instant donné, séparé de l’instant précédent d’une durée égale au pas de temps considéré, on ajoute à la valeur de l’intégrale au pas de temps précédent, une valeur qui est égal au produit du débit des gaz d’échappement à l’instant précédent, du taux massique d’oxygène dans l’air, d’un facteur qui est égal à 1 moins la valeur de richesse mesurée par la sonde amont à l’instant précédent, et du pas de temps. On obtient ainsi une valeur approchée, un calcul intégral stricto sensu ne pouvant pas être réalisé. Concretely, the integral calculus is performed iteratively by time step. To obtain the value of the integral at a given time, separated from the previous time by a duration equal to the time step considered, one adds to the value of the integral at the previous time step, a value which is equal to the product of the exhaust gas flow rate at the previous instant, of the mass rate of oxygen in the air, by a factor which is equal to 1 minus the richness value measured by the upstream probe at the previous instant , and the time step. We thus obtain an approximate value, an integral computation stricto sensu not being able to be carried out.
On comprend de ce qui précède que le calcul ainsi réalisé présente un risque de s’écarter plus ou moins rapidement de la valeur réelle de la quantité d’oxygène stockée : en effet, d’une part les erreurs et arrondis de calcul se cumulent, et d’autre part, la sonde à oxygène amont peut donner des mesures légèrement erronées (mesure d’une richesse trop riche ou trop pauvre par rapport à la réalité). Le réglage de la richesse se faisant sur la base d’un signal d’erreur égal à la différence entre la consigne de stock d’oxygène et la valeur calculée de la quantité d’oxygène stockée, un calcul erroné de cette quantité a pour effet de fausser le réglage de la richesse. Cela peut conduire, soit à un réglage trop riche qui vide le catalyseur de son oxygène, ce qui est néfaste au traitement du monoxyde de carbone essentiellement, soit à un réglage trop pauvre qui remplit le catalyseur d’oxygène, ce qui est néfaste au traitement des oxydes d’azote. It will be understood from the above that the calculation thus carried out presents a risk of deviating more or less rapidly from the real value of the quantity of oxygen stored: in fact, on the one hand, the calculation errors and rounding accumulate, and on the other hand, the upstream oxygen sensor can give slightly erroneous measurements (measurement of a richness too rich or too poor compared to reality). The richness adjustment being made on the basis of an error signal equal to the difference between the oxygen stock setpoint and the calculated value of the quantity of oxygen stored, an incorrect calculation of this quantity has the effect of to distort the richness adjustment. This can lead either to a setting that is too rich which empties the catalyst of its oxygen, which is detrimental to the treatment of carbon monoxide essentially, or to a setting that is too lean which fills the catalyst with oxygen, which is detrimental to the treatment. nitrogen oxides.
Le procédé objet de la publication US005293740A présente les mêmes défauts : Notamment, il est précisé que dans un mode de réalisation simplifié, la capacité de stockage en oxygène OSC est considérée comme constante, et il est aussi indiqué que le calcul de la capacité de stockage en oxygène OSC peut avantageusement être actualisé de manière continue par une méthode d’adaptation, qui se déroule de préférence à l’aide d’une sonde à oxygène aval qui indique que le catalyseur est plein ou vide d’oxygène. On comprend qu’il s’agit d’une méthode très similaire à celle qui est divulguée dans la publication FR-A1 -3033364. Il n’est pas davantage prévu de mettre à jour la valeur de l’OSC de manière continue en fonction des conditions de fonctionnement courantes du moteur. The method that is the subject of the publication US005293740A has the same defects: In particular, it is specified that in a simplified embodiment, the oxygen storage capacity OSC is considered to be constant, and it is also indicated that the calculation of the storage capacity OSC oxygen can advantageously be continuously updated by an adaptation method, which preferably takes place using a downstream oxygen sensor which indicates that the catalyst is full or empty of oxygen. It will be understood that this is a method very similar to that which is disclosed in the publication FR-A1 -3033364. There are also no plans to update continuously updates the OSC value based on current engine operating conditions.
Présentation de l’invention Presentation of the invention
La présente invention vise à remédier à ces défauts des procédés connus de réglage de la richesse du mélange air-carburant dans les moteurs à allumage commandé, dans lesquels la quantité d’oxygène stockée est régulée autour d’une consigne de stock d’oxygène. The present invention aims to remedy these shortcomings of the known methods of adjusting the richness of the air-fuel mixture in spark-ignition engines, in which the quantity of oxygen stored is regulated around an oxygen stock setpoint.
Elle propose pour cela un dispositif de réglage de la richesse du mélange air- carburant dans un moteur à combustion interne, à allumage et à injection contrôlés par un calculateur, comprenant une première boucle d’asservissement comportant : For this, it proposes a device for adjusting the richness of the air-fuel mixture in an internal combustion engine, with ignition and injection controlled by a computer, comprising a first servo loop comprising:
-une première sonde à oxygène proportionnelle de mesure de la concentration en oxygène des gaz d’échappement du moteur en amont du catalyseur, à partir de laquelle le calculateur détermine la richesse du mélange admis dans le moteur ; -a first proportional oxygen sensor for measuring the oxygen concentration in the engine exhaust gases upstream of the catalyst, from which the computer determines the richness of the mixture admitted into the engine;
-un premier régulateur de la richesse calculée à partir de ladite sonde amont selon une consigne de richesse, qui délivre une correction à ajouter à une durée d’injection de carburant de base pour obtenir la durée d’injection de carburant à appliquer afin d’obtenir la richesse du mélange à introduire dans le moteur ; a first richness regulator calculated from said upstream sensor according to a richness setpoint, which delivers a correction to be added to a basic fuel injection duration to obtain the fuel injection duration to be applied in order to obtain the richness of the mixture to be introduced into the engine;
, le dispositif comprenant en outre une deuxième boucle d’asservissement qui asservit la consigne de richesse de la première boucle d’asservissement à la régulation de la quantité d’oxygène stockée dans le catalyseur, ladite deuxième boucle comportant : , the device further comprising a second servo loop which slaves the richness setpoint of the first servo loop to the regulation of the quantity of oxygen stored in the catalyst, said second loop comprising:
-des moyens de calcul de ladite quantité d’oxygène stockée dans le catalyseur ;-means for calculating said quantity of oxygen stored in the catalyst;
-un deuxième régulateur pour la régulation de ladite quantité d’oxygène stockée selon une consigne de stock d’oxygène, qui délivre une correction de consigne de richesse à ajouter à une consigne de richesse de base stoechiométrique pour obtenir ladite consigne de richesse. a second regulator for regulating said quantity of oxygen stored according to an oxygen stock setpoint, which delivers a richness setpoint correction to be added to a stoichiometric base richness setpoint to obtain said richness setpoint.
La principale caractéristique du dispositif selon l’invention est qu’il comprend en outre : -des moyens de détermination du débit des gaz d’échappement traversant le catalyseur ; The main characteristic of the device according to the invention is that it further comprises: means for determining the flow rate of the exhaust gases passing through the catalyst;
-des moyens de détermination de la température des gaz d’échappement ;-means for determining the temperature of the exhaust gases;
-des moyens de détermination d’un seuil minimal de quantité d’oxygène et d’un seuil maximal de quantité d’oxygène en fonction dudit débit et de ladite température, correspondant respectivement à un début de fuites de monoxyde de carbone et à un début de fuites d’oxydes d’azote à l’aval du catalyseur ; et, means for determining a minimum threshold for the quantity of oxygen and a maximum threshold for the quantity of oxygen as a function of said flow rate and of said temperature, corresponding respectively to an onset of carbon monoxide leaks and to an onset nitrogen oxides leaks downstream of the catalyst; and,
-des moyens de détermination de ladite consigne de stock d’oxygène à l’intérieur d’une plage comprise entre ledit seuil minimal et ledit seuil maximal de quantité d’oxygène. -means for determining said oxygen stock setpoint within a range between said minimum threshold and said maximum oxygen quantity threshold.
L’invention propose aussi un procédé de réglage de la richesse du mélange air- carburant dans un moteur à combustion interne, à allumage et à injection contrôlés par un calculateur, et associé à un catalyseur à l’échappement, comprenant : The invention also proposes a method for adjusting the richness of the air-fuel mixture in an internal combustion engine, with ignition and injection controlled by a computer, and associated with an exhaust catalyst, comprising:
-une étape au cours de laquelle on détermine la richesse du mélange admis dans le moteur à partir d’une sonde à oxygène proportionnelle amont du catalyseur ; -a step during which the richness of the mixture admitted into the engine is determined from a proportional oxygen sensor upstream of the catalyst;
-une étape au cours de laquelle on régule la richesse calculée à partir de ladite sonde amont selon une consigne de richesse, et on délivre une correction de temps d’injection de carburant à ajouter à une durée d’injection de carburant de base pour déterminer la durée d’injection de carburant à appliquer afin d’obtenir la richesse du mélange à introduire dans le moteur ; a step during which the richness calculated from said upstream probe is regulated according to a richness setpoint, and a fuel injection time correction is delivered to be added to a basic fuel injection time to determine the duration of fuel injection to be applied in order to obtain the richness of the mixture to be introduced into the engine;
-une étape de calcul d’une quantité d’oxygène stockée dans le catalyseur ;-a step of calculating an amount of oxygen stored in the catalyst;
-une étape de détermination d’une consigne de stock d’oxygène ; et, -a step of determining an oxygen stock setpoint; and,
-une étape de régulation de ladite quantité d’oxygène stockée selon ladite consigne de stock d’oxygène, qui délivre une correction de consigne de richesse à ajouter à une consigne de richesse de base stoechiométrique pour obtenir ladite consigne de richesse. a step of regulating said quantity of oxygen stored according to said oxygen stock setpoint, which delivers a richness setpoint correction to be added to a stoichiometric base richness setpoint to obtain said richness setpoint.
La principale caractéristique du procédé selon l’invention est qu’il comprend en outre : -une étape au cours de laquelle on détermine le débit des gaz d’échappement traversant le catalyseur ; The main characteristic of the method according to the invention is that it further comprises: a step during which the flow rate of the exhaust gases passing through the catalyst is determined;
-une étape au cours de laquelle on détermine la température des gaz d’échappement ; -a step during which the temperature of the exhaust gases is determined;
-une étape au cours de laquelle on détermine un seuil minimal de quantité d’oxygène et un seuil maximal de quantité d’oxygène en fonction dudit débit et de ladite température, correspondant respectivement à un début de fuites de monoxyde de carbone et à un début de fuites d’oxydes d’azote à l’aval du catalyseur ; et, a step during which a minimum threshold for the quantity of oxygen and a maximum threshold for the quantity of oxygen is determined as a function of said flow rate and of said temperature, corresponding respectively to the start of carbon monoxide leaks and to a start nitrogen oxides leaks downstream of the catalyst; and,
-une étape au cours de laquelle on détermine ladite consigne de stock d’oxygène à l’intérieur d’une plage comprise entre ledit seuil minimal et ledit seuil maximal de quantité d’oxygène. a step during which said oxygen stock setpoint is determined within a range between said minimum threshold and said maximum oxygen quantity threshold.
Brève description des figures Brief description of the figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention, à l’appui des figures annexées, dans lesquelles : Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the following description of a non-limiting embodiment of the invention, in support of the appended figures, in which:
[Fig. 1] est une vue schématique d’un dispositif de motorisation apte à la mise en œuvre du procédé selon l’invention. [Fig. 1] is a schematic view of a motorization device suitable for implementing the method according to the invention.
[Fig. 2] est une vue schématique du catalyseur trois voies de la figure 1 associé à des sondes à oxygène amont et aval. [Fig. 2] is a schematic view of the three-way catalyst of FIG. 1 associated with upstream and downstream oxygen sensors.
[Fig. 3] est une vue qui représente schématiquement un dispositif de réglage de la richesse selon l’invention. [Fig. 3] is a view which schematically shows a richness adjustment device according to the invention.
[Fig. 4] est un logigramme des étapes d’un mode de réalisation du procédé selon l’invention. [Fig. 4] is a flowchart of the steps of an embodiment of the method according to the invention.
Description détaillée des fiqures Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. Detailed description of the fiqures In the description which follows, identical reference numerals denote identical parts or having similar functions.
Sur la figure 1 , on a représenté un dispositif de motorisation 1 apte à la mise en œuvre du procédé selon l’invention. Le dispositif comprend un moteur à combustion interne 2 du type à allumage commandé (fonctionnant notamment à l’essence), par exemple à injection directe, grâce à des injecteurs de carburant (non représentés) aptes à injecter le carburant dans les différents cylindres du moteur. Il peut s’agir d’un moteur à aspiration naturelle ou suralimenté. Il peut encore présenter d’autres particularités non représentées, comme par exemple être associé à au moins un circuit de recirculation partielle des gaz d’échappement à l’admission, sans nuire à la généralité de l’invention. Sur cet exemple illustré par la figure 1 , le moteur se présente sous la forme d’un moteur à quatre cylindres en ligne. In Figure 1, there is shown a motorization device 1 suitable for implementing the method according to the invention. The device comprises an internal combustion engine 2 of the type with controlled ignition (operating in particular on gasoline), for example with direct injection, by means of fuel injectors (not shown) capable of injecting the fuel into the various cylinders of the engine. . It can be a naturally aspirated or supercharged engine. It may also have other features that are not shown, such as being associated with at least one circuit for partial recirculation of the exhaust gases at the intake, without harming the generality of the invention. In this example illustrated in Figure 1, the engine is in the form of a four-cylinder in-line engine.
Pour la combustion du carburant dans Le moteur aspire de l’air dans l’atmosphère extérieure, qui pénètre dans un circuit d’admission d’air du moteur dans le sens de la flèche A. S’agissant d’un moteur à allumage commandé, la quantité (débit massique) d’air Qair pénétrant dans le moteur est dosée grâce à une vanne 4, ou boîtier- papillon 4, du moteur. Le circuit d’admission d’air comprend des moyens de détermination 5 de la quantité d’air admise dans le moteur, qui se présentent ici sous la forme d’un débitmètre 5. En variante classique, il est aussi possible de déterminer la quantité d’air à partir d’une mesure de la pression Pcoll et de température Tcoll dans un répartiteur 6, ou collecteur d’admission 6 du moteur, du régime N du moteur et d’une valeur de rendement de remplissage qrempl du moteur. Par rendement de remplissage, on entend de manière connue le rapport de la quantité d’air qui pénètre réellement dans les cylindres du moteur, divisée par la quantité d’air qui peut théoriquement y pénétrer. For the combustion of fuel in The engine draws air from the outside atmosphere, which enters an air intake circuit of the engine in the direction of arrow A. In the case of a positive-ignition engine , the quantity (mass flow) of air Qair entering the engine is metered by means of a valve 4, or throttle body 4, of the engine. The air intake circuit comprises means 5 for determining the quantity of air admitted into the engine, which are here in the form of a flowmeter 5. In a conventional variant, it is also possible to determine the quantity. air from a measurement of the pressure Pcoll and temperature Tcoll in a distributor 6, or intake manifold 6 of the engine, of the engine speed N and of a filling efficiency value qrepl of the engine. By filling efficiency is understood in a known manner the ratio of the quantity of air which actually enters the cylinders of the engine, divided by the quantity of air which can theoretically enter them.
Les gaz de combustion du moteur sont évacués dans l’atmosphère extérieure par l’intermédiaire d’un circuit d’échappement 7 du moteur, dans le sens de la flèche G. Le circuit d’échappement comprend un catalyseur trois voies (ou TWC pour : Three Way Catalyst) qui est apte à traiter dans une certaine proportion les molécules polluantes d’e monoxyde de carbone (CO), d’hydrocarbures imbrûlés (HC) et d’oxydes d’azote (NOx) contenues dans les gaz de combustion du moteur, avant que ces derniers ne soient rejetés dans l’atmosphère extérieure. Le circuit d’échappement peut comporter des dispositifs de dépollution supplémentaires non représentés, par exemple un filtre à particules, qui ne rentrent pas dans le cadre de l’invention. The combustion gases of the engine are evacuated into the external atmosphere via an exhaust circuit 7 of the engine, in the direction of arrow G. The exhaust circuit comprises a three-way catalyst (or TWC for : Three Way Catalyst) which is able to treat a certain proportion of the polluting molecules of carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons (HC) and nitrogen oxides (NOx) contained in the combustion gases of the engine, before they are released into the outside atmosphere. The exhaust circuit may include additional pollution control devices not shown, for example a particulate filter, which do not come within the scope of the invention.
Le catalyseur 8 est associé, pour le réglage de la richesse du mélange air- carburant admis dans le moteur selon l’invention, à une sonde à oxygène amont 9, c’est- à-dire une sonde à oxygène montée à l’entrée du catalyseur, dans le sens de circulation des gaz de combustion, et à une sonde à oxygène aval 10, c’est-à-dire à une sonde à oxygène montée à la sortie du catalyseur, dans le sens de circulation des gaz de combustion. La sonde à oxygène amont 9 est du type proportionnel et la sonde à oxygène aval 10 est du type binaire (sans exclure toutefois la possibilité d’une sonde proportionnelle, une telle sonde n’étant pas indispensable néanmoins à la mise en oeuvre de l’invention). The catalyst 8 is associated, for adjusting the richness of the air-fuel mixture admitted into the engine according to the invention, with an upstream oxygen sensor 9, that is to say an oxygen sensor mounted at the inlet. of the catalyst, in the direction of flow of the combustion gases, and to a downstream oxygen sensor 10, that is to say to an oxygen sensor mounted at the outlet of the catalyst, in the direction of flow of the combustion gases . The upstream oxygen probe 9 is of the proportional type and the downstream oxygen probe 10 is of the binary type (without however excluding the possibility of a proportional probe, such a probe not nevertheless being essential for the implementation of the invention).
En outre, pour la mise en oeuvre du procédé de réglage de la richesse selon l’invention, le dispositif de motorisation comprend des moyens de détermination d’une valeur de la température Tcat du catalyseur, et des moyens de détermination d’une valeur de la température T’A de la sonde à oxygène aval 10. In addition, for the implementation of the richness adjustment method according to the invention, the motorization device comprises means for determining a value of the temperature Tcat of the catalyst, and means for determining a value of the temperature T'A of the downstream oxygen sensor 10.
Les moyens de détermination de la température du catalyseur Tcat peuvent se présenter dans un mode simplifié sous la forme d’un capteur de température amont 11 du catalyseur, ou d’un capteur de température aval 12 du catalyseur, ou de l’ensemble des deux capteurs amont 11 et aval 12 et de moyens de calcul à partir desquels on détermine la température du catalyseur Tcat comme la moyenne de la température amont et de la température aval. Il peut s’agir aussi d’un modèle plus sophistiqué d’estimation de la température du catalyseur à partir de la température amont du catalyseur et d’un historique du point de fonctionnement du moteur (régime et charge notamment). D’autres variantes sont possibles sans nuire à la généralité de l’invention. The means for determining the temperature of the catalyst Tcat can be in a simplified mode in the form of an upstream temperature sensor 11 of the catalyst, or of a downstream temperature sensor 12 of the catalyst, or of both. upstream 11 and downstream 12 sensors and calculation means from which the temperature of the catalyst Tcat is determined as the average of the upstream temperature and the downstream temperature. It can also be a more sophisticated model for estimating the temperature of the catalyst from the temperature upstream of the catalyst and from a history of the engine operating point (speed and load in particular). Other variations are possible without affecting the generality of the invention.
Les moyens de détermination de la température T’A de la sonde à oxygène avalThe means for determining the temperature T'A of the downstream oxygen sensor
10 peuvent être, comme il est représenté sur la figure 1 , un capteur de température aval 12 du catalyseur situé à proximité immédiate de la sonde. En variante non représentée,10 can be, as shown in Figure 1, a downstream temperature sensor 12 of the catalyst located in the immediate vicinity of the probe. In a variant not shown,
11 peut s’agir d’un capteur de température spécifique. Un système électronique de commande 13 du moteur, ou calculateur 13, permet de déterminer une quantité (débit) de carburant Qcarb à injecter dans le moteur pour que la richesse du mélange soit la plus proche d’une valeur de consigne de richesse donnée. Il est aussi possible au calculateur 13 de déterminer un temps d’injection T, du carburant qui correspond à la quantité Qcarb à injecter. It may be a specific temperature sensor. An electronic engine control system 13, or computer 13, makes it possible to determine a quantity (flow) of fuel Qcarb to be injected into the engine so that the richness of the mixture is closest to a given richness setpoint value. It is also possible for the computer 13 to determine an injection time T, of the fuel which corresponds to the quantity Qcarb to be injected.
Pour cela, il convient de fournir au calculateur 13 des informations et des paramètres tels que la quantité d’air Qair admise dans le moteur et une information représentative de la richesse du mélange air-carburant visée. Ainsi, le calculateur 13 est relié, sur l’exemple de la figure 1 , au moins au débitmètre 5 et à la sonde à oxygène amont 9. Le débitmètre indique la quantité de carburant et la sonde à oxygène amont 9, qui est une sonde de type proportionnel, fournit une mesure de la richesse RA en amont du catalyseur par l’intermédiaire d’un signal de sortie qui est généralement une valeur de tension UA. For this, it is necessary to provide the computer 13 with information and parameters such as the quantity of air Qair admitted into the engine and information representative of the richness of the target air-fuel mixture. Thus, the computer 13 is connected, in the example of FIG. 1, at least to the flowmeter 5 and to the upstream oxygen sensor 9. The flowmeter indicates the quantity of fuel and the upstream oxygen sensor 9, which is a sensor. of proportional type, provides a measure of the richness RA upstream of the catalyst via an output signal which is generally a voltage value UA.
De plus, pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention, le calculateur est aussi relié à la sonde à oxygène aval 10, qui se peut se présenter sous la forme d’une sonde binaire (sans exclure la possibilité d’une sonde proportionnelle), aux moyens de détermination de la température du catalyseur Tcat (i.e. par exemple au capteur de température amont 11 et/ou aval 12 sur l’exemple de la figure), et aux moyens de détermination de la température de la sonde à oxygène aval T’A (i.e. au capteur de température aval 12 sur l’exemple de la figure). L’intérêt de ces capteurs est détaillé par la suite. In addition, for the implementation of the method according to the invention, the computer is also connected to the downstream oxygen probe 10, which may be in the form of a binary probe (without excluding the possibility of a probe proportional), to the means for determining the temperature of the catalyst Tcat (ie for example to the upstream 11 and / or downstream 12 temperature sensor in the example of the figure), and to the means for determining the temperature of the oxygen sensor downstream T'A (ie to the downstream temperature sensor 12 in the example of the figure). The interest of these sensors is detailed below.
La figure 2 représente de manière agrandie le catalyseur 8 de la figure 1 associé à la sonde à oxygène amont 9 et à la sonde à oxygène aval 10, sur laquelle on a fait apparaître de manière schématique la capacité de stockage d’oxygène, ou OSC (de l’acronyme anglais pour : Oxygen Storage Capacity) du catalyseur, qui est la masse d’oxygène maximale que le catalyseur est capable de stocker, et la quantité d’oxygène stockée. FIG. 2 represents in an enlarged manner the catalyst 8 of FIG. 1 associated with the upstream oxygen sensor 9 and the downstream oxygen sensor 10, on which the oxygen storage capacity, or OSC, has been shown schematically. (from the acronym for: Oxygen Storage Capacity) of the catalyst, which is the maximum mass of oxygen that the catalyst is able to store, and the amount of oxygen stored.
Cette figure schématise le fait que la quantité d’oxygène stockée OS est en permanence égale à une fraction de la capacité de stockage en oxygène OSC, cette dernière étant elle-même une fonction du débit des gaz d’échappement Qech traversant le catalyseur et de la température du catalyseur Tcat. This figure schematizes the fact that the quantity of oxygen stored OS is permanently equal to a fraction of the oxygen storage capacity OSC, this the latter being itself a function of the flow rate of the exhaust gas Qech passing through the catalyst and of the temperature of the catalyst Tcat.
La capacité de stockage en oxygène OSC peut être avantageusement déterminée et mise à jour régulièrement après chaque démarrage du moteur 2, sur un point de débit des gaz d’échappement Qech et de température de catalyseur Tcat correspondant à un cycle de fonctionnement particulier du moteur réalisé après le démarrage du moteur, qui est décrit plus bas, afin de déterminer un facteur de vieillissement V ou de dégradation du catalyseur. Par facteur de vieillissement, en entend ici le pourcentage résiduel de la capacité de stockage en oxygène du catalyseur à l’état neuf et en parfait état OSCneuf , que le catalyseur conserve à un moment donné, pour le même point de débit des gaz d’échappement Qech et de température du catalyseur Tcat. Selon un calcul simplifié, on peut appliquer la formule suivante : The oxygen storage capacity OSC can be advantageously determined and updated regularly after each start of the engine 2, on a point of flow rate of the exhaust gases Qech and of catalyst temperature Tcat corresponding to a particular operating cycle of the engine carried out. after starting the engine, which is described below, in order to determine an aging factor V or degradation of the catalyst. The term aging factor is understood here to mean the residual percentage of the oxygen storage capacity of the catalyst in new condition and in perfect condition OSCnew, which the catalyst retains at a given time, for the same gas flow point of Qech exhaust and Tcat catalyst temperature. According to a simplified calculation, the following formula can be applied:
OSC = V x OSCneuf OSC = V x OSCnew
Notamment, pour un catalyseur neuf et en parfait état, on prend V = 1 , et pour un catalyseur totalement dégradé on prend V = 0. In particular, for a new catalyst in perfect condition, we take V = 1, and for a totally degraded catalyst we take V = 0.
Dans un mode perfectionné, on peut tenir compte du fait qu’un catalyseur très usé, tel qu’un catalyseur qui sert aux caractérisations de seuils de diagnostic embarqué dit diagnostic OBD (de l’acronyme anglais pour : On Board Diagnostic) présente une capacité de stockage en oxygène résiduelle OSCobd non nulle, par exemple de l’ordre du dixième de la valeur d’un catalyseur neuf dans les mêmes conditions. Le calcul du facteur de vieilllissement peut se faire en appliquant la formule suivante : In an improved mode, it is possible to take into account the fact that a very worn catalyst, such as a catalyst which is used to characterize the on-board diagnostic thresholds called OBD diagnostic (from the acronym for: On Board Diagnostic) has a capacity non-zero residual oxygen storage OSCobd, for example of the order of a tenth of the value of a new catalyst under the same conditions. The calculation of the aging factor can be done by applying the following formula:
OSC - OSCobd = V x (OSCneuf - OSCobd) OSC - OSCobd = V x (OSCnew - OSCobd)
Pour déterminer l’OSC, le calculateur du moteur peut notamment profiter de la première occurrence d’un lever de pied assez long de la pédale de l’accélérateur de la part du conducteur, après le démarrage du moteur, pour provoquer un cycle de fonctionnement forcé du moteur, consistant à provoquer une transition d’un mode de fonctionnement à richesse nulle vers un mode de fonctionnement à richesse strictement supérieure à IPIus précisément, dans un premier temps, le fonctionnement du moteur avec une richesse nulle, correspondant à une coupure d’injection de carburant, fait saturer le catalyseur 8 en oxygène, pour peu que le lever de pied soit suffisamment long. In order to determine the OSC, the engine control unit can in particular take advantage of the first occurrence of a long enough lift of the foot from the accelerator pedal by the driver, after starting the engine, to cause an operating cycle. forced operation of the engine, consisting in causing a transition from an operating mode with zero richness to an operating mode with strictly higher richness than IPIus precisely, initially, the operation of the engine with zero richness, corresponding to a cut in fuel injection, saturates the catalyst 8 with oxygen, as long as the foot lift is sufficiently long.
Après cette phase de saturation, le calculateur applique un niveau de richesse strictement supérieur à 1 lors de la reprise après coupure d’injection ; par exemple une richesse égale à 1 ,05 , de façon à laisser le catalyseur 8 se vider progressivement de son oxygène, jusqu’à ce que la sonde binaire aval 10 bascule au-dessus d’un seuil de tension U’A précalibré. After this saturation phase, the computer applies a richness level strictly greater than 1 when restarting after injection cut-off; for example, a richness equal to 1.05, so as to let the catalyst 8 gradually empty of its oxygen, until the downstream binary probe 10 switches above a precalibrated voltage threshold U’A.
La valeur de l’OSC, pour le débit des gaz d’échappement Qech et la température Tcat considérés, est obtenue selon l’équation intégrale suivante : The value of the OSC, for the exhaust gas flow rate Qech and the temperature Tcat considered, is obtained according to the following integral equation:
OSC = JAt Qech x (1 -RA) x T02 x dt OSC = JAt Qech x (1 -RA) x T02 x dt
L’intégrale temporelle est calculée jusqu’à l’instant de basculement de la tension de la sonde binaire. Dans cette équation, RA désigne la richesse en amont du catalyseur, correspondant à la mesure de la tension LIA de la sonde amont, et T02 désigne le taux d’oxygène dans l’air, par exemple 21%. The time integral is calculated up to the instant of the binary probe voltage changeover. In this equation, RA denotes the richness upstream of the catalyst, corresponding to the measurement of the voltage LIA of the upstream probe, and T02 denotes the level of oxygen in the air, for example 21%.
La valeur courante de la quantité d’oxygène présente dans le catalyseur peut être calculée par une formule similaire : The current value of the amount of oxygen present in the catalyst can be calculated by a similar formula:
OS = OSinit + JAt Qech x (1 -RA) x T02 x dt OS = OSinit + JAt Qech x (1 -RA) x T02 x dt
Dans cette équation, OSinit désigne une valeur initiale connue de la quantité d’oxygène, et At désigne l’intervalle de temps séparant l’instant de l’initialisation de l’instant courant. En ce qui concerne ladite valeur initiale, il peut s’agir, par exemple selon l’état de la technique, soit de l’OSC calculé comme indiqué précédemment après un lever de pied suffisamment long pour saturer le catalyseur en oxygène, soit d’une valeur nulle après un réglage du moteur en mélange riche suffisamment long pour vider le catalyseur de son oxygène. Ce dernier cas de figure peut se présenter notamment dans des conditions de pleine charge du moteur, pour lesquelles il est connu de limiter la température à l’échappement en réglant la richesse en boucle ouverte sur une consigne de richesse strictement supérieure à 1. L’invention propose des modes de réinitialisation supplémentaires avantageux, qui seront exposés dans la suite. Sur la figure 3, on a représenté schématiquement un dispositif de réglage de la richesse selon l’invention, apte à la mise en oeuvre du procédé selon l’invention conforme à la figure 4. In this equation, OSinit designates a known initial value of the quantity of oxygen, and At designates the time interval separating the instant of initialization from the current instant. As regards said initial value, it may be, for example according to the state of the art, either the OSC calculated as indicated above after lifting the foot long enough to saturate the catalyst with oxygen, or a zero value after adjusting the engine to a rich mixture long enough to empty the catalyst of its oxygen. This latter scenario may arise in particular under conditions of full engine load, for which it is known practice to limit the temperature at the exhaust by adjusting the richness in open loop to a richness setpoint strictly greater than 1. L ' The invention provides additional advantageous reset modes, which will be explained below. FIG. 3 schematically shows a richness adjustment device according to the invention, suitable for implementing the method according to the invention in accordance with FIG. 4.
L’invention est basée sur la constatation du fait que, lorsqu’on caractérise un catalyseur avec une sonde binaire en aval dudit catalyseur, l’efficacité maximale dudit catalyseur est conservée tant qu’une richesse des gaz d’échappement strictement égale à 1 à l’aval du catalyseur R’A est respectée. Quand cette condition n’est pas remplie, l’efficacité chute, jusqu’à atteindre une valeur nulle. Il convient donc de faire fonctionner le moteur de façon à rester en dehors de ces zones de fonctionnement dites « de fuite ». The invention is based on the observation that, when a catalyst is characterized with a binary probe downstream of said catalyst, the maximum efficiency of said catalyst is retained as long as a richness of the exhaust gases is strictly equal to 1 to downstream of the R'A catalyst is respected. When this condition is not met, the efficiency drops until it reaches zero. The engine should therefore be operated in such a way as to remain outside these so-called “leak” operating zones.
En d’autres termes, il existe, pour chaque valeur de débit d’échappement Qech et de température du catalyseur Tcat , une plage de valeurs de quantité d’oxygène OS comprise entre un premier seuil, ou seuil minimal, de quantité d’oxygène OSmin et un deuxième seuil, ou seuil maximal de quantité d’oxygène OSmax à l’intérieur de laquelle la conversion des polluants est complète ou quasi-complète. Ces seuils peuvent être déterminés, pour chaque valeur de débit Qech et de température Tcat, en observant le basculement du signal de richesse R’A , c’est-à-dire de tension U’A, au-delà d’un seuil qui dépend de la résistance interne de la sonde, qui est une fonction de sa température T’A, pour le débit de gaz d’échappement Qech considéré. In other words, there exists, for each value of exhaust flow rate Qech and temperature of the catalyst Tcat, a range of values of quantity of oxygen OS between a first threshold, or minimum threshold, of quantity of oxygen OSmin and a second threshold, or maximum threshold of the quantity of oxygen OSmax within which the conversion of pollutants is complete or almost complete. These thresholds can be determined, for each value of flow rate Qech and temperature Tcat, by observing the switching of the richness signal R'A, that is to say of voltage U'A, beyond a threshold which depends on the internal resistance of the probe, which is a function of its temperature T'A, for the exhaust gas flow Qech considered.
Plus précisément, lorsque le moteur fonctionne en mélange riche, plus le débit des gaz est élevé, plus les gaz de combustion émis par le moteur contiennent du monoxyde de carbone CO. Alors, lorsque l’OS du catalyseur est inférieur au seuil minimal OSmin (correspondant à ce débit et à la température du catalyseur), il y a un risque de fuites de CO à l’aval du catalyseur, ces fuites étant détectées par un basculement de la tension U’A de la sonde aval au-dessus d’un seuil maximal de tension U’max qui dépend de la résistance interne de la sonde et qui est calibré en fonction de la température T’A de cette dernière et du débit d’échappement Qech. More precisely, when the engine is operating in a rich mixture, the higher the gas flow rate, the more the combustion gases emitted by the engine contain carbon monoxide CO. So, when the OS of the catalyst is below the minimum threshold OSmin (corresponding to this flow rate and to the temperature of the catalyst), there is a risk of CO leaks downstream of the catalyst, these leaks being detected by a tilting the voltage U'A of the downstream probe above a maximum voltage threshold U'max which depends on the internal resistance of the probe and which is calibrated according to the temperature T'A of the latter and the flow Qech exhaust.
De la même manière, lorsque le moteur fonctionne en mélange pauvre, plus le débit des gaz est élevé, plus les gaz de combustion émis par le moteur contiennent des oxydes d’azote NOx. Alors, lorsque l’OS du catalyseur est supérieur au seuil maximal OSmax (correspondant à ce débit et à la température du catalyseur), il y a un risque de fuites de NOx à l’aval du catalyseur, ces fuites étant détectées par un basculement de la tension IGl de la sonde aval en dessous d’un seuil minimal de tension U’min qui dépend également de la résistance interne de la sonde et qui est calibré en fonction de la température T’A de cette dernière et du débit d’échappement Qech. Likewise, when the engine is operating on a lean mixture, the higher the gas flow rate, the more the combustion gases emitted by the engine contain nitrogen oxides NOx. So, when the OS of the catalyst is greater than the maximum threshold OSmax (corresponding to this flow rate and to the temperature of the catalyst), there is a risk of NOx leaks downstream of the catalyst, these leaks being detected by switching the voltage IGl of the downstream probe below a minimum voltage threshold U'min which also depends on the internal resistance of the probe and which is calibrated according to the temperature T'A of the latter and the exhaust flow Qech.
L’invention vise à faire en sorte que la richesse du moteur soit réglée de telle manière que l’OS du catalyseur reste à l’intérieur de la plage comprise entre les seuils inférieur OSmin et supérieur OSmax de quantité d’oxygène. Pour cela, on régule l’OS en boucle fermée autour d’une consigne de quantité d’oxygène stockée OSc qui est définie à l’intérieur de ladite plage par une formule du type : The aim of the invention is to ensure that the richness of the engine is adjusted such that the OS of the catalyst remains within the range between the lower OSmin and upper OSmax thresholds for the amount of oxygen. To do this, we regulate the OS in a closed loop around a set point for the amount of oxygen stored OSc which is defined within said range by a formula such as:
OSc = OSmin + K x (OSmax - Osmin) OSc = OSmin + K x (OSmax - Osmin)
K est un coefficient compris strictement entre 0 et 1 et de préférence entre 0,25 et 0,75. Dans un mode simplifié on peut prendre K = 0,5 ce qui correspond à une prise de risque identique quant aux fuites de CO ou de NOx. En variante, compte tenu de la sévérité des normes de dépollution concernant les NOx, on prendra une valeur K sensiblement égale à 0,3. La régulation de richesse du moteur aura alors tendance à favoriser légèrement le réglage du moteur en mélange riche et à faire diminuer les quantités d’oxygène stockées OS, ce qui correspond à un risque de fuites de NOx moindre que le risque de fuites de CO. K is a coefficient strictly between 0 and 1 and preferably between 0.25 and 0.75. In a simplified mode, K = 0.5 can be taken, which corresponds to an identical risk-taking with regard to CO or NOx leaks. As a variant, taking into account the severity of the pollution control standards relating to NOx, a value K will be taken substantially equal to 0.3. Regulating the richness of the engine will then tend to slightly favor the adjustment of the engine in rich mixture and to reduce the quantities of oxygen stored OS, which corresponds to a risk of NOx leaks less than the risk of CO leaks.
Préalablement à la mise en œuvre du procédé selon l’invention par un calculateur embarqué à bord du véhicule, on établit une première cartographie dont les entrées sont le débit des gaz Qech et la température du catalyseur Tcat et dont la sortie est le seuil minimal de quantité d’oxygène d’un catalyseur neuf OSmin, neuf, et on établit une deuxième cartographie dont les entrées sont identiques et dont la sortie est le seuil maximal OSmax, neuf de quantité d’oxygène d’un catalyseur neuf. Ces cartographies sont établies sur la base d’un catalyseur neuf et en parfait état, dont la capacité de stockage en oxygène OSCneuf est connue. Les deux cartographies sont stockées dans une mémoire du calculateur. Prior to the implementation of the method according to the invention by an onboard computer on board the vehicle, a first map is established, the inputs of which are the flow rate of the gases Qech and the temperature of the catalyst Tcat and the output of which is the minimum threshold of quantity of oxygen of a new catalyst OSmin, new, and a second map is established, the inputs of which are identical and the output of which is the maximum threshold OSmax, nine of the quantity of oxygen of a new catalyst. These maps are established on the basis of a new catalyst in perfect condition, whose oxygen storage capacity OSCnew is known. The two maps are stored in a computer memory.
Par ailleurs, chaque valeur dudit seuil minimal OSmin, neuf (Qech, Tcat) est associée à une table de valeurs de seuils maximaux de tension U’max dépendant de la température de la sonde T’A et du débit Qech. De même, chaque valeur dduit seuil maximal OSmax,neuf(Qech,Tcat) est associée à une table de valeurs de seuils minimaux de tension U’max dépendant de la température de la sonde T’A et du débit Qech. Ces tables sont également stockées dans le calculateur. Furthermore, each value of said minimum threshold OSmin, nine (Qech, Tcat) is associated with a table of maximum voltage threshold values U'max depending on the temperature of the probe T'A and on the flow rate Qech. Likewise, each value deduces threshold maximum OSmax, nine (Qech, Tcat) is associated with a table of minimum voltage threshold values U'max depending on the temperature of the T'A probe and the flow rate Qech. These tables are also stored in the calculator.
A l’appui de la figure 3, le dispositif de réglage comprend une simple boucle d’asservissement, comprenant la sonde à oxygène amont 9 de type proportionnel, destinée à la mesure de la concentration en oxygène des gaz d’échappement du moteur en amont du catalyseur 8. Cette sonde amont 9 délivre un signal de tension LIA correspondant à une valeur de richesse RA. Cette richesse RA est comparée avec une consigne de richesse CA dans un comparateur 14 qui délivre l’écart e1 entre la richesse RA estimée à partir de la tension mesurée LIA et la consigne de richesse CA à suivre. Cette simple boucle comprend également un régulateur 15 de la richesse, par exemple de type proportionnel - intégral (« PI ») qui reçoit en entrée la valeur de l’écart e1 et qui fournit en sortie la correction Te à ajouter à une durée d’injection de carburant ti de base (qui correspond à la richesse stoechiométrique) par l’intermédiaire d’un additionneur 16, pour déterminer la durée d’injection Ti de carburant à appliquer afin d’obtenir la richesse du mélange air-carburant à injecter dans le moteur 2. Bien entendu, chaque quantité de carburant est déterminée à partir d’une valeur de quantité d’air Qair, par exemple mesurée par le débitmètre 5. In support of FIG. 3, the adjustment device comprises a simple servo loop, comprising the upstream oxygen sensor 9 of the proportional type, intended for measuring the oxygen concentration of the exhaust gases from the upstream engine. catalyst 8. This upstream probe 9 delivers a voltage signal LIA corresponding to a richness value RA. This richness RA is compared with a richness setpoint CA in a comparator 14 which delivers the difference e1 between the richness RA estimated from the measured voltage LIA and the richness setpoint CA to follow. This simple loop also includes a richness regulator 15, for example of the proportional-integral (“PI”) type which receives as input the value of the difference e1 and which provides at output the correction Te to be added to a duration of. basic fuel injection ti (which corresponds to the stoichiometric richness) via an adder 16, to determine the fuel injection duration Ti to be applied in order to obtain the richness of the air-fuel mixture to be injected into the engine 2. Of course, each quantity of fuel is determined from an air quantity value Qair, for example measured by the flowmeter 5.
En outre, le dispositif comprend une deuxième boucle d’asservissement comprenant : la sonde à oxygène amont 9 ; des moyens de calcul 17 de la quantité d’oxygène OS stockée dans le catalyseur 8 ; des moyens de comparaison 18 entre ladite quantité d’oxygène stockée OS et une consigne de stock d’oxygène OSc ; un deuxième régulateur 19, qui est un régulateur de quantité d’oxygène stockée ; un deuxième additionneur 20. In addition, the device comprises a second servo loop comprising: the upstream oxygen sensor 9; means 17 for calculating the quantity of oxygen OS stored in the catalyst 8; comparison means 18 between said quantity of stored oxygen OS and an OSc oxygen stock setpoint; a second regulator 19, which is a regulator of the amount of oxygen stored; a second adder 20.
La consigne de richesse CA de la simple boucle est délivrée par le deuxième additionneur 20. Celui-ci additionne une consigne de richesse de base, égale à 1 , à une correction de consigne de richesse cA qui est délivrée par le deuxième régulateur 19 à partir de l’écart e2 entre, d’une part, la valeur de la quantité d’oxygène stockée OS dans le catalyseur, délivrée par les moyens de calcul 17, et d’autre part, la consigne de stock d’oxygène OSc, qui est délivrée par des moyens spécifiques à l’invention qui sont détaillés plus bas. Ladite consigne OSc est soustraite de ladite quantité stockée OS dans le comparateur 18 qui délivre ledit écart z2 au deuxième régulateur 19 Le deuxième additionneur 20 fournit en sortie la valeur de consigne de richesse CA de la simple boucle. The richness setpoint CA of the single loop is delivered by the second adder 20. The latter adds a basic richness setpoint, equal to 1, to a correction of the richness setpoint cA which is delivered by the second regulator 19 from the difference e2 between, on the one hand, the value of the quantity of oxygen stored OS in the catalyst, delivered by the calculation means 17, and on the other hand, the oxygen stock set point OSc, which is delivered by means specific to the invention which are detailed below. Said setpoint OSc is subtracted from said quantity stored OS in comparator 18 which delivers said difference z2 to the second regulator 19 The second adder 20 supplies the richness setpoint value CA of the single loop as output.
Le deuxième régulateur 19 est par exemple du type Proportionnel-lntégral. En variante, il peut présenter une fonction de transfert telle que celle qui est décrite dans la publication FR-A1 -3033364. Plus précisément, en dehors d’une plage d’écart e2 comprenant la valeur 0, la correction de consigne de richesse cA est saturée à une valeur constante négative en dessous de la plage d’écart et à une valeur constante positive au- dessus de la plage d’écart ; à l’intérieur de la plage d’écart, la correction de consigne cA est une fonction continue, croissante et affine par parties de l’écart e2. The second regulator 19 is for example of the proportional-integral type. As a variant, it may have a transfer function such as that which is described in publication FR-A1 -3033364. More precisely, outside a range of deviation e2 comprising the value 0, the richness setpoint correction cA is saturated at a constant negative value below the deviation range and at a constant positive value above the range of deviation; within the range of deviation, the setpoint correction cA is a continuous function, increasing and refining by parts of the deviation e2.
Selon l’invention, le dispositif comprend des moyens de détermination 21 du débit Qech des gaz d’échappement, par exemple des moyens qui calculent le débit d'échappement Qech comme la somme du débit d’air admis Qair et du débit de carburant Qcarb ; des moyens 11 ,12 de détermination de la température du catalyseur Tcat ; des moyens de détermination 22 d’un seuil minimal de quantité d’oxygène OSmin et d’un seuil maximal de quantité d’oxygène OSmax à partir dudit débit Qech et de ladite température Tact, et des moyens 23 de calcul de la consigne de quantité d’oxygène OSc à partir desdits seuils minimal et maximal OSmin, OSmax. According to the invention, the device comprises means 21 for determining the flow rate Qech of the exhaust gases, for example means which calculate the exhaust flow rate Qech as the sum of the intake air flow rate Qair and the fuel flow rate Qcarb ; means 11, 12 for determining the temperature of the catalyst Tcat; means 22 for determining a minimum threshold of quantity of oxygen OSmin and a maximum threshold of quantity of oxygen OSmax from said flow rate Qech and from said temperature Tact, and means 23 for calculating the quantity setpoint of oxygen OSc from said minimum and maximum thresholds OSmin, OSmax.
Par exemple, le débit des gaz d’échappement est obtenu comme la somme du débit d’air Qair mesuré par le débitmètre d’air 5 et du débit de carburant correspondant au temps d’injection de carburant Ti. For example, the exhaust gas flow rate is obtained as the sum of the air flow Qair measured by the air flow meter 5 and the fuel flow corresponding to the fuel injection time Ti.
Par exemple, les valeurs de seuil minimal et maximal OSmin, OSmax, se déduisent, pour un débit Qech et une température Tcat donnés, des valeurs de seuil minimal et maximal de quantité d’oxygène du catalyseur neuf OSmin, neuf , OSmax, neuf stockées respectivement dans la première et dans la deuxième cartographies, en multipliant respectivement lesdites valeurs par le facteur de vieillissement V déterminé après démarrage du véhicule (ou lors du roulage précédent si l’on n’a pas encore recalculé et mis à jour la valeur de l’OSC). For example, the minimum and maximum threshold values OSmin, OSmax, are deduced, for a flow rate Qech and a temperature Tcat given, from the minimum and maximum threshold values for the quantity of oxygen of the new catalyst OSmin, new, OSmax, new stored respectively in the first and in the second maps, by respectively multiplying said values by the aging factor V determined after starting the vehicle (or during the previous journey if we have not yet recalculated and updated the value of l 'OSC).
Par exemple, la consigne de stock d’oxygène OSc est déterminée par la formule décrite plus haut : OSc = OSmin + K x (OSmax - OSmin) For example, the OSc oxygen stock setpoint is determined by the formula described above: OSc = OSmin + K x (OSmax - OSmin)
Le coefficient K est compris strictement entre 0 et 1 , de préférence entre 0,25 et 0,75, par exemple sensiblement égal à 0,3. The coefficient K is strictly between 0 and 1, preferably between 0.25 and 0.75, for example substantially equal to 0.3.
Avantageusement, le dispositif de réglage selon l’invention comprend en outre des moyens de réinitialisation de la valeur de la quantité d’oxygène stockée OS calculée par les moyens de calcul 17. Il comprend la sonde à oxygène aval 10, qui délivre un signal de tension U’A , les moyens de détermination 12 de la température de la sonde T’A et les moyens de détermination du débit Qech des gaz d’échappement 21. Il comprend des moyens de comparaison du signal de tension U’A avec le seuil minimal de tension U’min et avec le seuil maximal de tension U’max, qui dépendent du débit d’échappement et de la température de la sonde T’A. Advantageously, the adjustment device according to the invention further comprises means for resetting the value of the quantity of stored oxygen OS calculated by the calculation means 17. It comprises the downstream oxygen sensor 10, which delivers a signal of voltage U'A, the means 12 for determining the temperature of the probe T'A and the means for determining the flow rate Qech of the exhaust gases 21. It comprises means for comparing the voltage signal U'A with the threshold minimum voltage U'min and with the maximum voltage threshold U'max, which depend on the exhaust flow rate and the temperature of the T'A probe.
Tant que la tension reste à l’intérieur de la plage comprise entre le seuil minimal et le seuil maximal, le calcul de l’OS se poursuit par la méthode de calcul intégral classique qui a été exposée plus haut. Cependant, si la tension atteint le seuil minimal de de tension U’min, le calcul de l’OS est immédiatement réinitialisé à une valeur égale au seuil maximal de quantité d’oxygène OSmax, quel que soit le résultat du calcul intégral. De la même manière, si la tension atteint le seuil maximal de tension U’max, le calcul de l’OS est immédiatement réinitialisé à une valeur égale au seuil minimal de quantité d’oxygène OSmin, quel que soit le résultat du calcul intégral. As long as the voltage remains within the range between the minimum threshold and the maximum threshold, the calculation of the OS continues by the classical integral calculation method which was discussed above. However, if the voltage reaches the minimum voltage threshold U’min, the OS calculation is immediately reset to a value equal to the maximum oxygen quantity threshold OSmax, regardless of the result of the integral calculation. Likewise, if the voltage reaches the maximum voltage threshold U’max, the OS calculation is immediately reset to a value equal to the minimum oxygen quantity threshold OSmin, regardless of the result of the integral calculation.
Cette réinitialisation permet de pallier les erreurs d’arrondis et d’écarts de mesures de richesse RA cumulées qui peuvent fausser le calcul intégral. Dans le cadre d’un fonctionnement normal de l’invention, on peut choisir des régulateurs suffisamment rapides pour que, dans l’hypothèse où le calcul intégral est exact, la quantité d’oxygène stockée OS converge sur sa consigne OSc sans sortir de la plage comprise entre le seuil minimal OSmin et le seuil maximal. This reset makes it possible to compensate for rounding errors and differences in cumulative RA richness measurements which can distort the integral calculation. In the context of normal operation of the invention, it is possible to choose regulators which are sufficiently fast so that, on the assumption that the integral calculation is correct, the quantity of oxygen stored OS converges on its setpoint OSc without leaving the range. range between the minimum threshold OSmin and the maximum threshold.
Par exemple, à la suite d’un lever de pied qui entraîne une coupe d’injection de carburant et sature complètement le catalyseur en oxygène, l’OS est égale à la capacité de stockage en oxygène OSC. Au réattelage, c’est-à-dire quand le conducteur recommence à appuyer sur la pédale d’accélérateur, la régulation de richesse en boucle fermée est immédiatement remise en œuvre sur la valeur de consigne provenant des moyens de calcul 23 de consigne, et l’OS diminue sans qu’il ne descende en dessous du seuil minimal de quantité d’oxygène OSmin, ni qu’il ne remonte ensuite au-dessus du seuil maximal de quantité d’oxygène OSmax, si la régulation fonctionne avec une rapidité normale. For example, following a foot lift that results in a fuel injection cut and completely saturates the catalyst with oxygen, the OS equals the oxygen storage capacity OSC. When reattaching, that is to say when the driver begins to press the accelerator pedal again, the closed-loop richness control is immediately put into operation on the setpoint coming from the setpoint calculation means 23, and the OS decreases without falling below the minimum oxygen quantity threshold OSmin, nor then rising above the maximum oxygen quantity threshold OSmax, if the regulation works with normal speed.
Par exemple aussi, à la suite d’un pied à fond qui correspond à une demande de pleine charge (couple maximal) pour le moteur, il est fréquent d’enrichir le mélange air- carburant en boucle ouverte à une valeur de richesse très supérieure à 1 , notamment pour limiter la température à l’échappement comme mentionné plus haut, et également pour obtenir un rendement maximal. Si le conducteur maintient la pédale d’accélérateur complètement enfoncée pendant un temps assez long, l’OS du catalyseur devient nul. Lorsque le conducteur relâche au moins partiellement la pédale d’accélérateur, la régulation de richesse est remise en oeuvre en boucle fermée sur la valeur de consigne provenant des moyens de calcul 23, et l’OS augmente sans toutefois remonter au-dessus du seuil maximal de quantité d’oxygène OSmax, ni baisser ensuite à nouveau en dessous du seuil minimal de quantité minimal OSmin, si la régulation fonctionne à une rapidité normale. For example also, following a full run which corresponds to a demand for full load (maximum torque) for the engine, it is common to enrich the air-fuel mixture in open loop to a much higher richness value. to 1, in particular to limit the temperature at the exhaust as mentioned above, and also to obtain maximum efficiency. If the driver holds the accelerator pedal fully depressed for a long enough time, the OS of the catalyst becomes zero. When the driver at least partially releases the accelerator pedal, the richness regulation is implemented in a closed loop on the setpoint coming from the calculation means 23, and the OS increases without however rising above the maximum threshold oxygen quantity OSmax, nor then drop again below the minimum minimum quantity threshold OSmin, if the regulation is operating at normal speed.
Dans ces conditions, l’observation d’un basculement du signal de tension de la sonde aval IGl, qui témoigne de l’atteinte du seuil minimal ou maximal de quantité d’oxygène OSmin, OSmax est révélatrice d’un mauvais calcul de l’OS. La réinitialisation qui vient d’être exposée permet d’y remédier. Under these conditions, the observation of a switching of the voltage signal of the downstream probe IG1, which shows that the minimum or maximum oxygen quantity threshold OSmin, OSmax has been reached, is indicative of a poor calculation of the BONE. The reset just discussed fixes this.
On notera que cette réinitialisation n’exclut pas la possibilité de réinitialiser aussi le calcul de l’OS à la valeur de la capacité de stockage en oxygène OSC après un lever de pied assez long, ou à la valeur nulle après un pied à fond assez long. On notera aussi que, dans le cas où l’atteinte du seuil minimal OSmin ou du seuil maximal OSmax vient à se répéter de manière périodique après chaque réinitialisation du calcul, alors même que le moteur fonctionne sur un point de fonctionnement stabilisé et que la consigne de stock d’oxygène OSc est constante, un biais pourra être ajouté ou retranché de manière systématique au signal de richesse RA de la sonde amont. It should be noted that this reset does not exclude the possibility of also resetting the calculation of the OS to the value of the oxygen storage capacity OSC after a fairly long lifting of the foot, or to the zero value after a sufficiently deep foot. long. It should also be noted that, in the event that the minimum threshold OSmin or the maximum threshold OSmax is reached periodically after each reset of the calculation, even though the motor is operating at a stabilized operating point and the setpoint of oxygen stock OSc is constant, a bias could be added or subtracted systematically to the richness signal RA from the upstream probe.
La figure 4 illustre les étapes du procédé selon l’invention. Le procédé comprend une étape d’initialisation 100, dans laquelle on démarre le moteur, les données relatives au catalyseur neuf étant stockées dans le calculateur : capacité de stockage en oxygène du catalyseur neuf OSCneuf ; première et deuxième cartographies de seuils minimal et maximal de quantité d’oxygène du catalyseur neuf OSmin,neuf ,OSmax,neuf ; tables de seuils maximal et minimal de tension U’max,U’min associées. FIG. 4 illustrates the steps of the method according to the invention. The method comprises an initialization step 100, in which the engine is started, the relative data with the new catalyst being stored in the computer: oxygen storage capacity of the new OSCnew catalyst; first and second maps of minimum and maximum oxygen quantity thresholds of the new catalyst OSmin, new, OSmax, new; tables of associated maximum and minimum voltage U'max, U'min thresholds.
Le procédé proprement dit se poursuit par une étape 200 de détermination de la valeur courante de la capacité de stockage en oxygène OSC, qui intervient dès que possible après le démarrage du moteur, lors du premier lever de pied de la part du conducteur du véhicule, puis par une étape de calcul du facteur de vieillissement V. Il se poursuit ensuite par une étape de mise à jour de la première et de la deuxième cartographie, dans laquelle on applique le facteur de vieillissement V. A cette étape, on déduit aussi la valeur de consigne de stock d’oxygène OSc. The method itself continues with a step 200 for determining the current value of the oxygen storage capacity OSC, which occurs as soon as possible after starting the engine, during the first lifting of the foot by the driver of the vehicle, then by a step of calculating the aging factor V. It then continues with a step of updating the first and second mapping, in which the aging factor V is applied. At this step, the OSc oxygen stock setpoint.
On notera que pendant la période comprise entre le démarrage du moteur et la détermination de la capacité de stockage en oxygène OSC, on conserve la valeur obtenue précédemment et la valeur de facteur de vieillissement V correspondante, qui est stockée en mémoire du calculateur. It will be noted that during the period between starting the engine and determining the oxygen storage capacity OSC, the value obtained previously and the corresponding aging factor value V, which is stored in the memory of the computer, are kept.
Le procédé comprend ensuite une série d’étapes itératives 400 à 1500. A l’étape 400, on mesure la tension LIA délivrée par la sonde amont 9 et on déduit une valeur de la richesse amont RA. A l’étape 500, on mesure la tension U’A délivrée par la sonde aval 10. A l’étape 600, on détermine la valeur du débit d’échappement Qech, de la température de la sonde aval T’A et de la température du catalyseur Tcat. The method then comprises a series of iterative steps 400 to 1500. In step 400, the voltage LIA delivered by the upstream probe 9 is measured and a value for the upstream richness RA is deduced. In step 500, the voltage U'A delivered by the downstream probe 10 is measured. In step 600, the value of the exhaust flow rate Qech, of the temperature of the downstream probe T'A and of the catalyst temperature Tcat.
A l’étape 700, on déduit les valeurs respectives du seuil minimal de tension U’min et du seuil maximal de tension U’max correspondant aux valeurs de débit Qech et de température de la sonde aval T’A. In step 700, the respective values of the minimum voltage threshold U’min and the maximum voltage threshold U’max corresponding to the flow rate Qech and temperature values of the downstream probe T’A are deduced.
Le procédé se poursuit par une première étape de test 800 dans laquelle on compare ladite tension U’A avec le seuil maximal de tension U’max. Tant que ladite tension est strictement inférieure audit seuil, le procédé oriente vers une deuxième étape de test 900. Sinon, c’est-à-dire dès que ladite tension devient supérieure ou égale audit seuil, la valeur calculée de l’OS est réinitialisée à la valeur de seuil minimal de quantité d’oxygène OSmin (étape 1000). A la deuxième étape de test 900, on compare ladite tension I l avec le seuil minimal de tension U’min. Tant que ladite tension est strictement supérieure audit seuil, le procédé oriente vers une étape de calcul 1100 intégral de la quantité d’oxygène stockée tel qu’il a été exposé plus haut. Sinon, c’est-à-dire dès que ladite tension devient inférieure ou égale audit seuil, la valeur calculée de l’OS est réinitialisée à la valeur de seuil maximal de quantité d’oxygène OSmax (étape 1200). The method continues with a first test step 800 in which said voltage U'A is compared with the maximum voltage threshold U'max. As long as said voltage is strictly below said threshold, the method directs towards a second test step 900. Otherwise, that is to say as soon as said voltage becomes greater than or equal to said threshold, the calculated value of the OS is reinitialized. to the minimum threshold value of oxygen quantity OSmin (step 1000). In the second test step 900, said voltage I l is compared with the minimum voltage threshold U'min. As long as said voltage is strictly greater than said threshold, the method directs towards a step of integral calculation 1100 of the quantity of oxygen stored as explained above. Otherwise, that is to say as soon as said voltage becomes less than or equal to said threshold, the calculated value of the OS is reset to the maximum threshold value of the quantity of oxygen OSmax (step 1200).
Le procédé se poursuit par une étape de détermination 1300 de la consigne de stock d’oxygène OSc correspondant à la valeur du débit des gaz d’échappement Qech et à la température du catalyseur Tcat. A l’étape 1400, on calcule la valeur de l’erreur e2 entre la valeur calculée de l’OS issue de l’étape de calcul intégral 1100, ou le cas échéant d’une des étapes de réinitialisation 1000, 1200, et la valeur de consigne OSc. The method continues with a step of determining 1300 the OSc oxygen stock setpoint corresponding to the value of the exhaust gas flow rate Qech and the temperature of the catalyst Tcat. In step 1400, the value of the error e2 is calculated between the calculated value of the OS resulting from the integral calculation step 1100, or where appropriate from one of the reset steps 1000, 1200, and the OSc setpoint.
A l’étape 1500, on détermine la valeur de la correction de consigne richesse cA à ajouter la valeur stoechiométrique pour obtenir la valeur de consigne de richesse CA à régler en boucle fermée. A l’étape 1600, on détermine la valeur de correction de temps d’injection de carburant Te à ajouter à une durée d’injection de carburant ti de base (qui correspond à la richesse stoechiométrique) pour obtenir une durée totale d’injection de carburant Ti dans le moteur. In step 1500, the value of the richness set point correction cA to be added to the stoichiometric value is determined to obtain the richness set point value CA to be adjusted in a closed loop. In step 1600, the fuel injection time correction value Te to be added to a basic fuel injection time ti (which corresponds to the stoichiometric richness) is determined in order to obtain a total injection time of Ti fuel in the engine.
Le procédé prend fin (étape 1700) lorsque le moteur est arrêté. The method ends (step 1700) when the engine is stopped.

Claims

Revendications Claims
1 . Dispositif de réglage de la richesse (RA) du mélange air-carburant dans un moteur (2) à combustion interne, à allumage et à injection contrôlés par un calculateur (13), comprenant une première boucle d’asservissement comportant : 1. Device for adjusting the richness (RA) of the air-fuel mixture in an internal combustion engine (2), with ignition and injection controlled by a computer (13), comprising a first servo loop comprising:
-Une première sonde à oxygène (9) proportionnelle de mesure de la concentration en oxygène des gaz d’échappement du moteur (2) en amont du catalyseur (8), à partir de laquelle le calculateur détermine la richesse du mélange admis dans le moteur ; -A first proportional oxygen sensor (9) for measuring the oxygen concentration of the engine exhaust gases (2) upstream of the catalyst (8), from which the computer determines the richness of the mixture admitted into the engine ;
-Un premier régulateur (15) de la richesse calculée (RA) à partir de ladite sonde amont (9) selon une consigne (CA) de richesse, qui délivre une correction (de durée d’injection de carburant (Te) à ajouter à une durée d’injection de base (ti) pour obtenir la durée d’injection (Ti) de carburant à appliquer afin d’obtenir la richesse du mélange à introduire dans le moteur (2), -A first regulator (15) of the richness calculated (RA) from said upstream sensor (9) according to a richness setpoint (CA), which delivers a correction (of fuel injection duration (Te) to be added to a basic injection duration (ti) to obtain the fuel injection duration (Ti) to be applied in order to obtain the richness of the mixture to be introduced into the engine (2),
, ledit dispositif comprenant en outre une deuxième boucle d’asservissement qui asservit la consigne de richesse (CA) de la première boucle d’asservissement à la régulation de la quantité d’oxygène stockée (OS) dans le catalyseur, ladite deuxième boucle comportant : , said device further comprising a second servo loop which slaves the richness setpoint (CA) of the first servo loop to the regulation of the quantity of oxygen stored (OS) in the catalyst, said second loop comprising:
-Des moyens de calcul (17) de ladite quantité d’oxygène stockée (OS) dans le catalyseur (8) ; - Calculation means (17) of said quantity of oxygen stored (OS) in the catalyst (8);
-Un deuxième régulateur (19) pour la régulation de ladite quantité d’oxygène stockée (OS) selon une consigne de stock d’oxygène (OSc), qui délivre une correction de consigne de richesse (cA) à ajouter à une consigne de richesse de base stoechiométrique pour obtenir ladite consigne de richesse (CA), -A second regulator (19) for regulating said quantity of stored oxygen (OS) according to an oxygen stock setpoint (OSc), which delivers a richness setpoint correction (cA) to be added to a richness setpoint stoichiometric basis to obtain said richness setpoint (CA),
, ledit dispositif étant CARACTERISE EN CE QU’ il comprend en outre : , said device being CHARACTERIZED IN THAT it further comprises:
-Des moyens de détermination (21) du débit des gaz d’échappement (Qech) traversant le catalyseur (8) ; -Des moyens de détermination (11 ,12) de la température (Tcat) du catayseur(8) ; -Des moyens de détermination (22) d’un seuil minimal de quantité d’oxygène (OSmin) et d’un seuil maximal de quantité d’oxygène (OSmax) en fonction dudit débit (Qech) et de ladite température (Tcat), correspondant respectivement à un début de fuites de monoxyde de carbone et à un début de fuites d’oxydes d’azote à l’aval du catalyseur ; et, -Means (21) for determining the flow rate of the exhaust gas (Qech) passing through the catalyst (8); -Means (11, 12) for determining the temperature (Tcat) of the catalyst (8); - Means for determining (22) a minimum threshold of quantity of oxygen (OSmin) and of a maximum threshold of quantity of oxygen (OSmax) as a function of said flow rate (Qech) and of said temperature (Tcat), corresponding respectively to the start of carbon monoxide leaks and the start of nitrogen oxides leaks downstream of the catalyst; and,
-Des moyens de détermination (23) de ladite consigne de stock d’oxygène (OSc) à l’intérieur d’une plage comprise entre ledit seuil minimal (OSmin) et ledit seuil maximal (OSmax). -Means (23) for determining (23) said oxygen stock setpoint (OSc) within a range between said minimum threshold (OSmin) and said maximum threshold (OSmax).
2. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel le seuil minimal de quantité d’oxygène (OSmin) et le seuil maximal de quantité d’oxygène (OSmax) sont déterminés respectivement à partir des seuils minimal et maximal de quantité d’oxygène d’un catalyseur neuf (OSmin, neuf , OSmax, neuf) et d’un facteur de vieillissement (V). 2. Device according to claim 1, wherein the minimum oxygen quantity threshold (OSmin) and the maximum oxygen quantity threshold (OSmax) are determined respectively from the minimum and maximum oxygen quantity thresholds of a new catalyst (OSmin, new, OSmax, new) and an aging factor (V).
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le facteur de vieillissement (V) est déterminé à partir d’une valeur de la capacité de stockage en oxygène (OSC) du catalyseur qui est déterminée après le démarrage du moteur, et d’une valeur prédéterminée de la capacité de stockage en oxygène (OSCneuf) d’un catalyseur neuf. 3. Device according to claim 2, wherein the aging factor (V) is determined from a value of the oxygen storage capacity (OSC) of the catalyst which is determined after starting the engine, and from a value. predetermined value of the oxygen storage capacity (OSCnew) of a new catalyst.
4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une sonde à oxygène (10) montée en aval du catalyseur (8) délivrant un signal de tension (U’A) et des moyens de détermination de la température (T’A) de ladite sonde aval, le début de fuite de monoxyde de carbone en aval du catalyseur (8) correspondant à un dépassement d’un seuil maximal de tension (U’max), et le début de fuite d’oxydes d’azote en aval du catalyseur correspondant à un dépassement d’un seuil minimal de tension (U’min), lesdits seuils minimal et maximal (U’min, U’max) étant fonction du débit des gaz (Qech) et de la température de ladite sonde aval (T’A). 4. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it further comprises an oxygen sensor (10) mounted downstream of the catalyst (8) delivering a voltage signal (U'A) and means for determination of the temperature (T'A) of said downstream probe, the start of carbon monoxide leakage downstream of the catalyst (8) corresponding to an exceeding of a maximum voltage threshold (U'max), and the start of leakage of nitrogen oxides downstream of the catalyst corresponding to an overshoot of a minimum voltage threshold (U'min), said minimum and maximum thresholds (U'min, U'max) being a function of the gas flow rate (Qech ) and the temperature of said downstream probe (T'A).
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les seuils minimal et maximal de tension (U’min,U’max) sont prédéterminés sur catalyseur neuf. 5. Device according to claim 4, characterized in that the minimum and maximum voltage thresholds (U'min, U'max) are predetermined on a new catalyst.
6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité d’oxygène stockée dans le catalyseur (OS) est calculée comme la somme d’une valeur initiale et d’une intégrale temporelle du produit du débit d’échappement (Qech), du taux d’oxygène dans l’air (T02) et d’un facteur égal à 1 moins la valeur de la richesse (RA) déterminée par la sonde à oxygène amont. 6. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the quantity of oxygen stored in the catalyst (OS) is calculated as the sum of an initial value and a time integral of the product of the flow rate. exhaust (Qech), the rate of oxygen in the air (T02) and by a factor equal to 1 minus the value of the richness (RA) determined by the upstream oxygen sensor.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le calcul de la quantité d’oxygène stockée (OS) est réinitialisé à la valeur du seuil minimal de quantité d’oxygène (OSmin) quand la tension (U’A) de la sonde aval atteint et dépasse le seuil maximal de tension (U’max), et qu’elle est réinitialisée à la valeur du seuil maximal de quantité d’oxygène (OSmax) quand la tension (U’A) atteint et dépasse le seuil minimal de tension (U’min). 7. Device according to claim 6, characterized in that the calculation of the quantity of oxygen stored (OS) is reset to the value of the minimum threshold of quantity of oxygen (OSmin) when the voltage (U'A) of the downstream probe reaches and exceeds the maximum voltage threshold (U'max), and that it is reset to the value of the maximum oxygen quantity threshold (OSmax) when the voltage (U'A) reaches and exceeds the minimum threshold voltage (U'min).
8. Procédé de réglage de la richesse (RA) du mélange air-carburant dans un moteur (2) à combustion interne, à allumage et injection contrôlés par un calculateur (13), et associé à un catalyseur (8) à l’échappement, comprenant : -Une étape au cours de laquelle on détermine la richesse (RA) du mélange admis dans le moteur à partir d’une sonde à oxygène proportionnelle (9) amont du catalyseur (8), 8. Method for adjusting the richness (RA) of the air-fuel mixture in an internal combustion engine (2), with ignition and injection controlled by a computer (13), and associated with a catalyst (8) at the exhaust , comprising: -A step during which the richness (RA) of the mixture admitted into the engine is determined from a proportional oxygen sensor (9) upstream of the catalyst (8),
-Une étape au cours de laquelle on régule la richesse calculée (RA) à partir de ladite sonde amont (9) selon une consigne de richesse (CA), et on délivre une correction de temps d’injection de carburant (Te) à ajouter à une durée d’injection de base, pour déterminer la durée d’injection de carburant (Ti) à appliquer afin d’obtenir la richesse du mélange à introduire dans le moteur, -A step during which the calculated richness (RA) is regulated from said upstream probe (9) according to a richness setpoint (CA), and a fuel injection time correction (Te) to be added is delivered to a basic injection duration, to determine the fuel injection duration (Ti) to be applied in order to obtain the richness of the mixture to be introduced into the engine,
-Une étape de calcul d’une quantité d’oxygène stockée (OS) dans le catalyseur, -Une étape de détermination d’une consigne de stock d’oxygène (OSc), et, -Une étape de régulation de ladite quantité d’oxygène stockée (OS) selon ladite consigne (OSc), qui délivre une correction de consigne de richesse (c l) à ajouter à une consigne de richesse de base stoechiométrique pour déterminer ladite consigne de richesse (CA), ledit procédé étant CARACTERISE EN CE QU’il comprend en outre : -A step of calculating a quantity of oxygen stored (OS) in the catalyst, -A step of determining an oxygen stock setpoint (OSc), and, A step of regulating said quantity of stored oxygen (OS) according to said setpoint (OSc), which delivers a richness setpoint correction (cl) to be added to a stoichiometric base richness setpoint to determine said richness setpoint ( CA), said method being CHARACTERIZED IN THAT it further comprises:
-Une étape au cours de laquelle on détermine le débit des gaz d’échappement (Qech) du moteur traversant le catalyseur, -A step during which the flow rate of the exhaust gas (Qech) from the engine passing through the catalyst is determined,
-Une étape au cours de laquelle on détermine la température (Tcat) du catalyseur, -A step during which the temperature (Tcat) of the catalyst is determined,
-Une étape au cours de laquelle on détermine un seuil minimal de quantité d’oxygène (OSmin) et un seuil maximal de quantité d’oxygène (OSmax) en fonction dudit débit (Qech) et de ladite température (Tcat), correspondant respectivement à un début de fuites de monoxyde de carbone et à un début de fuites d’oxydes d’azote à l’aval du catalyseur, et, A step during which a minimum threshold of quantity of oxygen (OSmin) and a maximum threshold of quantity of oxygen (OSmax) are determined as a function of said flow rate (Qech) and of said temperature (Tcat), corresponding respectively to the start of carbon monoxide leaks and the start of nitrogen oxides leaks downstream of the catalyst, and,
-Une étape au cours de laquelle on détermine la valeur de ladite consigne de stocke d’oxygène à l’intérieur d’une plage comprise entre ledit seuil minimal (OSmin) et ledit seuil maximal (OSmax) de quantité d’oxygène. -A step during which the value of said oxygen storage setpoint is determined within a range between said minimum threshold (OSmin) and said maximum threshold (OSmax) for the quantity of oxygen.
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le seuil minimal de quantité d’oxygène (OSmin) et le seuil maximal de quantité d’oxygène (OSmax) sont déterminés respectivement à partir des seuils minimal et maximal de quantité d’oxygène (OSmin, neuf , OSmax, neuf) prédéterminés d’un catalyseur neuf et d’un facteur de vieillissement (V). 9. The method of claim 8, wherein the minimum oxygen quantity threshold (OSmin) and the maximum oxygen quantity threshold (OSmax) are determined respectively from the minimum and maximum oxygen quantity thresholds (OSmin , new, OSmax, new) of a new catalyst and an aging factor (V).
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de détermination de la capacité de stockage en oxygène (OSC) après le démarrage du moteur, et une étape de calcul du facteur de vieillissement (V) en fonction de ladite capacité de stockage en oxygène (OSC) et d’une valeur prédéterminée de la capacité de stockage en oxygène d’un catalyseur neuf (OSCneuf). 10. The method of claim 9, characterized in that it further comprises a step of determining the oxygen storage capacity (OSC) after starting the engine, and a step of calculating the aging factor (V) in function of said oxygen storage capacity (OSC) and a predetermined value of the oxygen storage capacity of a new catalyst (OSCneuf).
11. Procédé selon l’une des revendications 8 à 10, sont en ce qu’il comprend une étape au cours de laquelle on détermine une valeur de tension (U’A) délivrée par une sonde à oxygène aval (10) du catalyseur, une étape au cours de laquelle on détermine une valeur de la température (T’A) de ladite sonde aval, et une étape au cours de laquelle on détermine, en fonction dudit débit des gaz d’échappement (Qech) et de ladite température de la sonde aval (T’A), un seuil minimal de tension (U’min) et un seuil maximal de tension (U’max), dont le dépassement correspond respectivement auxdits débuts de fuites d’oxydes d’azote et de monoxyde de carbone. 11. Method according to one of claims 8 to 10, are in that it comprises a step during which a voltage value (U'A) delivered by an oxygen sensor downstream (10) of the catalyst is determined, a step during which a value of the temperature (T'A) of said downstream probe is determined, and a step during which one determines, as a function of said flow rate of the exhaust gases (Qech) and of said temperature of the downstream probe (T'A), a minimum voltage threshold (U'min) and a maximum voltage threshold (U'max), the overshoot of which corresponds respectively to said beginnings of nitrogen oxides and nitrogen monoxide leaks. carbon.
12. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits seuils minimal et maximal (U’min, U’max) sont prédéterminés, pour chaque valeur de débit (Qech) et de température (T’A), sur catalyseur neuf. 12. Method according to the preceding claim, characterized in that said minimum and maximum thresholds (U’min, U’max) are predetermined, for each flow rate (Qech) and temperature (T’A), on new catalyst.
13. Procédé selon l’une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu’il comprend une étape au cours de laquelle on calcule la quantité d’oxygène stockée dans le catalyseur (OS) comme la somme d’une valeur initiale et d’une intégrale temporelle du produit du débit des gaz d’échappement (Qech), du taux d’oxygène dans l’air et d’un facteur égal à 1 moins la valeur de la richesse (RA) déterminée à partir de la sonde amont. 13. Method according to one of claims 8 to 12, characterized in that it comprises a step during which the quantity of oxygen stored in the catalyst (OS) is calculated as the sum of an initial value and d '' a time integral of the product of the exhaust gas flow rate (Qech), the rate of oxygen in the air and a factor equal to 1 minus the value of the richness (RA) determined from the upstream probe .
14. Procédé selon l’une des revendications 8 à 13, caractérisé en ce qu’il comprend 14. Method according to one of claims 8 to 13, characterized in that it comprises
- des étapes au cours desquelles on compare la tension (U’A) de la sonde aval respectivement au seuil minimal de tension (U’min) et au seuil maximal de tension (U’max), - steps during which the voltage (U'A) of the downstream probe is compared with the minimum voltage threshold (U'min) and the maximum voltage threshold (U'max) respectively,
-dans le cas où le seuil minimal (U’min) est atteint ou dépassé, une étape de réinitialisation du calcul de la quantité d’oxygène stockée à la valeur de seuil maximal de quantité d’oxygène (OSmax), -in the event that the minimum threshold (U'min) is reached or exceeded, a step of resetting the calculation of the quantity of oxygen stored at the maximum threshold value of the quantity of oxygen (OSmax),
-dans le cas où le seuil maximal de tension (U’max) est atteint ou dépassé, une étape de réinitialisation du calcul de la quantité d’oxygène stockée (OS) à la valeur de seuil minimal de quantité d’oxygène (OSmin). -in the event that the maximum voltage threshold (U'max) is reached or exceeded, a step of resetting the calculation of the quantity of oxygen stored (OS) to the minimum threshold value of the quantity of oxygen (OSmin) .
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