FR3075883A1 - Procede de controle de la combustion d'un moteur a allumage par compression de vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé de contrôle de la combustion d'un moteur diesel apte à fonctionner au moins selon un premier mode de fonctionnement à charge stratifiée sur la totalité du champ moteur, et selon un deuxième mode de fonctionnement à charge partiellement pré-mélangée qu'il peut adopter si le point de fonctionnement régime-charge du champ moteur se trouve dans un sous-ensemble limité de points du champ. Selon l'invention, l'adoption du deuxième mode n'est pas autorisée si l'écart de suivi de consigne d'au moins une boucle de réglage d'un paramètre représentatif de la quantité d'air ou de la quantité de gaz d'échappement recyclés à l'admission est trop élevé. En outre, le basculement du deuxième mode vers le premier mode est provoqué si ledit écart de suivi de consigne d'au moins une des deux boucles de réglage est trop élevé, et/ou si un paramètre représentatif de la stabilité de la combustion est trop dispersé.

Description

PROCEDE DE CONTROLE DE LA COMBUSTION D’UN MOTEUR A ALLUMAGE PAR COMPRESSION DE VEHICULE AUTOMOBILE
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION L’invention concerne un procédé de contrôle de la combustion d’un moteur à allumage par compression (du type diesel) de véhicule automobile. Elle concerne plus précisément le contrôle des transitions entre différents modes de combustion d’un tel moteur, comprenant au moins un premier mode classique de combustion à charge stratifiée du moteur et un second mode de combustion quasi homogène, c’est-à-dire à charge partiellement pré-mélangée, dit aussi mode de combustion « mild HCCI » (de l’acronyme anglais pour : Homogeneous Charge Compression Ignition).
ETAT DE LA TECHNIQUE
Un moteur à combustion homogène (ou : moteur HCCI) est un type de moteur à combustion interne à allumage par compression (c’est-à-dire du type diesel), dans lequel le mélange air-carburant est rendu le plus homogène possible, comme dans les moteurs à allumage commandé (du type fonctionnant à l’essence), et qui est comprimé assez fortement pour permettre l’auto-allumage du mélange, comme dans les moteurs diesel classiques à charge stratifiée.
Contrairement à ces derniers, pour lesquels la combustion démarre aux frontières entre l’air et le carburant injecté, la combustion dans un moteur HCCI débute en plusieurs endroits à la fois, ce qui provoque une combustion de la totalité du mélange air-carburant presque simultanée. Cela permet d’obtenir des émissions d’oxydes d’azote (NOX) extrêmement faibles, ce qui est particulièrement avantageux dans un contexte législatif de limitation toujours plus stricte des émissions polluantes des véhicules automobiles.
Toutefois, il est connu que pour son fonctionnement, un tel moteur HCCI nécessite une modification profonde de la géométrie des chambres de combustion du moteur par rapport à un moteur diesel classique fonctionnant à charge stratifiée. En effet, pour que le mélange air-carburant puisse être aussi homogène que possible, le carburant est injecté dès le début du temps de compression du moteur, par exemple peu après le point mort bas (PM B) du piston dans la chambre de combustion considérée. Pour que le carburant ait le temps de se mélanger de manière homogène à l’air pendant la durée du temps de compression du cycle moteur, c’est-à-dire pendant le remontée du piston depuis le PMB jusqu’au point mort haut (PMH) qui marque le début du temps de combustion-détente dans le cylindre, il convient qu’il puisse pénétrer aussi profondément que possible dans le fond de la chambre de combustion qui est matérialisé par la tête de piston au PMB, ce qui conduit à modifier la forme du bol de piston, et également l’angle de jet de carburant dans la chambre.
La figure 1 illustre les différences de géométrie qu’il faut apporter à un moteur à combustion homogène par rapport à un moteur conventionnel à combustion stratifiée. L’axe AA représente l’axe central de symétrie d’un piston dans une chambre de combustion. A la droite de cet axe, on a représenté schématiquement la forme du bol 1 d’un piston, relativement peu profond, pour un moteur fonctionnant à charge stratifiée. Le jet de carburant représenté par la flèche de droite montre qu’on peut avoir une direction du jet relativement écartée de l’axe du piston (ici, présentant un angle de 75 degrés par rapport à l’axe de symétrie). A la gauche de l’axe, on a représenté schématiquement la forme d’un bol 2 de piston nécessaire pour un moteur à combustion homogène (HCCI). Le bol 2 du piston est plus profond que pour un moteur conventionnel à charge stratifiée. D’autre part, le jet de carburant représenté par la flèche de gauche indique qu’on doit avoir une direction de jet nettement plus centrée sur l’axe central de symétrie du piston, la direction du jet formant un angle inférieur à 50 degrés par rapport à l’axe.
De telles modifications sont lourdes. En outre, comme le mode de combustion homogène (HCCI) n’est pas utilisable sur la totalité du champ de fonctionnement du moteur, c’est-à-dire pour la totalité des points de fonctionnement régime-charge du moteur, à cause notamment de problèmes de stabilité de combustion, il convient de continuer de contrôler le moteur dans un mode de combustion à charge stratifiée pour les points de fonctionnement qui sont incompatibles avec le mode de combustion à charge homogène, mais la géométrie modifiée pour la combustion HCCI est alors très désavantageuse pour ce mode de combustion conventionnel.
Pour pallier les difficultés liées à la compatibilité de la géométrie de la chambre de combustion avec les deux types de combustion stratifiée et homogène, une solution de compromis consiste à conserver la géométrie classique de la chambre de combustion (représentée à la partie droite de la figure 1) et à remplacer le mode de combustion homogène (HCCI) par un mode de combustion quasi homogène (dit aussi « mild HCCI » en langue anglaise), dans lequel la charge est partiellement prémélangée, l’injection de carburant étant réalisée différemment par rapport à un moteur à combustion homogène, comme on le décrit maintenant à l’appui de la figure 2.
Dans un mode de combustion à charge stratifiée, l’injection de carburant comporte au moins une injection principale 3 au voisinage du PM H du piston. Elle peut aussi comporter, avant l’injection principale, la pré-injection 4 d’au moins une quantité significativement plus faible de carburant, qui est séparée de l’injection principale par une durée pendant laquelle l’injecteur de carburant reste fermé et aucun carburant n’est injecté. Sur la figure 2, on a représenté deux pré-injections successives. L’injection peut encore comprendre, comme sur la figure 2, au moins une postinjection 5 d’une faible quantité de carburant.
Comme il a été mentionné plus haut, dans le mode de combustion à charge homogène, le carburant est entièrement injecté peu après le PM B, c’est-à-dire par exemple à partir de 180 degrés d’angle de vilebrequin (° vlb) avant le PMH.
Dans le mode de combustion à charge partiellement pré-mélangée (« mild HCCI »), l’injection de carburant est répartie en sensiblement deux demi-séquences d’injection 6,7 successives. La première demi-injection 6 principale est une injection pilote 6, qui correspond à une grosse pré-injection, et qui intervient plus tard dans le cycle de combustion que dans le cas de la combustion à charge homogène. Elle débute par exemple dans le dernier quart de tour du vilebrequin avant l’atteinte du PMH par le piston et se termine avant que le piston ait atteint le PMH. La deuxième demi-injection 7, qui est l’injection principale 7, débute dans la foulée de l’injection pilote 6 dans la dernière phase de la remontée du piston vers le PMH, et elle est centrée sur le PMH. A titre d’exemple, on peut retenir les ordres de grandeur suivants pour un moteur à 4 cylindres délivrant un couple de 120 Nm. Dans un mode de combustion à charge stratifiée, on peut prévoir une injection principale d’environ 15 mg / coup, une première pré-injection 4 d’environ 2 mg / coup vers 25°vlb et une deuxième préinjection 4 d’environ 2 mg / coup également vers 20°vlb. Dans un mode de combustion à charge partiellement pré-mélangée, on prévoira pour le même moteur et le même couple une injection pilote 6 d’environ 10 mg / coup vers 20°vlb puis très rapidement après la fermeture de l’injecteur une réouverture de l’injecteur et une injection principale 7 d’environ 10 mg / coup également.
Dans le mode de combustion à charge partiellement pré-mélangée, on parvient grâce à une pression d’injection élevée à homogénéiser au moins partiellement le carburant qui est injecté lors de la fin de la remontée du piston vers le PMH, c’est-à-dire le carburant injecté lors de l’injection pilote 6, la deuxième demi-injection 7 (c’est- à-dire l’injection principale 7) permettant d’absorber le gradient de montée en pression dans le cylindre du moteur et de calmer le bruit. Toutefois, comme pour le mode homogène (HCCI), ce mode de combustion à charge partiellement pré-mélangée, que l’on peut qualifier de quasi homogène (« mild HCCI ») n’est pas utilisable sur la totalité du champ du moteur, en raison d’une instabilité inhérente à ce mode de combustion, qui entraîne pour les occupants du véhicule sur lequel le moteur est monté, des risques inacceptables d’à-coups et de bruit, même sur un point de fonctionnement régime - charge stabilisé du moteur.
On a représenté sur la figure 2 une zone du champ moteur sur laquelle on peut contrôler le moteur selon un mode de combustion à charge partiellement prémélangée, c’est-à-dire un sous-ensemble de points de fonctionnement régime-charge du champ moteur sur lequel ce mode est disponible. Il s’agit d’une portion du champ complet qui correspond à un fonctionnement du moteur à des régimes N intermédiaires et à des charges moyennes C, dans laquelle on estime, par exemple d’après des évaluations subjectives par des utilisateurs, que la perception des instabilités et du bruit dans le véhicule est acceptable. En dehors de ce sous-ensemble du champ moteur, le moteur est obligatoirement réglé dans le mode de combustion à charge stratifiée. En outre, le mode de combustion à charge partiellement pré-mélangée ne peut pas être mis en œuvre à froid, donc il faut par exemple vérifier que la température d’eau Teau du moteur est supérieure à un seuil pour le mettre en œuvre. Néanmoins, comme le mode de combustion à charge partiellement prémélangée entraîne un niveau d’instabilités et de bruit qui, bien qu’il soit est jugé acceptable par l’utilisateur sur un point de fonctionnement stabilisé de la zone considérée, n’en reste pas moins nettement plus élevé que le niveau d’instabilités et du bruit sur les autres points de fonctionnement du moteur qui sont en hors zone, une transition entre les différents modes de combustion risque par contraste d’être jugée inacceptable si aucune précaution n’est prise. En outre, même sur un point de fonctionnement régime -charge stabilisé de la zone sur laquelle le mode à combustion partiellement pré-mélangée peut être mise en œuvre, il se peut encore que des instabilités surviennent à cause de phénomènes de dispersion de cycle à cycle.
RESUME DE L’INVENTION L’invention propose de remédier aux défauts liés aux procédés de contrôle connus des moteurs à allumage commandé pouvant fonctionner selon un premier mode de combustion à charge stratifiée et selon un selon un deuxième mode de combustion à charge partiellement pré-mélangée, de manière à ne pas aggraver les problèmes d’instabilités inhérents au deuxième mode de combustion.
Elle propose pour cela un procédé de contrôle de la combustion d’un moteur à allumage par compression de véhicule automobile, ledit moteur pouvant être associé à un piège à oxydes d’azote, ledit moteur étant apte à fonctionner selon un premier mode de combustion à charge stratifiée sur la totalité du champ de fonctionnement du moteur, et selon un deuxième mode de combustion à charge partiellement prémélangée sur un sous-ensemble limité de points de fonctionnement du moteur, ledit procédé comprenant :
Une étape de transition du premier mode vers le deuxième mode lorsqu’au moins le point de fonctionnement régime-charge courant du moteur entre dans ledit sous-ensemble et que le moteur fonctionne à chaud ; et,
Une étape de transition du deuxième mode vers le premier mode dès que le point de fonctionnement régime-charge courant du moteur sort dudit sous-ensemble.
Le procédé selon l’invention est caractérisé en ce que :
Le procédé comprend en outre une étape au cours de laquelle on vérifie si les deux inéquations suivantes sont vérifiées :
(lnequ.1) | Mair — Mair.sp | < S (lnequ.2) | Megr — Megr.sp | < S’ , avec i. Mair : la valeur courante d’un paramètre représentatif de la quantité d’air dans le moteur ii. Mair.sp: la valeur d’une consigne dudit paramètre représentatif de la quantité d’air iii. Megr : la valeur courante d’un paramètre représentatif de la quantité de gaz d’échappement du moteur recyclés à l’admission iv. Megr.sp : la valeur d’une consigne dudit paramètre représentatif de la quantité de gaz d’échappement S et S’ : des valeurs prédéterminées de premier et de deuxième seuils , ladite transition du premier mode vers le deuxième mode n’étant autorisée que si en outre lesdites deux inéquations sont vérifiées simultanément, et ladite transition du deuxième mode vers le premier mode étant provoquée dès que l’une au moins des deux inéquations n’est pas vérifiée ; et le procédé comprend en outre, quand le moteur est réglé dans le deuxième mode de combustion, une étape de vérification d’un paramètre représentatif de la stabilité de la combustion, la transition du deuxième mode vers le premier mode étant provoquée dès que la stabilité n’est plus assurée.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture d’un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement les écarts de géométrie entre une chambre de combustion d’un moteur conventionnel à charge stratifiée et une chambre de moteur à charge homogène (HCCI) ; la figure 2 est un graphique qui illustre le champ de fonctionnement régime-charge du moteur et la zone du champ sur laquelle la combustion à charge partiellement pré-mélangée est possible ; et, la figure 3 est un logigramme qui illustre les différentes étapes d’un procédé de contrôle des transitions entre modes de combustion selon l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES
La figure 1 a déjà été décrite plus haut. On rappelle qu’un moteur apte à la mise en œuvre du procédé selon l’invention présente une pluralité de chambres de combustion dont la géométrie est conforme à la partie droite de la figure 1. Un calculateur du moteur est apte à piloter le fonctionnement du moteur selon un premier mode de combustion dans lequel la charge est stratifiée et selon un deuxième mode de combustion dans lequel la charge est partiellement pré-mélangée.
Pour cela, il pilote l’ouverture et la fermeture d’injecteurs de carburant du moteur selon l’une des deux séquences d’injection, ou motifs d’injection, représentés sur la figure 2 et qui ont déjà été commentés plus haut.
De manière connue en soi, le mélange air - carburant est pauvre lors du fonctionnement habituel du moteur. En outre, le moteur qui est du type diesel peut être équipé à l’échappement de divers dispositifs de dépollution des gaz de combustion du moteur, par exemple un filtre à particules et éventuellement un piège à oxydes d’azote, qui nécessitent des modes de combustion supplémentaires spécifiques pour leur régénération.
En particulier, si un piège à oxydes d’azote est présent, un basculement du mode de fonctionnement du moteur en mélange riche permet de réduire en molécules inoffensives la masse d’oxydes d’azote stockée en son sein, quand celle-ci atteint un seuil de déclenchement de la régénération. Ce mode de combustion supplémentaire, à charge stratifiée et en mélange riche (par exemple à une richesse de l’ordre de 1,05), est dérivé du mode de combustion stratifié classique en mélange pauvre du moteur diesel par une post-injection supplémentaire de carburant ne participant pas à la combustion dans les cylindres du moteur. Un tel mode de régénération d’un piège à oxydes d’azote est réputé plus silencieux que le mode à charge stratifiée en mélange pauvre habituel.
Le mode de combustion à charge partiellement pré-mélangée ne peut être mis en oeuvre que sur un sous-ensemble du champ moteur représenté sur la figure 2, et qui correspond à une zone de régime N et de charge C intermédiaires. D’autre part il ne peut être mis en oeuvre que quand la température du moteur est suffisante.
En outre, même lorsque les conditions de régime, de charge, et de température sont remplies, la combustion à charge partiellement pré-mélangée reste relativement instable par nature. Ce mode n’est contrôlable que dans la mesure où les conditions de combustion sont maîtrisées, plus précisément la quantité d’air (par exemple : masse d’air admise dans les cylindres, pression de suralimentation) et la quantité de gaz d’échappement du moteur recyclés à l’admission (masse de gaz ou taux de recirculation).
Un pilotage en boucle fermée du centroïde de combustion, c’est-à-dire de la position de l’angle de combustion pour lequel la moitié de la charge est brûléee (connu de l’homme de métier sous l’acronyme CA50) peut être réalisé au moyen de capteurs de pression dans les chambres de combustion pour améliorer la stabilité. On se référera par exemple à la publication EP-B1-1607609 qui prévoit un tel pilotage du centroïde de combustion.
La figure 3 est un logigramme qui illustre les conditions de transition, c’est-à-dire d’entrée dans le deuxième mode et de sortie dudit mode. Les étapes 100 à 700 traitent plus spécifiquement de la transition du premier mode vers le deuxième mode, et les étapes 800 à 1400 de la transition du deuxième mode vers le premier et du maintien dans le deuxième mode. Ces étapes sont réalisées de manière itérative, continûment pendant toute la durée de fonctionnement du moteur.
Le procédé débute par une étape 100 de démarrage du moteur 2, puis immédiatement après le démarrage par une étape 200 dans laquelle le moteur est réglé par défaut dans le mode de combustion à charge stratifiée. A l’étape 300, on relève la valeur courante du régime N et du couple C du moteur. On vérifie aussi une valeur d’un paramètre représentatif de la température de fonctionnement du moteur, par exemple la température d’eau Teau ou la température d’huile. En variante, on peut aussi vérifier qu’une durée minimale s’est écoulée depuis le démarrage du moteur, ou autre.
Le procédé se poursuit par une première étape de test 400 au cours de laquelle on vérifie si le point de fonctionnement du moteur défini par le régime N et le couple se trouve dans la zone, ou dans le sous-ensemble, du champ moteur qui permettant d’utiliser le deuxième mode de combustion à charge partiellement prémélangée. Une telle zone est archivée dans une calibration prédéfinie par des essais au banc et/ou sur véhicule, et archivée dans une mémoire du calculateur du moteur. A l’étape 400, on peut aussi vérifier si la valeur du paramètre représentatif Teau de la température de fonctionnement du moteur est supérieure à un seuil, ou vérifier si une durée minimale s’est écoulée depuis le démarrage du moteur. En d’autres termes, on vérifie si le moteur fonctionne à froid ou à chaud.
Si le point de fonctionnement du moteur n’est pas dans la zone considérée, ou que le moteur est froid, le procédé oriente vers l’étape 200 dans laquelle le mode de combustion reste à charge stratifiée. Dans le cas contraire, il oriente vers l’étape 500, à partir de laquelle des conditions supplémentaires portant sur le comportement transitoire du moteur sont vérifiées. A l’étape 500, on relève :
Une valeur courante d’un paramètre représentatif de la quantité d’air entrant dans le moteur Mair :
Une valeur courante d’un paramètre représentatif de la quantité de gaz d’échappement recyclés à l’admission (gaz EGR) entrant dans le moteur Megr ;
Une valeur de consigne dudit paramètre représentatif de la quantité d’air Mair.sp entrant dans le moteur ; et,
Une valeur de consigne dudit paramètre représentatif de la quantité de gaz recyclés Megr.sp entrant dans le moteur.
Par exemple, concernant le choix de ces paramètres, on peut relever :
Une valeur courante d’une pression de suralimentation ;
Une valeur courante d’une position d’une vanne de recirculation des gaz d’échappement à l’admission du moteur ;
Une valeur de consigne de ladite pression de suralimentation ; et,
Une valeur de consigne de ladite position de vanne de recirculation. A l’étape 600, on compare la valeur absolue de la différence entre ladite valeur courante du paramètre représentatif de la quantité d’air et la consigne du paramètre représentatif de ladite quantité d’air, à un premier seuil S. On compare aussi la valeur absolue de la différence entre ladite valeur du paramètre représentatif de la quantité de gaz recyclés et la consigne du paramètre représentatif de ladite quantité de gaz recyclés, à un deuxième seuil S’.
Si au moins l’une des valeurs absolues des différences est supérieure (ou égale) au seuil S,S’ considéré, c’est-à-dire si au moins l’une des deux inéquations suivantes n’est pas réalisée :
(lnequ.1) | Mair — Mair.sp | S (lnequ.2) | Megr — Megr,sP | < S’ , le procédé oriente alors vers l’étape 200 dans laquelle le moteur reste réglé en mode stratifié. En résumé, même si le point de fonctionnement régime-charge du moteur entre dans la zone du champ moteur dans laquelle la combustion à charge partiellement pré-mélangée est disponible, on interdit quand même la transition vers ce mode. Dans le cas contraire, c’est-à-dire si de manière cumulative, les deux inéquations précédentes sont vérifiée, le procédé oriente vers l’étape 600 dans laquelle le fonctionnement du moteur bascule dans le mode de combustion à charge partiellement pré-mélangée.
En d’autres termes, il ressort l’étape 600 que la transition vers le mode à charge partiellement pré-mélangée (« mild HCCI ») ne doit être autorisée que si les écarts de suivi de consigne des boucles de réglage, par le calculateur du moteur, des deux paramètres de fonctionnement du moteur représentatifs de l’air et de l’EGR, tels que la pression de suralimentation et le taux de gaz d’échappement recyclés à l’admission, sont relativement faibles. Cette condition n’est pas réalisée notamment lors de transitoires trop rapides, par exemple lorsque le conducteur enfonce complètement la pédale d’accélérateur, auquel cas on reste dans le mode de combustion stratifiée.
Dans un mode de réalisation perfectionné (non représenté sur la figure 3), on notera que si le moteur est équipé d’un piège à oxydes d’azote et que celui-ci est en cours de régénération, alors, en outre, on n’autorise pas la transition directe du mode de régénération vers le mode à charge partiellement pré-mélangée, même si les conditions prévues aux étapes de test 400 et 600 sont remplies. Dans ce cas, on attend la fin de la régénération, puis on bascule d’abord vers le premier mode de combustion, et enfin on autorise le passage de ce premier mode vers le deuxième mode, par exemple après une durée prédéterminée, et bien entendu sous réserve que les conditions des étapes 400 et 600 restent toujours remplies après l’écoulement de cette durée prédéterminée. Ainsi, on passe progressivement du mode le moins bruyant au mode le plus bruyant, ce qui améliore le ressenti de l’utilisateur.
On décrit maintenant les conditions de sortie du mode de combustion à charge partiellement pré-mélangée, ou de maintien dans ce mode.
Le procédé se poursuit par une étape 800 similaire à l’étape 200, dans laquelle on détermine la valeur courante du couple C et la valeur courante du régime N. Ici il n’est plus nécessaire de vérifier la température du moteur qui est désormais chaud. Le procédé se poursuit par une étape 900 similaire à l’étape 400, dans laquelle on vérifie si le point de fonctionnement régime-couple est toujours dans la zone autorisant le mode de combustion à charge partiellement pré-mélangée.
On notera ici qu’il est possible de prévoir une hystérésis de zone par rapport à la zone du champ moteur qui est délimitée sur la figure 2 et qui permet l’entrée dans le deuxième mode de combustion, de manière à éviter de subir des changements de mode de combustion incessants dans le cas où le point de fonctionnement du moteur viendrait à se trouver juste à la frontière entre ladite zone et le reste du champ moteur.
Si le point de fonctionnement n’est pas dans la zone, le procédé oriente vers l’étape 200 (mode de combustion stratifié). Sinon il oriente vers une étape 1000 similaire à l’étape 500, dans laquelle on détermine les mêmes valeurs des mêmes paramètres et de leurs consignes respectives, puis vers l’étape 1100, similaire à l’étape 600, dans laquelle on calcule les mêmes valeurs absolues et on les compare aux les mêmes seuils S,S’ selon les inéquations 1 et 2.
Si au moins l’une des deux inéquations n’est pas remplie, le procédé oriente vers l’étape 200 dans laquelle le moteur est à nouveau réglé en mode stratifié. En résumé, même si le point de fonctionnement régime - charge du moteur se trouve toujours dans la zone du champ moteur sur laquelle le mode de combustion à charge partiellement pré-mélangée est disponible, le calculateur du moteur provoque quand même un retour vers le mode stratifié, en raison d’au moins un écart trop important du suivi de consigne d’au moins une boucle de réglage de l’air ou des gaz EGR.
Dans le cas contraire, c’est-à-dire si les deux inéquations sont vérifiées simultanément, le procédé oriente vers l’étape 1200 à partir de laquelle, de manière particulièrement avantageuse, au moins une condition supplémentaire de maintien du mode de combustion à charge partiellement pré-mélangée doit être examinée, même si le moteur fonctionne sur un point de fonctionnement stabilisé ou presque stabilisé de la zone. A l’étape 1200, on détermine une valeur de la covariance de la pression moyenne indiquée PMI du moteur, cylindre par cylindre. Pour cela, on peut utiliser par exemple des capteurs de cylindre embarqués dans chaque cylindre, si le moteur en est équipé, ce qui est souvent le cas pour la mise en oeuvre d’un procédé de pilotage de l’angle de vilebrequin CA50 auquel la moitié de la charge est brûlée. On peut aussi utiliser un couplemètre logiciel, c’est-à-dire une méthode de détermination du couple-gaz produit par la combustion dans un cylindre à partir des acyclismes du vilebrequin. On se référera par exemple à la publication FR-A1-2681425 qui divulgue un tel procédé d’estimation. Pour l’estimation de la covariance, il est nécessaire de mémoriser dans le calculateur une pluralité de valeurs successives de PMI, sur des cycles de combustion successifs d’un même cylindre. A l’étape 1300, on détermine une valeur de consigne de pression moyenne indiquée PMIsp. Elle se déduit de la consigne de pression moyenne effective PME du moteur, donc de la consigne de couple C, à la pression moyenne de frottement PMF près. Le procédé se poursuit par une étape 1400 de comparaison de la différence de ladite covariance et de ladite consigne avec un troisième seuil S”, selon l’inéquation suivante : (lnequ.3) | COV(MPI) - PMIsp | < S”
Si ladite différence n’est pas inférieure audit troisième seuil, le procédé reprend à l’étape 200. Dans le cas contraire, il oriente vers l’étape 600 dans laquelle le moteur conserve le mode de combustion à charge partiellement pré-mélangée.
En d’autres termes, l’étape 1400 consiste à vérifier la stabilité de la combustion, que la consigne de pression moyenne indiquée PMI soit constante ou non, c’est-à-dire que le moteur fonctionne sur un point de couple stabilisé ou non, à l’intérieur de la zone, le maintien du deuxième mode n’étant permis dans la zone que si la combustion est assez stable.
Dans le mode de réalisation perfectionné (non représenté sur la figure 3) du procédé qui a déjà été mentionné plus haut et qui est adapté à un moteur équipé d’un piège à oxydes d’azote, on prévoira en outre une condition supplémentaire de sortie du mode de combustion à charge partiellement pré-mélangée. Plus précisément, en cas de besoin de régénération du piège, par exemple si la masse d’oxydes d’azote stockée en son sein atteint un seuil prédéterminée, alors le moteur sortira d’abord immédiatement du deuxième mode pour passe dans un premier temps dans le premier mode, puis enfin, par exemple après une durée prédéterminée, dans le mode de régénération. Cela permet de passer progressivement du mode le plus bruyant au mode le moins bruyant, ce qui améliore le ressenti de l’utilisateur.
Dans un autre mode de réalisation perfectionné de l’invention, on peut aussi prévoir des conditions supplémentaires d’entrée dans, et de sortie du deuxième mode. Si le procédé de contrôle de la combustion du moteur met en œuvre une stratégie de pilotage en boucle fermée de la position du centroïde de combustion, c’est-à-dire de l’angle de combustion auquel la moitié de la charge est brûlée (connu de l’homme de métier sous l’acronyme CA50), par exemple selon l’enseignement de la publication EP-B1-1607609, le moteur étant équipé de capteurs de pression de cylindre dans les chambres de combustion, alors on peut prévoir avantageusement les conditions suivantes :
Pour l’entrée dans le mode : autorisation de la transition du mode à charge stratifiée vers le mode à charge partiellement pré-mélangée si tous les capteurs de pression de cylindre sont en bon état de fonctionnement.
Pour la sortie du mode : transition du mode à charge partiellement prémélangée vers le mode à charge stratifiée si au moins un des capteurs de pression de cylindre est défaillant, et/ou si la différence entre l’angle courant du centroïde de combustion CA50 et la valeur de consigne dudit centroïde CA50sp angle est supérieure (ou égale) à un seuil.
Pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention, un réglage du moteur dans le mode à charge stratifiée est donc réalisé sur l’ensemble du champ moteur, c’est-à-dire pour la totalité des points de fonctionnement régime-charge du moteur, y compris pour les points qui se trouvent dans le sous-ensemble du champ moteur dans laquelle le réglage en mode de combustion à charge partiellement pré-mélangée est disponible. En d’autres termes, il existe toujours pour chaque point de fonctionnement situé dans ce sous-ensemble, ou dans cette zone, deux réglages possibles, et à l’intérieur de cette zone, le procédé permet de choisir entre l’un ou l’autre de ces réglages selon des conditions supplémentaires liées à la rapidité du fonctionnement transitoire du moteur et à la stabilité de la combustion à l’intérieur même de la zone, que ce soit en stabilisé ou en transitoire. On peut ainsi éviter que des transitions trop brutales entre les deux modes de combustion soient ressenties trop durement par l’utilisateur.

Claims (6)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de contrôle de la combustion d’un moteur à allumage par compression de véhicule automobile, ledit moteur pouvant être associé à un piège à oxydes d’azote, ledit moteur étant apte à fonctionner selon un premier mode de combustion à charge stratifiée sur la totalité du champ de fonctionnement du moteur, et selon un deuxième mode de combustion à charge partiellement pré-mélangée sur un sous-ensemble limité de points de fonctionnement régime-charge du champ moteur, ledit procédé comprenant : une étape de transition du premier mode vers le deuxième mode lorsqu’au moins le point de fonctionnement régime-charge courant du moteur entre dans ledit sous-ensemble et que le moteur fonctionne à chaud ; une étape de transition du deuxième mode vers le premier mode dès que le point de fonctionnement régime-charge courant du moteur sort dudit sous-ensemble ; CARACTERISE EN CE QUE : - le procédé comprend en outre une étape (500,1000) au cours de laquelle on vérifie si les deux inéquations suivantes sont vérifiées : (IneqU.t) | Mair— Mair.sp | < S (lnequ.2) | Megr- Megr.sp | < S’ .avec i. Mair: la valeur courante d’un paramètre représentatif de la quantité d’air dans le moteur ii. Mair.sp : la valeur d’une consigne dudit paramètre représentatif de la quantité d’air iii. MEGR : la valeur courante d’un paramètre représentatif de la quantité de gaz d’échappement du moteur recyclés à l’admission iv. MEGR.sp : la valeur d’une consigne dudit paramètre représentatif de la quantité de gaz d’échappement v. S et S’ : des valeurs prédéterminées de premier et de deuxième seuils , ladite transition du premier mode vers le deuxième mode n’étant autorisée que si en outre les deux inéquations sont vérifiées simultanément, et ladite transition du deuxième mode vers le premier mode étant provoquée dès que l’une au moins des deux inéquations n’est pas vérifiée ; le procédé comprend en outre, quand le moteur est réglé dans le deuxième mode de combustion, une étape (1400) de vérification d’un paramètre représentatif de la stabilité de la combustion, la transition du deuxième mode vers le premier mode étant provoquée dès que la stabilité n’est plus assurée.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre représentatif de la quantité d’air (Mair) dans le moteur est une pression de suralimentation du moteur, et que le paramètre représentatif de la quantité de gaz d’échappement dans le moteur est une position d’une vanne de recirculation des gaz d’échappement à l’admission du moteur.
  3. 3. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de vérification (1400) de la stabilité de combustion du moteur consiste à comparer la différence entre la covariance de la valeur d’une pression moyenne indiquée (PMI) dans chaque cylindre du moteur et une valeur de consigne (PMIsp) de ladite pression, à un troisième seuil (S”) prédéterminé, ia stabilité n’étant plus assurée si ladite différence n’est pas inférieure audit troisième seuil.
  4. 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte en outre, quand le moteur est réglé dans le deuxième mode de combustion, une étape de détermination de la valeur courante d’un centroïde de combustion (CA50), une étape de comparaison de la différence de ladite valeur et d’une valeur de consigne dudit centroïde de combustion (CA50sp) à un seuil, la transition dudit deuxième mode vers le premier mode étant provoquée dès que ladite différence n’est pas inférieure audit seuil.
  5. 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, quand le moteur est réglé dans un mode supplémentaire de combustion à charge stratifiée en mélange riche pour régénérer un piège à oxydes d’azote associé au moteur, si le point de fonctionnement régime-charge du moteur entre dans ledit sous-ensemble, on procède d’abord à une transition de la combustion dans le premier mode, puis à une transition dans le deuxième mode après une durée prédéterminée.
  6. 6. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, quand le moteur est réglé dans le deuxième mode, si un besoin de régénérer un piège à oxydes d’azote associé au moteur est détecté, on procède d’abord à une transition de la combustion du moteur dans le premier mode, puis à une transition dans le mode additionnel de régénération du piège après une durée prédéterminée.
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US6276130B1 (en) * 1999-02-02 2001-08-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
US20060169243A1 (en) * 2003-07-15 2006-08-03 Klemens Neunteufl Internal combustion engine
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