FR2804179A1 - Mixture control method for motor vehicle internal combustion engine involves measuring difference between pre-set and measured exhaust gas richness and regulating intake valve correspondingly - Google Patents

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Abstract

The mixture control method for a motor vehicle internal combustion engine (1) involves closed circuit regulation of the richness of the exhaust gases when the engine is operating in the stratified combustion mode. The difference between a pre-set medium richness corresponding to a speed range and engine charge is measured against the measured medium richness and the air intake of the engine is then regulated (5) using the motorized throttle butterfly (4). Claims include a control circuit for carrying out the method

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de régulation de la richesse du mélange air/carburant d'un moteur à essence à qua tre temps à allumage commandé. The present invention relates to a method and a device for regulating the richness of the air / fuel mixture of a four-stroke spark ignition gasoline engine.

Dans ce type de moteur, le carburant est directement injecté dans la chambre de combustion par l'intermédiaire d'un système d'alimentation en carburant à haute pression et les paramètres de commande sont calculés et appliqués par une unité centrale de contrôle. In this type of engine, the fuel is directly injected into the combustion chamber via a high-pressure fuel supply system and the control parameters are calculated and applied by a central control unit.

De plus, les gaz d'échappement sont traités par un ou plusieurs catalyseurs placés dans la ligne d'échappement. In addition, the exhaust gas is treated with one or more catalysts placed in the exhaust line.

L'unité centrale de contrôle du moteur traite les différentes infor mations envoyées par le moteur comme par exemple le régime et également en voyées par le véhicule comme par exemple la volonté du conducteur, les requê tes de couple, des autres systèmes électroniques embarqués type contrôle de trajectoire ou boîte de vitesse. The central engine control unit processes the various information sent by the engine, for example the engine speed and also by the vehicle, such as the driver's will, the torque requests, other electronic control-type electronic systems. trajectory or gearbox.

Cette unité centrale de contrôle en fait la synthèse et détermine le mode de combustion à appliquer par action sur les paramètres de commande qui sont - le débit d'air, - la quantité de carburant injecté, - la mise en phase de la quantité de carburant injecté, - l'avance à l'allumage appliqué. This central control unit synthesizes it and determines the combustion mode to be applied by acting on the control parameters which are the air flow, the quantity of fuel injected, the phasing of the quantity of fuel. injected, - ignition advance applied.

Pour un moteur à essence à injection directe, l'unité de contrôle du moteur dispose de plusieurs modes de combustion pour assurer le mode de combustion déterminé. For a direct injection gasoline engine, the engine control unit has several modes of combustion to ensure the determined combustion mode.

Elle doit donc à chaque instant évaluer le mode de combustion réalisant le meilleur compromis entre la consommation de carburant, l'agrément de conduite et la dépollution des gaz d'échappement. It must therefore at every moment evaluate the mode of combustion achieving the best compromise between fuel consumption, driving pleasure and exhaust gas pollution control.

Une des caractéristiques fondamentales des modes de combus tion réside dans la richesse du mélange air/carburant qu'elles permettent. One of the fundamental characteristics of combustion modes lies in the richness of the air / fuel mixture that they allow.

La richesse du mélange est une valeur adimentionnelle définie comme le rapport entre les proportions air/carburant d'un mélange stoechiométri- que et la même proportion air/carburant du mélange dans le mode de combustion considéré

Figure img00020001

avec Ks = coefficient stoechiométrique. The richness of the mixture is an ad- ditional value defined as the ratio between the air / fuel proportions of a stoichiometric mixture and the same air / fuel proportion of the mixture in the combustion mode considered.
Figure img00020001

with Ks = stoichiometric coefficient.

Ce coefficient définit le rapport débit air/débit carburant assurant une combustion complète. This coefficient defines the ratio air flow / fuel flow ensuring complete combustion.

Par définition - la richesse est égale à 1 lorsque le mélange est stoechiométri- q ue, - la richesse est supérieure à 1 lorsque la proportion de carburant dans le mélange est plus importante que celle du mélange stoechiométrique ; le mélange est dit "riche", - la richesse est inférieure à 1 lorsque la proportion d'essence dans le mélange est inférieure à celle du mélange stoechiométrique ; le mélange est dit "pauvre". By definition - the richness is equal to 1 when the mixture is stoichiometric, - the richness is greater than 1 when the proportion of fuel in the mixture is greater than that of the stoichiometric mixture; the mixture is said to be "rich"; the richness is less than 1 when the proportion of gasoline in the mixture is lower than that of the stoichiometric mixture; the mixture is said to be "poor".

Pour les moteurs à quatre temps à essence équipés d'un sys tème d'injection indirecte et fonctionnant à richesse 1, la sévérité des normes antipollution a provoqué la généralisation du catalyseur trifonctionnel associé à un contrôle précis de la richesse des gaz d'échappement autour de la valeur de richesse 1. For four-stroke gasoline engines equipped with an indirect fuel injection system operating at Wealth 1, the severity of the anti-pollution standards has led to the generalization of the trifunctional catalyst associated with precise control of the richness of the exhaust gases around the engine. wealth value 1.

Le contrôle de la richesse autour de la richesse 1 permet d'assu rer une combustion stable et ainsi un bon agrément de conduite et de profiter de l'efficacité de conversion du catalyseur trifonctionnel pour les polluants à oxyder (CO, hydrocarbures imbrûlés) et pour les polluants à réduire (oxydes d'azote). The control of the richness around the richness 1 makes it possible to ensure a stable combustion and thus a good driving pleasure and to take advantage of the conversion efficiency of the trifunctional catalyst for the pollutants to be oxidized (CO, unburnt hydrocarbons) and for the pollutants to be reduced (nitrogen oxides).

Cette efficacité est proche de 1 pour la réduction des oxydes d'azote lorsque que le mélange est riche et pour l'oxydation des hydrocarbures imbrûlés et du CO lorsque la richesse est inférieure à 1 ainsi que pour l'oxydation et la réduction lorsque la richesse du mélange est précisément égale à 1. La plage très étroite de richesse autour de 1 permettant de béné ficier de la double efficacité de réduction et d'oxydation est communément appe lée "fenêtre de conversion" du catalyseur trifonctionnel. This efficiency is close to 1 for the reduction of nitrogen oxides when the mixture is rich and for the oxidation of unburned hydrocarbons and CO when the richness is less than 1 as well as for oxidation and reduction when the richness The very narrow range of richness around 1 to benefit from the double reduction and oxidation efficiency is commonly referred to as the "conversion window" of the trifunctional catalyst.

Le contrôle de la richesse du mélange par le contrôle du moteur dans le cas où il est équipé d'un système d'injection indirecte se fait par un pré- commande du temps d'ouverture des injecteurs et par une correction du temps d'ouverture des injecteurs en boucle fermée. The control of the richness of the mixture by the control of the engine in the case where it is equipped with an indirect injection system is done by a pre-order of the opening time of the injectors and by a correction of the opening time injectors in closed loop.

Dans le cas d'une précommande du temps d'ouverture des in jecteurs, cette précommande est calculée à partir de la mesure de la quantité d'air admise par le moteur et de la caractéristique du débit de carburant des in jecteurs. In the case of a pre-control of the opening time of the injectors, this pre-order is calculated from the measurement of the amount of air admitted by the engine and the characteristic of the fuel flow of the injectors.

Ce calcul permet un premier centrage de la richesse proche de la valeur 1, mais il n'est pas suffisant pour respecter la contrainte imposée par la fenêtre de conversion du catalyseur trifonctionnel. This calculation allows a first centering of the wealth close to the value 1, but it is not sufficient to respect the constraint imposed by the conversion window of the trifunctional catalyst.

Dans le cas d'une correction du temps d'ouverture des injecteurs en boucle fermée, cette correction est calculée en comparant la richesse des gaz mesurée à l'échappement à la valeur 1 optimisant l'efficacité de conversion. In the case of a correction of the opening time of the injectors in closed loop, this correction is calculated by comparing the richness of the gases measured with the escapement with the value 1 optimizing the efficiency of conversion.

Un mélange mesuré trop pauvre provoque une augmentation du temps d'ouverture des injecteurs et un mélange mesuré trop riche provoque une diminution du temps d'ouverture des injecteurs. A mixture measured too lean causes an increase in the opening time of the injectors and a mixture measured too rich causes a decrease in the opening time of the injectors.

L'introduction du système d'injection directe dans les moteurs à combustion internes permet d'élargir les modes de combustion aux modes de combustion dits "pauvres", c'est à dire aux modes de combustion dont la richesse de combustion est inférieure à 1. The introduction of the direct injection system in internal combustion engines makes it possible to extend combustion modes to so-called "poor" combustion modes, that is to say combustion modes whose combustion efficiency is less than 1 .

Ces modes de combustion peuvent être séparés entre deux grandes catégories, qui sont le mode de combustion dit "homogène" et le mode de combustion dit "stratifié". These combustion modes can be separated between two major categories, which are the so-called "homogeneous" combustion mode and the "stratified" combustion mode.

Pour le mode de combustion homogène, la richesse du mélange air/carburant est la même en tout point de la chambre de combustion et ce mode permet un appauvrissement du mélange limité par la contrainte de la richesse à proximité de la bougie d'allumage qui doit être suffisante pour assurer l'amorçage de la combustion. La richesse minimum autorisée par ce mode de combustion est de l'ordre de 0,75. For the homogeneous combustion mode, the richness of the air / fuel mixture is the same in every point of the combustion chamber and this mode allows a depletion of the mixture limited by the constraint of the richness near the spark plug which must be sufficient to ensure the ignition of the combustion. The minimum wealth allowed by this mode of combustion is of the order of 0.75.

Dans le mode de combustion stratifié, le carburant est injecté dans la chambre de combustion en fin de phase de compression afin que la ri chesse du mélange à proximité de la bougie au moment de l'allumage soit suffi sante pour assurer la combustion. In the stratified combustion mode, the fuel is injected into the combustion chamber at the end of the compression phase, so that the weight of the mixture near the spark plug at the time of ignition is sufficient to ensure combustion.

Le mélange global présente un excès d'air très important (ri chesse moyenne de l'ordre de 0,4), ce qui permet: - une augmentation du rendement de combustion du moteur, - une augmentation de la pression moyenne régnant dans le ré partiteur d'admission et ainsi une diminution des pertes "par pompage". The overall mixture has a very large excess of air (mean rhew of about 0.4), which allows: - an increase in the combustion efficiency of the engine, - an increase in the average pressure prevailing in the reactor. intake manifold and thus a reduction in "pumped" losses.

Dans ce mode de combustion stratifié, le pilotage par le contrôle moteur des quantités d'air et de carburant admises par ce moteur ne répond pas aux mêmes exigences que celles précédemment mentionnées pour le mode de combustion homogène à richesse 1. In this stratified combustion mode, the control by the engine control of the quantities of air and fuel admitted by this engine does not meet the same requirements as those mentioned above for the homogeneous mode of combustion at richness 1.

En effet, la quantité de carburant n'est plus établie à partir de la quantité d'air admise mais directement à partir du couple moteur demandé par le conducteur ou un autre système comme par exemple un dispositif antipatinage, une boîte de vitesse automatique, la régulation de la vitesse du véhicule, et la quantité d'air est ajustée à partir de la quantité de carburant et d'une richesse optimum préétablie lors de la mise au point du moteur et calibrée dans le contrôle moteur. Indeed, the amount of fuel is no longer established from the amount of air admitted but directly from the engine torque requested by the driver or another system such as for example a traction control device, an automatic gearbox, the regulating the speed of the vehicle, and the amount of air is adjusted from the quantity of fuel and a preset optimum wealth during the development of the engine and calibrated in the engine control.

Les contraintes imposées à la richesse du mélange par ce pilo tage en mode stratifié sont moins sévères que les contraintes pour le mode de fonctionnement homogène à richesse 1, car pour un débit de carburant donné, le couple moteur varie peu avec la richesse du mélange et, le mélange étant glo balement pauvre (richesse inférieure à 0,5), il n'y a plus de fenêtre de conversion du catalyseur trifonctionnel à respecter. The constraints imposed on the richness of the mixture by this pilo tage in stratified mode are less severe than the constraints for the homogeneous mode of operation with richness 1, because for a given fuel flow, the engine torque varies little with the richness of the mixture and the mixture being generally poor (less than 0.5 richness), there is no longer a conversion window of the trifunctional catalyst to be respected.

Cependant, un fonctionnement trop pauvre ou trop riche dans le mode de combustion stratifié peut entraîner des ratés de combustion et avoir des conséquences sur l'agrément de conduite, la pollution et la tenue du ou des ca talyseurs et un fonctionnement sur une richesse différente de l'optimum établi lors de la mise au point du moteur entraîne une diminution du rendement de combustion et ainsi une augmentation de la consommation de carburant. However, operating too poor or too rich in the stratified combustion mode can lead to misfires and have consequences on driving pleasure, pollution and the holding of the ca or catalysts and operation on a different wealth of the optimum established during the development of the engine causes a decrease in the combustion efficiency and thus an increase in fuel consumption.

De plus, la maîtrise de la richesse d'échappement permet une meilleure performance de la gestion du système de catalyse assurant la dépollu tion en mélange pauvre. In addition, the control of the exhaust richness allows a better performance of the management of the catalysis system ensuring the cleanup lean mixture.

L'invention vise donc à créer un procédé et un dispositif de régu lation de la richesse du mélange air/carburant d'un moteur à essence à quatre temps à allumage commandé et équipé d'un système d'injection directe. The invention therefore aims to create a method and a device for regulating the richness of the air / fuel mixture of a four-stroke spark ignition gasoline engine equipped with a direct injection system.

L'invention a donc pour objet un procédé de régulation de la ri chesse du mélange air/carburant d'un moteur à essence à quatre temps à allu mage commandé équipé d'un système d'injection directe du carburant dans la chambre de combustion de chaque cylindre du moteur, d'un boîtier de com mande du papillon motorisé du dosage de la quantité d'air admise par le moteur, d'au moins un catalyseur placé dans la ligne d'échappement du moteur, d'une sonde de mesure de la richesse moyenne des gaz d'échappement placée dans ladite ligne d'échappement et d'une unité centrale de contrôle recevant notam ment les informations relatives au régime de rotation du moteur, à la charge du moteur, à la position de la pédale d'accélérateur et à la richesse moyenne des gaz d'échappement et de commande de la quantité d'air admise au moyen du boîtier du papillon motorisé, caractérisé en ce que, lorsque le mode de combus tion appliqué au moteur est le mode dit stratifié, on régule en boucle fermée la richesse moyenne des gaz d'échappement en calculant l'écart entre la richesse moyenne de consigne à respecter en fonction du régime de rotation et de la charge du moteur et la richesse moyenne mesurée et filtrée des gaz d'échappe ment et en corrigeant la quantité d'air admise par le moteur au moyen dudit boî tier de commande du papillon motorisé. The subject of the invention is therefore a process for regulating the air / fuel mixture of a four-stroke gasoline engine with controlled ignition equipped with a system for directly injecting fuel into the combustion chamber of the engine. each engine cylinder, a motorized throttle control unit for the metering of the amount of air admitted by the engine, at least one catalyst placed in the exhaust line of the engine, a measuring probe the average richness of the exhaust gases placed in said exhaust line and a central control unit receiving in particular the information relating to the rotational speed of the engine, to the load of the engine, to the position of the pedal; accelerator and the average richness of the exhaust gas and control of the amount of air admitted by means of the motorized throttle body, characterized in that, when the combustion mode applied to the engine is the so-called stratified mode e, the average richness of the exhaust gases is regulated in a closed loop by calculating the difference between the average setpoint richness to be respected as a function of the rotational speed and the engine load and the average measured and filtered richness of the exhaust gases. exhaust and correcting the amount of air admitted by the engine by means of said motorized throttle control box.

Selon une autre caractéristique, la correction de la quantité d'air est limitée en amplitude en fonction du point de fonctionnement du moteur. L'invention a également pour objet un dispositif de régulation de la richesse du mélange air/carburant d'un moteur à essence à quatre temps à allumage commandé équipé d'un système d'injection directe du carburant dans la chambre de combustion de chaque cylindre du moteur, d'un boîtier de com- mande du papillon motorisé de dosage de la quantité d'air admise par le moteur, d'au moins un catalyseur placé dans la ligne d'échappement du moteur, d'une sonde de mesure de la richesse moyenne des gaz d'échappement placée dans la ligne d'échappement et d'une unité centrale de contrôle recevant notamment les informations relatives au régime de rotation du moteur, à la charge du moteur, à la position de la pédale d'accélérateur et à la richesse moyenne des gaz d'échappement et assurant la commande de la quantité d'air admise au moyen du boîtier du papillon motorisé, caractérisé en ce que l'unité centrale de contrôle comporte des moyens de régulation en boucle fermée de la richesse moyenne des gaz d'échappement en calculant l'écart entre la richesse moyenne de consi gne à respecter en fonction du régime de rotation et de la charge du moteur et la richesse moyenne mesurée et filtrée desdits gaz d'échappement et en corrigeant la quantité d'air admise par le moteur au moyen dudit boîtier de commande du papillon motorisé lorsque le mode de combustion appliqué au moteur est le mode dit stratifié. According to another characteristic, the correction of the quantity of air is limited in amplitude as a function of the operating point of the engine. The invention also relates to a device for regulating the richness of the air / fuel mixture of a four-stroke spark ignition gasoline engine equipped with a direct fuel injection system in the combustion chamber of each cylinder motor, a control box for the motorized throttle valve for the amount of air admitted by the engine, at least one catalyst placed in the exhaust line of the engine, a sensor for measuring the average richness of the exhaust gases placed in the exhaust line and of a central control unit receiving in particular the information relating to the rotational speed of the engine, to the load of the engine, to the position of the accelerator pedal and the average richness of the exhaust gases and controlling the amount of air admitted by means of the motorized throttle body, characterized in that the central control unit comprises regulating means closed-loop ion of the average richness of the exhaust gases by calculating the difference between the average wealth of consis og to respect according to the rotational speed and the engine load and the average measured and filtered richness of said gases of exhaust and correcting the amount of air admitted by the engine by said motorized throttle control box when the combustion mode applied to the engine is so-called stratified mode.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention - les moyens de régulation en boucle fermée sont formés par un régulateur de type proportionnel intégrale dérivée, - la sonde de mesure de la richesse moyenne des gaz d'échap pement est placée entre les collecteurs des gaz d'échappement et ledit cataly seur. According to other features of the invention - the closed-loop control means are formed by a proportional integral type regulator derivative - the probe for measuring the average richness of the exhaust gases is placed between the gas collectors exhaust and said catalyst.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1 est un schéma synoptique de l'agencement d'un mo teur à quatre temps à allumage commandé auquel s'applique la présente inven tion, - la Fig. 2 est un organigramme représentant la coordination fonctionnelle des quatre principaux modules de la régulation conforme à l'inven tion, - la Fig. 3 est un schéma synoptique de la régulation de richesse du mélange air/carburant en mode stratifié par action sur le débit d'air, conforme à l'invention, - la Fig. 4 est un graphique montrant un exemple de comporte ment de la régulation en cas de saturation. The invention will be better understood from the following description, given by way of example and with reference to the accompanying drawings, in which - FIG. 1 is a block diagram of the arrangement of a four-stroke spark ignition engine to which the present invention applies; FIG. 2 is a flowchart showing the functional coordination of the four main modules of the control according to the invention; FIG. 3 is a block diagram of the air / fuel mixture richness control in the airflow stratified mode according to the invention; FIG. 4 is a graph showing an example of regulation behavior in case of saturation.

Sur le schéma de la Fig. 1, on a représenté un moteur à quatre temps à combustion interne désigné dans son ensemble par la référence 1 et auquel est associé un système d'injection directe 2 assurant l'injection dans les quatre cylindres du moteur 1. In the diagram of FIG. 1, there is shown a four-stroke internal combustion engine generally designated by the reference 1 and which is associated with a direct injection system 2 ensuring the injection into the four cylinders of the engine 1.

Le système d'injection directe 2 est commandé par un système d'alimentation en carburant à haute pression 3 et le flux d'air frais d'admission est assuré par un boîtier 4 de commande du pavillon motorisé de dosage de la quantité d'air admise par le moteur 1. The direct injection system 2 is controlled by a high pressure fuel supply system 3 and the intake fresh air flow is provided by a control box 4 of the motorized metering head of the amount of air admitted by the engine 1.

Le système d'alimentation en carburant à haute pression 3 et le boîtier 4 de commande du papillon sont tous deux commandés par une unité centrale de contrôle 5 qui assure la commande du débit de carburant à injecter notamment en fonction de la charge du moteur, du régime du moteur, du rapport air/carburant dans la ligne d'échappement ainsi que de la volonté du conducteur en mesurant la position de la pédale d'accélérateur 7. The high-pressure fuel supply system 3 and the throttle valve control box 4 are both controlled by a central control unit 5 which controls the fuel flow rate to be injected, in particular as a function of the engine load, the engine speed, air / fuel ratio in the exhaust line and the driver's will by measuring the position of the accelerator pedal 7.

L'unité centrale de contrôle 5 commande par ailleurs, la position du papillon dans le boîtier 4. The central control unit 5 also controls the position of the throttle valve in the housing 4.

Le moteur comporte une ligne d'échappement 6 dans laquelle est inséré un système 8 de traitement catalytique des gaz d'échappement et une sonde 9 de mesure de la richesse moyenne des gaz d'échappement placée entre le collecteur 10 desdits gaz d'échappement et le catalyseur 8. The engine comprises an exhaust line 6 into which is inserted a catalytic exhaust gas treatment system 8 and a probe 9 for measuring the average richness of the exhaust gases placed between the collector 10 of said exhaust gases and the catalyst 8.

Le système d'injection directe 2 permet de faire fonctionner le moteur 1 en modes de combustion dits "pauvres", c'est à dire avec une richesse de combustion inférieure à 1. Ces modes de combustion sont le mode de com bustion dit "homogène" et le mode de combustion dit "stratifié". The direct injection system 2 makes it possible to operate the engine 1 in so-called "poor" combustion modes, that is to say with a combustion richness of less than 1. These modes of combustion are the so-called "homogeneous" combustion mode. "and the so-called" stratified "combustion mode.

Le dispositif de régulation de la richesse du mélange air/carburant, conforme à l'invention, fonctionne en mode de combustion stratifié dans lequel le carburant est injecté dans la chambre de combustion en fin de phase de compression afin que la richesse du mélange à proximité de la bougie au moment de l'allumage soit suffisante pour assurer la combustion. The device for regulating the richness of the air / fuel mixture, according to the invention, operates in a stratified combustion mode in which the fuel is injected into the combustion chamber at the end of the compression phase so that the richness of the mixture in the vicinity the spark plug at the time of ignition is sufficient to ensure combustion.

Le mélange global présente un excès d'air très important (ri chesse moyenne de l'ordre de 0,4) ce qui permet: - une augmentation du rendement de combustion du moteur 1, - une augmentation de la pression moyenne régnant dans le ré partiteur d'admission et ainsi une diminution des pertes "par pompage". The overall mixture has a very large excess of air (average rhege on the order of 0.4) which allows: - an increase in the combustion efficiency of the engine 1, - an increase in the average pressure prevailing in the engine. intake manifold and thus a reduction in "pumped" losses.

D'une manière générale, lorsque le mode de combustion appli qué au moteur 1 est le mode stratifié, on régule en boucle fermée la richesse moyenne des gaz d'échappement en calculant l'écart entre la richesse moyenne de consigne à respecter en fonction du régime de rotation et de la charge du moteur 1 et la richesse moyenne mesurée des gaz d'échappement et en corrig eant la quantité d'air admise par le moteur 1 au moyen du boîtier 4 de commande du papillon motorisé. In general, when the combustion mode applied to the engine 1 is the stratified mode, the average richness of the exhaust gases is regulated in a closed loop by calculating the difference between the average setpoint richness to be respected as a function of the rotational speed and the load of the engine 1 and the measured average richness of the exhaust gas and by correcting the amount of air admitted by the engine 1 by means of the control box 4 of the motorized throttle valve.

A cet effet, l'unité centrale de contrôle 5 comporte notamment des moyens 20 de régulation en boucle fermée de la richesse moyenne des gaz d'échappement. For this purpose, the central control unit 5 comprises in particular means 20 closed loop control of the average richness of the exhaust gas.

Ainsi que représenté sur l'organigramme de la Fig. 2, la stratégie de régulation se décompose fonctionnellement en quatre principaux modules qui sont - module 12 : condition d'activation ou de désactivation ou de blocage de la régulation, - module 13 : calcul de la consigne de richesse du mélange air/carburant, - module 14 : calcul de la correction de débit d'air, - module 15 : application de la correction de débit d'air au moyen du boîtier 4 de commande du papillon motorisé. As shown in the flowchart of FIG. 2, the control strategy is functionally broken down into four main modules which are - module 12: activation or deactivation or blocking regulation condition, - module 13: calculation of the air / fuel mixture richness setpoint, - module 14: calculation of the air flow correction, - module 15: application of the air flow correction by means of the control box 4 of the motorized throttle valve.

L'application de la régulation de richesse en mode stratifié par une correction sur le débit d'air n'est autorisée que si la sonde 9 de mesure de la richesse moyenne des gaz d'échappement et le boîtier 4 de papillon motorisé sont opérationnels. Dans ce cas, le choix du mode de combustion stratifié par le contrôle du moteur 1 provoque le lancement d'une temporisation. Lorsque la temporisation est terminée, la régulation démarre. The application of the stratified mode richness regulation by a correction on the air flow is only allowed if the probe 9 for measuring the average richness of the exhaust gases and the motorized throttle body 4 are operational. In this case, the choice of the stratified combustion mode by the control of the engine 1 causes the start of a delay. When the timer is over, control starts.

Sur la Fig. 3, on a représenté un schéma général de la régulation de richesse en mode stratifié. In FIG. 3, there is shown a general scheme of wealth regulation in stratified mode.

Les moyens 20 de régulation en boucle fermée de la richesse des gaz d'échappement sont formés par un régulateur de type proportionnel inté gral dérivé. The closed-loop regulation means 20 of the richness of the exhaust gases are formed by a regulator of integral proportional integral type.

Ainsi que représenté à la Fig. 3, au cours d'une étape 21, les moyens 20 de régulation déterminent la quantité de carburant à injecter en fonc tion du régime de rotation et de la charge du moteur 1 à partir par exemple de la mesure de la position de la pédale 7 d'accélérateur. As shown in FIG. 3, during a step 21, the regulation means 20 determine the amount of fuel to be injected as a function of the rotational speed and the load of the engine 1, for example from the measurement of the position of the pedal 7 accelerator.

Au cours d'une étape 22, on détermine le temps d'ouverture des injecteurs, c'est à dire le débit de ces injecteurs. During a step 22, the opening time of the injectors, that is to say the flow rate of these injectors, is determined.

A partir de la détermination de la quantité de carburant à injecter, on détermine, au cours d'une étape 23, la quantité d'air de base. From the determination of the quantity of fuel to be injected, the amount of base air is determined during a step 23.

Par ailleurs, la sonde 9 mesure la richesse moyenne des gaz d'échappement à la sortie du collecteur d'échappement 10 et on détermine au cours d'une étape 24 la régulation de la richesse moyenne des gaz d'échappe ment en calculant l'écart entre la richesse moyenne de consigne à respecter et la richesse moyenne mesurée et filtrée des gaz d'échappement. Furthermore, the probe 9 measures the average richness of the exhaust gas at the outlet of the exhaust manifold 10 and is determined during a step 24 the regulation of the average richness of the exhaust gas by calculating the difference between the average setpoint richness to be respected and the average measured and filtered wealth of the exhaust gases.

A partir de cet écart et de la quantité d'air de base, on détermine au cours d'une étape 25 la position du papillon motorisé du boîtier 4. From this difference and the amount of base air, it is determined during a step 25 the position of the motorized throttle of the housing 4.

La consigne de richesse à respecter Rconsigne est calibrée dans le contrôle du moteur 1 en fonction du régime et du couple de consigne et est définie de la manière suivante Rconsigne = Rbase (régime, couple) + Dr Cette consigne de base Rbase peut être modulée par un terme correctif Dr appliqué lorsque la fonction de recirculation des gaz d'échappement ne peut plus être assurée. The setpoint value to be complied with Rsignature is calibrated in the control of the motor 1 as a function of the speed and the setpoint torque and is defined in the following way: Setpoint = Rbase (speed, torque) + Dr This base setpoint Rbase can be modulated by a correction term Dr applied when the exhaust gas recirculation function can no longer be ensured.

Le terme Dr est également calibré dans le contrôle du moteur en fonction du régime et du couple de consigne. De plus, la correction de richesse est calculée à partir de l'écart Er mesuré entre la richesse de consigne et la richesse mesurée par la sonde 9 et filtrée. The term Dr is also calibrated in the motor control according to the speed and the set torque. In addition, the wealth correction is calculated from the difference Er measured between the setpoint richness and the richness measured by the probe 9 and filtered.

Cet écart Er est défini par la formule suivante: Er = Rconsigne - richesse moyenne mesurée. This gap Er is defined by the following formula: Er = Rsignal - average wealth measured.

La richesse moyenne mesurée est calculée à partir de la valeur délivrée par la sonde 9 et d'un filtre passe bas de premier ordre. The measured average richness is calculated from the value delivered by the probe 9 and a first-order low-pass filter.

La correction globale est la somme de trois corrections CI, Cp, Cd. The overall correction is the sum of three corrections CI, Cp, Cd.

CI = Correction intégrale Le calcul de cette correction se fait de la façon suivante CI(n) = CI (n-1) + KI x Er(n) KI est un gain paramétrable. CI = Integral correction The calculation of this correction is done in the following way CI (n) = CI (n-1) + KI x Er (n) KI is a parameterizable gain.

CI est limité en amplitude par deux valeurs Clmin et Clmax pa ramétrables. CI is limited in amplitude by two values Clmin and Clmax pa.

Cp = Correction proportionnelle Le calcul de cette correction se fait de la façon suivante Cp(n) = Kp x Er(n) Kp est un gain paramétrable. Cd = Correction dérivée Elle est calculée à partir des variations filtrées DErf de l'erreur à compenser; DEr(n) = Er(n) - Er(n-1) DErf(n) = DErf(n-1) + Kf x [DEr(n)-DErf(n-1)] Cd(n) = Kd x DErf(n) La correction globale à appliquer est <B>Cg</B> =CI+Cd+Cp.  Cp = Proportional correction The calculation of this correction is done in the following way Cp (n) = Kp x Er (n) Kp is a parameterizable gain. Cd = Derivative correction It is calculated from the filtered variations DErf of the error to be compensated; DEr (n) = Er (n) - Er (n-1) DErf (n) = DErf (n-1) + Kf x [DEr (n) -DErf (n-1)] Cd (n) = Kd x DErf (n) The global correction to apply is <B> Cg </ B> = CI + Cd + Cp.

La correction globale Cg est ajoutée au débit d'air nominal cal culé par ailleurs par le contrôle du moteur 1. Le débit d'air global est ensuite traduit au cours de l'étape 25 (Fig. 3) par les moyens 20 de régulation en une ouverture du papillon par l'inter médiaire du boîtier motorisé 4 pour remplissage en air du moteur 1. The overall correction Cg is added to the nominal air flow rate set by the engine control 1. The overall air flow is then translated in step 25 (FIG. in a throttle opening through the motorized housing 4 for air filling of the engine 1.

La mesure du remplissage réel du moteur 1 permet de rendre la commande en air plus robuste en ajoutant une correction en boucle fermée de la position du papillon de façon à ajuster le remplissage réel au débit d'air global commandé par le contrôle du moteur 1. The measurement of the actual filling of the engine 1 makes the air control more robust by adding a closed-loop correction of the throttle position so as to adjust the actual filling to the overall air flow rate controlled by the engine control 1.

D'une manière générale, la correction de la quantité d'air est li mitée en amplitude en fonction du point de fonctionnement du moteur. In general, the correction of the quantity of air is limited in amplitude as a function of the operating point of the engine.

La correction globale Cg est limitée afin de ne pas perturber l'ef fet d'une défaillance du système d'alimentation en carburant du moteur 1. The overall correction Cg is limited so as not to disturb the effect of a failure of the fuel supply system of the engine 1.

Si le débit de carburant injecté augmente intempestivement suite à la défaillance du système, la régulation ne doit pas lui associer la quantité d'air permettant la combustion optimum. If the injected fuel flow increases unexpectedly due to the failure of the system, the regulation must not associate the amount of air for optimum combustion.

Pour cela, la correction à appliquer est bornée par deux valeurs calculées en fonction du débit d'air nominal pour le point de fonctionnement du moteur 1 considéré Gb final = Min (GgMax, Max (CgMin, Gg)) CgMin = KMin x Qair nominal CgMax = KMax x Qair nominal Qair nominal est le débit d'air moteur nominal précalibré au banc moteur lors de la mise au point. For this, the correction to be applied is limited by two values calculated as a function of the nominal air flow rate for the operating point of the engine 1 considered Gb final = Min (GgMax, Max (CgMin, Gg)) CgMin = KMin x Qair nominal CgMax = KMax x Qair Nominal Qair is the nominal motor air flow precalibrated to the engine test bench when focusing.

KMin est un coefficient négatif compris entre 0 et -1 KMax est un coefficient positif compris entre 0 et 1.  KMin is a negative coefficient between 0 and -1 KMax is a positive coefficient between 0 and 1.

Sur la Fig. 4,on a représenté un exemple des conditions d'arrêt et de blocage de la régulation en fonction de la charge et du mode de combustion du moteur. In FIG. 4, there is shown an example of the conditions for stopping and blocking the regulation as a function of the load and the combustion mode of the engine.

Ainsi que représenté sur cette figure, la régulation est stoppée si le mode de combustion stratifié est interrompu et si le contrôle du moteur coupe l'injection de carburant par exemple en décélération. La régulation étant effectuée par action sur le débit d'air par l'in termédiaire du boîtier 4 du papillon motorisé, elle subit deux limitations pour les corrections positives importantes et pour les corrections négatives importantes. As shown in this figure, the control is stopped if the laminated combustion mode is interrupted and if the engine control cuts the fuel injection, for example deceleration. As the regulation is effected by acting on the air flow via the casing 4 of the motorized throttle valve, it undergoes two limitations for the large positive corrections and for the large negative corrections.

Dans le cas des corrections positives importantes, le remplissage maximum en air des cylindres fixe une correction maximum que le régulateur doit prendre en compte pour stopper son action. Lorsque cette condition de pleine charge est atteinte, la régulation est figée et n'applique plus que les corrections décroissantes. In the case of large positive corrections, the maximum air filling of the cylinders sets a maximum correction that the regulator must take into account in order to stop its action. When this condition of full load is reached, the regulation is fixed and applies only decreasing corrections.

Pour les corrections négatives importantes, une limite physique est imposée par la refermeture maximum du boîtier 4 de papillon motorisé.For significant negative corrections, a physical limit is imposed by the maximum reclosing of the motorized throttle body 4.

Lorsque cet état est atteint, la régulation doit se figer et ne plus appliquer que des corrections croissantes. When this state is reached, the regulation must freeze and apply only increasing corrections.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Procédé de régulation de la richesse du mélange air/carburant d'un moteur à essence (1) à quatre temps à allumage commandé équipé d'un système (3) d'injection directe du carburant dans la chambre de combustion de chaque cylindre du moteur (1), d'un boîtier (4) de commande du papillon motorisé de dosage de la quantité d'air admise par le moteur (1), d'au moins un catalyseur (8) placé dans la ligne d'échappement (6) du moteur (1), d'une sonde (9) de me sure de la richesse moyenne des gaz d'échappement placée dans la ligne d'échappement (6) et d'une unité centrale (5) de contrôle recevant les informa tions relatives au régime de rotation du moteur (1), à la charge du moteur (1), à la position de la pédale d'accélérateur (7) et à la richesse moyenne des gaz d'échappement et de commande de la quantité d'air admise au moyen du boîtier (4) du papillon motorisé, caractérisé en ce que, lorsque le mode de combustion appliqué au moteur (1) est le mode dit stratifié, on régule en boucle fermée la richesse moyenne des gaz d'échappement en calculant l'écart entre la richesse moyenne de consigne à respecter en fonction du régime de rotation et de la charge du moteur et la richesse moyenne mesurée des gaz d'échappement et en corrigeant la quantité d'air admise par le moteur (1) au moyen du boîtier (4) de commande du papillon motorisé.1. A method for regulating the richness of the air / fuel mixture of a four-stroke spark ignition engine (1) equipped with a system (3) for the direct injection of fuel into the combustion chamber of each cylinder the engine (1), a housing (4) for controlling the motorized throttle valve for the amount of air admitted by the engine (1), at least one catalyst (8) placed in the exhaust line (6) the engine (1), a probe (9) for measuring the average richness of the exhaust gas placed in the exhaust line (6) and a central control unit (5) receiving the information relating to the rotational speed of the engine (1), the engine load (1), the position of the accelerator pedal (7) and the average richness of the exhaust and control gases of the engine. quantity of air admitted by means of the housing (4) of the motorized throttle, characterized in that, when the combustion mode applied to the engine (1) is the so-called stratified mode, the average richness of the exhaust gases is regulated in closed loop by calculating the difference between the average setpoint richness to be respected according to the rotational speed and the engine load and the measured average richness of the exhaust gases. exhaust and correcting the amount of air admitted by the engine (1) by means of the housing (4) for controlling the motorized throttle. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la correction de la quantité d'air est limitée en amplitude en fonction du point de fonctionnement du moteur (1).2. Method according to claim 1, characterized in that the correction of the amount of air is limited in amplitude according to the operating point of the motor (1). 3. Dispositif de régulation de la richesse du mélange air/carburant d'un moteur à essence (1) à quatre temps à allumage commandé équipé d'un système (3) d'injection directe du carburant dans la chambre de combustion de chaque cylindre du moteur (1), d'un boîtier (4) de commande du papillon motorisé de dosage de la quantité d'air admise par le moteur (1), d'au moins un catalyseur (8) placé dans la ligne d'échappement (6) du moteur (1), d'une sonde de mesure (9) de la richesse moyenne des gaz d'échappement pla cée dans la ligne d'échappement (6) et d'une unité centrale (5) de contrôle rece vant les informations relatives au régime de rotation du moteur (1), à la charge du moteur (1), à la position de la pédale d'accélérateur (7) et à la richesse moyenne des gaz d'échappement et assurant la commande de la quantité d'air admise au moyen du boîtier (4) du pavillon motorisé, caractérisé en ce que l'unité centrale de contrôle (5) comporte des moyens (20) de régulation en boucle fer mée de la richesse moyenne des gaz d'échappement en calculant l'écart entre la richesse moyenne de consigne à respecter en fonction du régime de rotation et de la charge du moteur (1) et la richesse moyenne mesurée et filtrée desdits gaz d'échappement et en corrigeant la quantité d'air admise par le moteur (1) au moyen dudit boîtier de commande (4) du papillon motorisé, lorsque le mode de combustion appliqué au moteur (1) est le mode dit stratifié.3. Device for regulating the richness of the air / fuel mixture of a four-stroke spark ignition gasoline engine (1) equipped with a system (3) for the direct injection of fuel into the combustion chamber of each cylinder the engine (1), a housing (4) for controlling the motorized throttle valve for the amount of air admitted by the engine (1), at least one catalyst (8) placed in the exhaust line (6) of the engine (1), a measuring probe (9) of the average richness of the exhaust gases placed in the exhaust line (6) and a central control unit (5) receiving the information relating to the rotational speed of the engine (1), the load of the engine (1), the position of the accelerator pedal (7) and the average richness of the exhaust gases and providing the control of the amount of air admitted by means of the housing (4) of the motorized roof, characterized in that the central control unit (5) comprises means (20) for regulating the average richness of the exhaust gases by calculating the difference between the average setpoint richness to be respected according to the rotational speed and the engine load (1) and the richness measured and filtered average of said exhaust gas and by correcting the amount of air admitted by the engine (1) by means of said control unit (4) of the motorized throttle, when the combustion mode applied to the engine (1) is the so-called laminate fashion. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens (20) de régulation en boucle fermée sont formés par un régulateur de type proportionnel intégrale dérivée.4. Device according to claim 3, characterized in that the closed loop control means (20) are formed by a derivative integral proportional type regulator. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la sonde de mesure (9) de la richesse moyenne des gaz d'échappement est placée entre le collecteur (10) des gaz d'échappement et ledit catalyseur (8).5. Device according to claim 3, characterized in that the measuring probe (9) of the average richness of the exhaust gas is placed between the collector (10) of the exhaust gas and said catalyst (8).
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