FR2902467A1

FR2902467A1 - Systeme de regulation de la pression de suralimentation d'un moteur et procede de regulation

Info

Publication number: FR2902467A1
Application number: FR0605415A
Authority: FR
Inventors: Sebastien Rouch; Arnaud Guinois
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2007-12-21

Abstract

Le système comprend un régulateur recevant une valeur de pression mesurée provenant d'un capteur et une valeur de consigne. Le régulateur commande la puissance du turbocompresseur. Des moyens 51 de mémorisation de dispersions sont capables de mémoriser des valeurs préalablement apprises de correction du signal de commande du régulateur pour tenir compte des dispersions et/ou des dérives des organes de commande de puissance du turbocompresseur en fonction du point de fonctionnement du moteur. Des moyens 52 de mémorisation de chargement du filtre à particules capables de mémoriser des valeurs préalablement apprises de correction du signal de commande du régulateur sont prévus pour tenir compte de la variation du chargement en particules dudit filtre et des moyens 48, 50 d'arbitrage d'écriture sont capables de déclencher l'écriture d'une valeur de correction apprise soit dans les moyens 51 de mémorisation de dispersions, soit dans les moyens 52 de mémorisation de chargement du filtre à particules.

Description

Système de régulation de la pression de suralimentation d'un moteur et

procédé de régulation.

La présente invention a pour objet un système de régulation de la pression de suralimentation d'un moteur à combustion interne suralimenté équipé d'un filtre à particules et d'un turbocompresseur. L'invention se rapporte d'une manière générale au contrôle du moteur thermique, c'est-à-dire à la gestion du fonctionnement d'un moteur à combustion interne au moyen d'un ensemble de capteurs et d'actionneurs. L'ensemble des lois de contrôle et de commande, généralement appelées stratégies logicielles et des paramètres de caractérisation ou calibration du moteur, sont contenues dans un calculateur appelé unité de contrôle électronique (UCE).

L'invention s'applique de préférence au cas des moteurs Diesel suralimentés munis d'un turbocompresseur. Un tel turbocompresseur est composé d'une turbine et d'un compresseur montés sur le même arbre. Le compresseur a pour but d'augmenter la quantité d'air admise dans les cylindres du moteur. La turbine est placée à la sortie du collecteur d'échappement et est entraînée par les gaz d'échappement issus du moteur. La puissance fournie par les gaz d'échappement à la turbine peut être modulée en installant une soupape de décharge ou en prévoyant des ailettes d'orientation variable, réalisant ainsi une turbine à géométrie variable. Un dispositif d'actionnement est utilisé pour piloter l'ouverture et la fermeture de la soupape de décharge ou l'orientation des ailettes, aboutissant ainsi à une modification de la puissance du turbocompresseur. Le signal de commande du dispositif d'actionnement est fourni par l'unité de contrôle électronique (UCE) et permet d'asservir la pression dans le collecteur d'admission ou à la sortie du compresseur, à partir d'une valeur de consigne de pression calculée par l'unité de contrôle électronique. La pression de suralimentation est mesurée au moyen d'un capteur de pression placé dans le collecteur d'admission ou à la sortie du compresseur. En variante, la pression de suralimentation peut également être estimée par un calcul réalisé dans le calculateur. Avec l'augmentation des performances des moteurs Diesel suralimentés, les niveaux de pression de suralimentation augmentent et les turbocompresseurs sont de plus en plus sollicités. Il est donc important de pouvoir piloter le plus finement possible le turbocompresseur pour éviter sa détérioration et améliorer les performances du véhicule, en particulier lors d'accélérations brutales. Lorsque le conducteur du véhicule souhaite obtenir la puissance maximale du moteur sur une accélération, la position pied à fond de la pédale d'accélération est traduite par l'unité de contrôle électronique (UCE) en une consigne de débit de carburant à injecter. Cette consigne de débit est limitée en phase transitoire par un seuil qui est fonction du débit d'air frais et du régime de rotation du moteur. Le débit d'air frais est, soit mesuré par un capteur tel qu'un débitmètre, soit calculé par un dispositif d'estimation. Grâce à cette limitation, il est possible d'éviter la formation de fumées noires dans les gaz d'échappement du moteur, fumées qui sont dues à l'existence de particules imbrûlées lors de phases transitoires. Cette limitation est appelée limitation de fumées . Lorsque le débit d'air entrant dans le moteur est suffisant, la consigne de débit de carburant à injecter est en outre limitée par une valeur qui est fonction du régime de rotation du moteur et éventuellement du rapport de transmission de la boîte de vitesses. Cette limitation est appelée limitation de couple .

Les normes de dépollution étant de plus en plus sévères, la quantité de particules rejetées par le moteur doit être de plus en plus faible. Pour atteindre ces objectifs, on dispose un filtre à particules dans la ligne d'échappement du moteur, ce qui permet de réduire la quantité de particules rejetées dans l'environnement. Un tel filtre est composé généralement d'un ensemble de micro-canaux, dans lesquels une grande partie des particules se trouvant dans les gaz d'échappement reste piégée. Une fois le filtre rempli de particules, il est nécessaire de brûler les particules au cours d'une phase appelée régénération . Cette régénération peut être mise en oeuvre, soit par un dispositif de chauffage, soit par des réglages spécifiques du point de fonctionnement du moteur, permettant de favoriser l'élévation de température dans le filtre à particules par oxydation de constituants présents dans les gaz d'échappement pendant la phase de régénération.

Le montage d'un filtre à particules dans la ligne d'échappement, en aval du turbocompresseur, produit une augmentation de la contre-pression à l'échappement. Cette contre-pression est d'autant plus importante que le filtre est plus chargé en particules. Cette contre-pression se traduit par une réduction du taux de détente du turbocompresseur, et donc par une réduction de la puissance fournie par les gaz d'échappement à la turbine, entraînant ainsi une diminution des performances du moteur. Pour maintenir un niveau de performances convenable, il convient de maintenir le taux de détente en augmentant la pression régnant en amont de la turbine. On augmente cette pression en fermant la soupape de décharge ou en orientant convenablement les ailettes d'une turbine à géométrie variable. On connaît des systèmes de régulation de la pression de suralimentation qui se contentent généralement d'asservir la pression de suralimentation sur une valeur de consigne. La valeur de consigne de la pression de suralimentation est généralement mémorisée dans l'unité de contrôle électronique sous la forme d'une cartographie, en fonction du régime de rotation du moteur et du débit de carburant injecté. Le système de régulation comprend un régulateur qui asservit la pression de suralimentation à la valeur de consigne ainsi cartographiée, en agissant sur la soupape de décharge ou sur l'orientation des ailettes d'une turbine à géométrie variable. On ajoute généralement au signal de commande issu du régulateur, une valeur de prépositionnement qui permet d'améliorer le temps de réponse de la régulation. La valeur de prépositionnement est généralement mémorisée sous la forme d'une cartographie, en fonction du régime de rotation du moteur et du débit du carburant injecté. La valeur ainsi cartographiée peut ensuite être corrigée en fonction de différents paramètres, incluant notamment la masse de suies se trouvant dans le filtre à particules. Une telle correction permet de maintenir un taux de détente convenable pour la turbine du turbocompresseur, malgré l'augmentation de la contre-pression à l'échappement due aux particules de suies accumulées dans le filtre à particules. La demande de brevet français FR-A-2 831 921 décrit un système de régulation de turbocompresseur pour moteur suralimenté, dans lequel on réduit l'influence des dispersions de comportement des moteurs, notamment aux fortes accélérations, par l'adjonction dans le système de régulation d'une deuxième fonction intégrale fournissant une différence entre la pression de consigne de suralimentation et la pression mesurée sur une durée plus importante que la première fonction intégrale contenue dans le régulateur. Ce deuxième intégrateur permet de mémoriser une valeur de correction unique, qui est alors appliquée à la valeur de prépositionnement. L'apprentissage d'une valeur unique de correction permet bien de compenser les dispersions et les dérives mais uniquement dans une zone limitée de la cartographie de prépositionnement. La demande de brevet français FR-A-2 872 547 décrit un système de régulation de la pression de suralimentation d'un moteur à combustion interne, dans lequel une correction faisant l'objet d'un apprentissage est stockée dans une cartographie qui dépend du régime de rotation du moteur et de la valeur de consigne de couple. L'apprentissage se fait sur tout le domaine de fonctionnement du moteur, ce qui constitue une avancée technique significative. Toutefois, la masse de suies accumulées dans le filtre à particules variant au cours de l'apprentissage, la valeur de la correction apprise inscrite dans la cartographie mémorisée n'est pas toujours suffisamment fiable.

La présente invention a pour objet de résoudre ces difficultés et d'améliorer la fiabilité de la correction du signal de commande du régulateur, de façon à tenir compte non seulement du point de fonctionnement du moteur, mais également de la variation de la contre-pression à l'échappement due au chargement du système de dépollution représenté par exemple par l'évolution de la masse de suies accumulées dans le filtre à particules. L'invention se propose de définir un système de régulation de la pression de suralimentation qui soit robuste aux dérives et aux dispersions quelles qu'elles soient, et qui tienne compte de l'évolution du chargement en particules de suies du filtre à particules. La présente invention a également pour objet un système de régulation qui permette de maintenir les performances du moteur, quelle que soit la contre-pression à l'échappement.

L'invention a encore pour objet de réduire les effets des dispersions de la chaîne de commande du turbocompresseur, ainsi que ceux de la contre-pression à l'échappement induite par le chargement d'un filtre à particules sur le comportement de la régulation en phase transitoire, lors de demandes d'accélération brutales, par exemple.

Enfin, la présente invention a pour objet la réalisation d'un système de régulation de la pression de suralimentation du type précédemment mentionné, dans lequel les effets sur le fonctionnement du moteur des corrections de commande effectuées restent totalement insensibles au conducteur et aux passagers du véhicule.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le système de régulation de la pression de suralimentation d'un moteur à combustion interne suralimenté, équipé d'un filtre à particules monté dans sa ligne d'échappement et d'un turbocompresseur de puissance variable pouvant être commandée, comprend un capteur de pression de suralimentation et un régulateur recevant une valeur de pression mesurée provenant du capteur et une valeur de consigne. Le régulateur est capable de commander la puissance du turbocompresseur. Le système comprend également des moyens de mémorisation de dispersions capables de mémoriser des valeurs préalablement apprises de correction du signal de commande du régulateur pour tenir compte des dispersions et/ou des dérives des organes de commande de puissance du turbocompresseur en fonction du point de fonctionnement du moteur.

Le système comprend en outre des moyens de mémorisation de chargement du filtre à particules capables de mémoriser des valeurs préalablement apprises de correction du signal de commande du régulateur pour tenir compte de la variation du chargement en particules dudit filtre. Des moyens d'arbitrage d'écriture sont également prévus et sont capables de déclencher l'écriture d'une valeur de correction apprise soit dans les moyens de mémorisation de dispersions, soit dans les moyens de mémorisation de chargement du filtre à particules.

La régulation de la pression de suralimentation peut ainsi tenir compte des dérives et dispersions en mémorisant une correction à appliquer, sur tout le domaine de fonctionnement du moteur, en fonction du point de fonctionnement du moteur et du chargement en particules de suie du filtre à particules.

Dans un mode de réalisation préféré, le système comprend des moyens de prépositonnement capables de déterminer une valeur prépositionnée de commande de puissance du turbocompresseur à ajouter au signal de commande issu du régulateur. Les moyens de prépositonnement sont avantageusement connectés aux moyens de mémorisation de dispersions et aux moyens de mémorisation de chargement du filtre à particules de façon que les valeurs de correction écrites dans lesdits moyens de mémorisation soient ajoutées à la valeur prépositionnée de commande du turbocompresseur. La valeur de prépositionnement de la commande ajoutée au signal de commande issu du régulateur a deux rôles principaux. Tout d'abord, elle agit comme une anticipation, étant donné que la valeur de prépositionnement ne dépend pas de l'erreur entre la valeur de consigne et la valeur de la pression de suralimentation mesurée. En ce sens, elle permet d'améliorer le temps de réponse de la régulation. De plus, le prépositionnement permet de s'affranchir de la non-linéarité du système à piloter. Grâce à l'adjonction d'une telle valeur de prépositionnement, la commande issue du régulateur n'agit qu'autour de petites variations, points autour desquels on peut supposer le système pratiquement linéaire.

En pratique, la valeur de prépositionnement est issue d'une cartographie dépendant à la fois du régime de rotation du moteur thermique et du débit de carburant injecté. Un point de la cartographie de prépositionnement correspond à une pression de suralimentation de consigne en fonctionnement stabilisé. Lors de la mise au point du moteur, les différentes valeurs de prépositionnement sont saisies dans la cartographie mémorisée, à l'intérieur de laquelle on vient inscrire les valeurs du signal de commande de la puissance variable du turbocompresseur, par exemple l'orientation des ailettes dans le cas d'une turbine à géométrie variable ou la position d'une vanne de décharge dans le cas de l'utilisation d'une telle vanne. Les valeurs du signal de commande permettent à chaque fois d'atteindre la pression de consigne. Le prépositionnement est calibré à partir d'essais faits sur un moteur nominal.

On notera que le prépositionnement ainsi cartographié en fonction du régime moteur et du débit de carburant injecté fait ensuite l'objet d'une correction en fonction de la pression atmosphérique, de la température de l'air entrant dans le compresseur et de la masse de suies se trouvant dans le filtre à particules. Les deux premières corrections diminuent la consigne de pression de suralimentation pour limiter le régime du turbocompresseur en fonction de l'altitude et de la température ambiante. Ces limitations permettent de protéger le turbocompresseur contre des survitesses et un phénomène de pompage. La dernière correction permet de maintenir un taux de détente convenable entre l'entrée et la sortie de la turbine du turbocompresseur, malgré l'augmentation de la contre-pression. La masse de particules dans le filtre à particules peut être mesurée ou estimée au moyen d'un dispositif de détermination ou d'estimation. Le système peut comprendre un moyen d'application des valeurs de correction, capable de déclencher l'ajout de la seule valeur de correction écrite dans les moyens de mémorisation de dispersions ou des valeurs de correction écrites dans les deux moyens de mémorisation, en fonction de la valeur déterminée ou estimée de la masse de particules dans le filtre à particules.

De cette manière, lorsque le filtre à particules est vide ou très peu chargé, seule la correction des dispersions ou dérives de la chaîne de commande du turbocompresseur est appliquée au signal de commande de la régulation. Au contraire, lorsque le niveau de charge du filtre est important, on applique non seulement la correction précitée mais également la correction tenant compte des effets de la masse de suie contenue dans le filtre à particules. Le régulateur comprend de préférence une fonction intégrale. Il peut s'agir par exemple d'un régulateur du type PID (Proportionnelle, intégrale, dérivée). Le système comprend de préférence des moyens d'apprentissage recevant la valeur de la fonction intégrale du régulateur et capables de calculer les valeurs de correction du signal de commande du régulateur devant être écrites dans les moyens de mémorisation précités. Il devient donc possible de procéder à un apprentissage des dérives du turbocompresseur par l'intermédiaire de la fonction intégrale du régulateur et de corriger le prépositionnement de la commande de puissance du turbocompresseur en réponse à ces dérives, quelque soit leur origine. L'activation de l'apprentissage n'est autorisée qu'en régime stabilisé. A cet effet, les moyens d'apprentissage comprennent de préférence des moyens de détection de conditions d'apprentissage dépendant de paramètres de fonctionnement du moteur, de paramètres de l'environnement et de paramètres de la régulation de la pression de suralimentation. Ces moyens de détection sont capables d'activer les moyens d'apprentissage lorsque lesdites conditions ont été détectées, ce qui correspond à un fonctionnement stabilisé.

Les moyens d'apprentissage comprennent de préférence des moyens d'initialisation de la fonction intégrale du régulateur, capables de calculer une valeur d'initialisation qui modifie la fonction intégrale en fonction d'une correction du signal de commande du régulateur et lors de l'écriture d'une telle correction dans les moyens de mémorisation précités. Une telle initialisation de la fonction intégrale permet d'éviter un saut de commande lors d'un apprentissage. La commande finale reste sensiblement constante de sorte que l'apprentissage et les corrections qui en résultent ne sont pas remarqués par le conducteur et les passagers du véhicule. Ceux-ci ne ressentent aucun saut brusque de commande ni aucune variation brutale de la pression de suralimentation.

Les moyens d'apprentissage peuvent également comprendre des moyens d'interpolation entre le point appris et les points voisins dans les moyens de mémorisation précités, à partir d'informations relatives au régime du moteur et au débit de carburant injecté. Selon un autre aspect, l'invention concerne également un procédé de régulation de la pression de suralimentation d'un moteur à combustion interne suralimenté, équipé d'un filtre à particules monté dans sa ligne d'échappement et d'un turbocompresseur de puissance variable pouvant être commandée. Selon ce procédé, la régulation de la pression de suralimentation est corrigée, non seulement en fonction des dispersions et/ou des dérives des organes de commande de puissance du turbocompresseur en fonction du point de fonctionnement du moteur, mais également en fonction de la variation du chargement en particules dudit filtre. Lorsque le signal de commande issu de la régulation est modifié par un signal de prépositionnement, les corrections sont appliquées au signal de prépositionnement. Les corrections résultent de préférence d'un apprentissage qui est déclenché lorsque sont remplies certaines conditions dépendant de paramètres de fonctionnement du moteur, de paramètres de l'environnement et de paramètres de la régulation de la pression de suralimentation. Enfin, la régulation comprend généralement une fonction intégrale, laquelle est initialisée en fonction d'une correction du signal de commande du régulateur et lors de l'application d'une telle correction. L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation particulier, décrit à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement les principaux organes de commande du fonctionnement d'un moteur Diesel suralimenté; - la figure 2 illustre schématiquement les principaux éléments d'un système de régulation selon l'invention ; -la figure 3 représente un schéma fonctionnel d'une stratégie d'apprentissage utilisée dans le système de régulation de l'invention ; - la figure 4 illustre un mode de réalisation d'une structure d'arbitrage pour l'écriture des corrections destinées à agir sur le signal de commande du régulateur ; et -la figure 5 montre une cellule d'interpolation pour un calcul d'interpolation. Tel qu'il est illustré sur la figure 1, le moteur Diesel représenté schématiquement est référencé 1 dans son ensemble. Il s'agit, dans l'exemple illustré, d'un moteur à quatre cylindres la, munis chacun d'un injecteur de carburant, non représenté sur la figure. L'air frais schématisé par la flèche 2 traverse tout d'abord un filtre à air 3 avant d'être amené par une conduite 4 à un turbocompresseur, référencé 5 dans son ensemble. Un débitmètre 6 est monté dans la conduite 4. Le turbocompresseur 5 comprend un compresseur 5a et une turbine 5b, laquelle, dans l'exemple illustré, est du type à géométrie variable. La turbine 5b comprend donc une série d'ailettes d'orientation variable, permettant de modifier la puissance délivrée. Le compresseur 5a et la turbine 5b sont montés sur le même arbre mécanique 7, de sorte que la turbine 5b est capable d'entraîner en rotation le compresseur 5a. L'air frais provenant de la conduite 4 et comprimé par le compresseur 5a est amené par une conduite 8 sur un échangeur de chaleur 9 qui permet de réduire la température de l'air comprimé. L'air comprimé est ensuite acheminé par la conduite 10 jusqu'au collecteur d'admission 11 qui permet l'admission d'air comprimé dans chacun des cylindres la. Les gaz d'échappement sortent du moteur 1 par un collecteur d'échappement 12 et sont amenés à l'entrée de la turbine 5b. Une conduite de by-pass 13 munie d'une vanne de régulation commandée 14, (dite vanne EGR, selon l'appellation anglaise Exhaust Gaz Recycling ), permet de recycler une partie des gaz d'échappement (EGR) provenant du collecteur d'échappement 12 dans le collecteur d'admission 11, afin de réduire les polluants dans les gaz d'échappement.

La ligne d'échappement 15, qui véhicule les gaz d'échappement à basse pression issus de la turbine 5b, comprend un filtre à particules référencé 16 dans son ensemble. Les gaz d'échappement ayant traversé le filtre 16 sont rejetés dans l'atmosphère selon la flèche 17. La ligne d'échappement 15 peut également comprendre différents dispositifs de dépollution, et en particulier des dispositifs catalyseurs qui ne sont pas représentés sur la figure. Le contrôle du fonctionnement du moteur 1 est assuré par une unité de contrôle électronique (UCE), référencée 18 dans son ensemble. Cette unité de contrôle reçoit notamment une information sur la pression de suralimentation, régnant dans le collecteur d'admission 11. Cette pression Pmes est mesurée par le capteur 19 monté dans le collecteur d'admission 11. Le signal du capteur 19 est amené par la connexion 20 sur l'entrée négative d'un sommateur 23 relié au régulateur 21 placé à l'intérieur de l'unité de contrôle électronique. On a également représenté sur la figure 1, à l'intérieur de l'unité de contrôle électronique 18, un bloc 22 permettant le calcul d'une consigne de pression de suralimentation P., valeur de consigne qui est amenée sur l'entrée positive du sommateur 23. Une cartographie de prépositionnement 24 émet un signal de prépositionnement qui est ajouté au signal de sortie du régulateur 21 par l'intermédiaire d'un sommateur 25. Le signal de prépositionnement représente une valeur de commande de puissance du turbocompresseur, prépositionnée en fonction du point de fonctionnement du moteur.

Le régulateur 21 est par exemple un régulateur du type PID (Proportionnelle, Intégrale, Dérivée) ou un régulateur à logique floue associé à une partie à fonction intégrale. Une telle fonction intégrale est en effet nécessaire pour éliminer les dispersions et obtenir une erreur nulle entre la valeur de consigne et la valeur de pression mesurée en fonctionnement stabilisé. Le signal de commande issu du régulateur 21 et corrigé par le signal de prépositionnement, est transmis par la connexion 26 afin de commander la puissance du turbocompresseur. Dans l'exemple illustré, le signal de commande agit par exemple sur l'orientation des ailettes de la turbine à géométrie variable 5b. Pour obtenir un fonctionnement satisfaisant du moteur 1, notamment en termes de brio, il convient de piloter le turbocompresseur 5 avec un temps de réponse le plus rapide possible, quel que soit le point de fonctionnement du moteur. Or, la régulation de la suralimentation est très sensible aux dispersions de la chaîne de commande du turbocompresseur. Cette chaîne de commande, qui n'est pas représentée sur la figure 1, comprend notamment une électrovanne, un dispositif à membrane pneumatique et un mécanisme d'actionnement des ailettes d'orientation variable de la turbine 5b. Or, selon la fabrication, les caractéristiques de fonctionnement d'une telle chaîne de commande peuvent être différentes d'un véhicule à l'autre, entraînant ainsi des dispersions par rapport aux caractéristiques nominales. Il en résulte des risques de dépassement des valeurs de consigne relativement importants, pouvant conduire à des survitesses du turbocompresseur dans les cas extrêmes. Dans d'autres situations, on peut constater un temps de montée en pression dégradé, ayant comme conséquence un manque de brio du moteur. Par ailleurs, le chargement en particules de suies du filtre à particules 16 induit une augmentation de la contre-pression dans la conduite d'échappement 15 et par conséquent dans le collecteur d'échappement 12. Pour un point de fonctionnement du moteur donné et une position des ailettes donnée avec une valeur de consigne de pression de suralimentation déterminée, l'augmentation de la contre-pression à l'échappement entraîne une baisse du débit des gaz d'échappement traversant la turbine et une réduction de la puissance récupérée par la turbine 5b qui se traduit par une diminution des performances du moteur. Pour maintenir les performances constantes, il est alors nécessaire de maintenir constante la pression de suralimentation, de maintenir le taux de détente et donc d'augmenter la fermeture des ailettes d'orientation variable de la turbine 5b. En se reportant à la figure 2, on voit que le régulateur 21 est associé à des moyens d'apprentissage 27 capables de calculer des valeurs de correction qui viennent s'ajouter à la valeur prépositionnée de consigne de pression de suralimentation. A cet effet, le signal de sortie des moyens d'apprentissage 27 est amené par la connexion 28 à la première entrée positive d'un additionneur 29 qui reçoit également sur sa deuxième entrée positive le signal de sortie des moyens de prépositionnement 24 transmis par la connexion 30. Les moyens de prépositionnement 24 comprennent une cartographie en fonction du régime de rotation du moteur Nmo, et du débit de carburant injecté Q. Le régulateur 21, tel qu'il est illustré sur la figure 2, est du type PID. Il reçoit sur son entrée le signal d'erreur E qui provient de la comparaison dans le comparateur 23 de la valeur de pression de consigne P. provenant du bloc 22 avec la valeur de la pression de suralimentation Pmes mesurée par le capteur 19 et amenée par la connexion 20. Le signal d'erreur E fait l'objet d'une dérivation dans le bloc dérivée 32 et d'une intégration dans le bloc à fonction intégrale 33. Le signal d'erreur est également amené directement à un bloc de combinaison 34 par la connexion 35, le bloc de combinaison 34 recevant aussi la valeur dérivée issue du bloc de dérivation 32. La valeur du signal issu du bloc d'intégration 33 est amenée à l'entrée des moyens d'apprentissage 27 par la connexion 36. Les moyens d'apprentissage 27 émettent également un signal d'initialisation retransmis au bloc 33 par la connexion 37. Le signal de sortie du régulateur 21, constitué par les trois fonctions, proportionnelle, intégrale et dérivée, est amené sur un sommateur 38 par les connexions respectives 39 et 40. Le sommateur 38 reçoit également le signal de prépositionnement issu des moyens de prépositionnement 24 après correction par le signal issu des moyens d'apprentissage 27. Le signal corrigé est amené par la connexion 41 sur le sommateur 38. Le signal de sortie dusommateur 38 transite par un bloc de limitation 42, qui élimine les valeurs trop importantes ou trop basses du signal et émet sur la connexion de sortie 26 le signal de commande C pour l'orientation des ailettes de la turbine à géométrie variable 5b (figure 1). Les moyens d'apprentissage 27 reçoivent différents signaux d'entrée par des connexions non illustrées sur la figure 2. Ces signaux d'entrée sont représentatifs de différentes informations, et notamment d'informations relatives au point de fonctionnement du moteur et à l'état de chargement du filtre à particules. En ce qui concerne le point de fonctionnement du moteur, les moyens d'apprentissage 27 reçoivent notamment des informations concernant le régime de rotation du moteur Nmot, le débit de carburant injecté Q;ni, la température de l'eau de refroidissement du moteur, la pression de suralimentation mesurée 1 mes, la pression de consigne PCO15. Les moyens d'apprentissage 27 reçoivent également des signaux relatifs à des informations sur l'environnement, tels que la température de l'air et la pression atmosphérique. Enfin, les moyens d'apprentissage 27 reçoivent également des informations relatives à l'état de la régulation, telles que la commande des ailettes d'orientation variable de la turbine 5b et la valeur courante de la fonction intégrale, par l'intermédiaire de la connexion 36. La figure 3 illustre de manière plus détaillée la structure et le fonctionnement des moyens d'apprentissage 27. Des moyens 43 de détection de condition d'apprentissage sont capables d'envoyer un ordre d'activation par l'intermédiaire de la connexion 44 afin d'activer des moyens de calcul 45 lorsque les conditions satisfaisantes ont été détectées. Pour la définition de ces conditions, on peut tenir compte de paramètres de fonctionnement du moteur, de paramètres de l'environnement et de paramètres de la régulation de la pression de suralimentation. Il convient de s'assurer, avant le début d'une phase d'apprentissage aboutissant au calcul d'une correction, que le moteur fonctionne en régime stabilisé. Une fois l'ordre d'activation de l'apprentissage fourni par la connexion 44, le bloc de calcul 45, qui reçoit la valeur de la fonction intégrale issue du bloc 33 par la connexion 36, calcule, d'une part, une valeur d'initialisation qu'il transmet au bloc 33 par la connexion 37 et, d'autre part, une valeur de correction. Le bloc de calcul 45 est également capable d'émettre un ordre d'initialisation par la connexion 47 à destination du bloc d'intégration 33, l'ordre d'initialisation étant donné au moment de l'ajout de la valeur de correction au signal de commande de variation de puissance du turbocompresseur. La valeur de correction calculée par le bloc de calcul 45, à partir de la valeur courante de la fonction intégrale issue du bloc 33, est amenée par la connexion 46 à des moyens d'arbitrage d'écriture référencés 48, recevant un ordre d'arbitrage par la connexion 49 provenant d'un bloc décisionnel 50. Les moyens d'arbitrage d'écriture 48 sont capables de déclencher l'écriture de la valeur de correction apprise issue du bloc de calcul 45 dans deux moyens de mémorisation réalisés sous forme de matrices et référencés respectivement 51 et 52.

Les moyens de mémorisation 51 comprennent une matrice des dérives dues aux dispersions de la chaîne de commande de puissance du turbocompresseur, les valeurs figurant dans cette matrice dépendant du point de fonctionnement du moteur, en fonction du régime de rotation du moteur N,,,o, et du débit du carburant injecté Q.

Les moyens de mémorisation 52 contiennent une matrice des correctifs, fonction du chargement du filtre à particules. Les dérives intervenant en fonction de la masse de suies contenues dans le filtre à particules, sont mémorisées dans la deuxième matrice en fonction de deux paramètres, à savoir la consommation de carburant q qui est l'image du point de fonctionnement du moteur et la pression en amont du filtre à particules ou la masse de suies MS contenue dans le filtre à particules, ces deux caractéristiques étant l'image de la charge du filtre à particules pour un point de fonctionnement donné. Les moyens d'arbitrage d'écriture 48 autorisent l'écriture de la valeur de correction apprise issue du calculateur 45, soit dans la matrice des dispersions 51 par la connexion 51a, soit dans la matrice de chargement du filtre à particules 52 par la connexion 52a. Les valeurs de correction ainsi écrites dans l'un ou l'autre des deux moyens de mémorisation 51, 52, font l'objet d'une interpolation dans les blocs d'interpolation 53a et 53b. Les valeurs interpolées issues des deux blocs 53a et 53b sont amenées à un bloc additionneur 54 dont la sortie constitue l'une des entrées d'un bloc décisionnel 55, qui reçoit sur sa deuxième entrée 57 la seule valeur de correction issue de la matrice des dispersions 51. Un capteur 58, par exemple un capteur de pression, capable de déterminer le niveau de chargement en particules du filtre à particules, émet un signal de commande par la connexion 59 qui agit sur le bloc décisionnel 55 afin de transmettre sur la sortie 60 le signal de commande corrigé, soit à partir du seul correctif concernant les dispersions, issu des moyens de mémorisation 51, soit la combinaison des deux signaux de correction provenant des deux matrices 51 et 52. On va maintenant préciser, à titre d'exemple, la manière dont sont détectées les conditions d'apprentissage, puis la façon dont l'apprentissage et la mémorisation sont effectués, le processus d'arbitrage de l'écriture dans l'une ou l'autre des matrices 51, 52, le processus d'interpolation et l'initialisation de la fonction intégrale du régulateur.

Détection des conditions d'apprentissage,

Cette détection est effectuée dans le bloc d'activation 43 qui est capable d'émettre par la connexion 44 (figure 3) un ordre d'activation de la phase d'apprentissage. Le bloc d'activation 43 est capable de surveiller un certain nombre de paramètres de fonctionnement du moteur, tels que son point de fonctionnement (régime de rotation du moteur Nmot, débit de carburant injecté Qin i), la pression de suralimentation mesurée 'mes' l'erreur de régulation E, le débit d'air amené au moteur, tel que mesuré par le débitmètre 6 (figure 1)). Le bloc d'activation 43 est capable de détecter les phases de fonctionnement du moteur pendant lesquelles l'ensemble de ces paramètres reste sensiblement constant. Une telle condition de stabilité est indispensable pour activer l'apprentissage destiné à fournir un correctif dépendant de la fonction intégrale. En effet, l'apprentissage ne peut être envisagé que lorsque le régime de rotation du moteur est stable, que l'erreur de régulation tend vers zéro et que la fonction intégrale a convergé. Les paramètres permettant de détecter une telle stabilité sont en particulier le signal de sortie de la fonction intégrale, la pression de consigne de suralimentation, l'erreur de régulation, le régime de rotation du moteur, le débit de carburant injecté ou le couple du moteur, le débit d'air amené sur le moteur. Toutes ces variables sont filtrées et leur dérivée est calculée dans le bloc d'activation 43.

Lorsque toutes les dérivées de ces variables tendent vers zéro, le bloc d'activation 43 vérifie que les conditions d'activation sont remplies. A cet effet, le bloc d'activation 43 examine différents paramètres d'activation, qui peuvent être par exemple : la température de l'eau de refroidissement du moteur qui doit être de préférence supérieure à un seuil, de façon à n'activer le calcul que lorsque le moteur est chaud ; l'état de la vanne EGR 14 (figure 1), le calcul du correctif devant être fait de préférence lorsque la vanne EGR est fermée ; l'état de la régulation de suralimentation, le calcul ne devant être fait que lorsque la régulation de suralimentation est active ; la pression atmosphérique, qui doit être de préférence supérieure à un seuil, de façon à ne pas enclencher le calcul lorsque le véhicule se trouve en altitude afin d'éviter l'apprentissage d'une correction qui serait due à l'altitude ; l'erreur de régulation s, qui doit être de préférence inférieure à un seuil, de façon que le calcul ne soit déclenché que lorsque l'erreur de régulation est faible afin d'améliorer la précision de la valeur apprise corrigée de la fonction intégrale ; la valeur du débit de carburant injecté Qui doit être de préférence supérieure à un seuil, de façon à n'activer le calcul que pour de fortes charges du moteur. Enfin, la durée de fonctionnement stabilisé du moteur doit être de préférence supérieure à un seuil, de façon à n'activer le calcul du correctif par apprentissage que sur des fonctionnements stabilisés de durée suffisamment longue. De cette manière, on privilégie l'apprentissage sur des roulages sur autoroutes, par exemple, par rapport à un roulage urbain, ce qui limite le nombre d'apprentissages déclenchés. L'ordre d'apprentissage émis par le bloc d'activation 43 sur la connexion 44 est exécuté lorsque l'ensemble des conditions de stabilité et d'activation sont remplies pendant la durée de fonctionnement stabilisé précitée.

Apprentissage et calcul du correctif de la fonction intégrale On explicitera, à titre d'exemple, la détermination des indexes d'un point d'apprentissage dans la matrice des dispersions, référencée 51, dont les axes x et y sont respectivement le régime de rotation du moteur Nmot et le débit de carburant injecté Q;ni, étant entendu que l'apprentissage et le stockage des correctifs dans la matrice de chargement du filtre à particules, référencée 52, sont faits de la même manière. L'algorithme de recherche des indices pos_i et pos.j s'écrit de la manière suivante : Si Nmot > (B_Nmot (i) ù Delta_Nmot (i)/2) et Nmot < (B_Nmot (i) + Delta_Nmot (i)/2) Alors pos_i = i Avec B_Nmot(i) : valeur prédéterminée dépendant du régime moteur à l'indice i.

Si cette condition n'est pas remplie, i s'incrémente et le calcul est une nouvelle fois réalisé tant que le critère de sortie de boucle n'est pas vérifié. Le même principe de calcul est appliqué à la recherche de l'index pos_j correspondant à l'axe des débits injectés. Les coordonnées du point de lecture et d'écriture dans la matrice sont :

indx = iz indy = jz

Le point mémorisé dans la matrice est : z (iz, jz). La valeur à mémoriser s'écrit de la façon suivante : Fac_learn = k.I_out + Mat(iz,jz) Avec :

Fac_learn : valeur du correctif à stocker dans la matrice 20 I_out : valeur courante de la partie intégrale k : facteur correctif appliqué à la valeur courante de la partie intégrale Mat (i3, j3) : point z de la matrice d'apprentissage aux coordonnées (i, j) 25 Cette expression assure une convergence de la partie intégrale vers zéro pour un nombre élevé d'apprentissages sur un même point de fonctionnement. Le facteur k règle la progressivité de l'apprentissage. 30 Décision d'arbitrage d'écriture

Le bloc décisionnel 50 permet, comme on l'a vu, d'arbitrer entre l'écriture de la correction sur l'une ou l'autre des matrices 51, 52. La figure 4 explicite un exemple de réalisation d'un tel bloc décisionnel 50. Le but de l'arbitrage est de distinguer les dérives causées par les dispersions de la chaîne de commande et celles provenant de la variation de la contre pression à l'échappement due au chargement progressif du filtre à particules. Deux variables peuvent être utilisées pour représenter le niveau de chargement du filtre à particules, à savoir, la pression aux bornes du filtre à particules pour un débit d'air donné ou la masse de suies calculée. Pour un point de fonctionnement déterminé avec un régime de rotation du moteur et un débit de carburant injecté maintenus constants, l'augmentation de la charge du filtre à particules entraîne une élévation de la pression différentielle entre l'aval et l'amont du filtre à particules. On peut donc utiliser comme paramètre représentatif de la charge du filtre à particules, la pression régnant en amont du filtre à particules notée Pfap. Le paramètre relatif à la masse de suies se trouvant dans le filtre à particules, est surveillé par un bloc de surveillance 61 qui tient compte du point de fonctionnement du moteur représenté par le régime de rotation du moteur Nmot fourni par une cartographie 62 qui émet un signal corrigé d'une valeur constante K1. Le signal corrigé est amené au bloc de surveillance 61, qui détermine si la masse de suies contenue dans le filtre à particules est comprise entre deux seuils, respectivement inférieur et supérieur. De la même manière, un bloc de surveillance 63 reçoit le signal de pression mesurée en amont du filtre à particules Pfap qui est surveillé en fonction du point de fonctionnement du moteur déterminé par la cartographie 64 qui reçoit le signal de régime de rotation du moteur Nmot auquel on applique une correction constante K2. Le bloc de surveillance 63 vérifie que la pression en amont du filtre à particules est comprise entre deux seuils, respectivement inférieur et supérieur. Les signaux issus des blocs de surveillance 61 et 63 sont amenés par les connexions 65 et 66 à une porte OU 67 qui émet un signal décisionnel par la connexion 49 reliée au moyen d'arbitrage d'écriture 48, également représenté sur la figure 3. Grâce à cette structure, lorsque le filtre à particules est vide ou très peu chargé pour un fonctionnement donné du moteur, si la pression en amont du filtre à particules ou la masse de suies est inférieure au seuil supérieur d'activation, l'écriture est effectuée dans la matrice des dispersions 51. Au contraire, lorsque le niveau de chargement du filtre à particules est significatif pour un point de fonctionnement donné, si la pression en amont du filtre à particules ou la masse de suies devient supérieure au seuil supérieur d'activation, l'écriture du correctif est effectuée dans la matrice 52 dédiée aux effets dus au chargement du filtre à particules.

Interpolation

Il est encore nécessaire de procéder à une interpolation entre le point de correction appris et les points voisins dans chacune des matrices 51, 52. Cette interpolation se fait dans les blocs 53a, 53b illustrés sur la figure 3. A titre d'exemple, on donnera les éléments du calcul d'interpolation effectué dans le bloc 53a pour le point appris destiné à être écrit dans la matrice de dispersions 51 à partir des informations de régime de rotation du moteur Nmo, et de débit de carburant injecté Q,ni. Comme illustré sur la figure 5, une cellule d'interpolation 68 se trouve définie entre quatre points y1, y2, y3 et y4 définis chacun par leurs coordonnées selon les deux axes i (axe des régimes moteur Nmot) et j (axe des débits de carburant injecté Q;,,i). Un point courant y défini par ses coordonnées i et j (Mmo, et Q,,) se trouve encadré par les quatre points précités. Le calcul d'interpolation se fait en utilisant les valeurs intermédiaires t et u, définies de la manière suivante : t = (Nmo, ù B_Nmot(l)) (B_Nmot(i +1)ù B_Nn,ot(i)) (Qin; ù B_ Qinj(j)) u=(B....a? ~+1)ùB_Qinj(j)) où (j) est une valeur prédéterminée dépendant du débit de carburant injecté à l'indice j, et 13_Nmot(i) est une valeur prédéterminée dépendant du régime de rotation du moteur à l'indice i. La valeur interpolée de la correction correspondant au point y, est alors donnée par la relation : y=(1-t).(1-u).y,+t.(1-u).y2+t.u.y3+u.y4 Comme explicité déjà en relation avec la figure 3, le résultat de l'interpolation issu des blocs respectifs 53a et 53b est ajouté à la valeur de correction de prépositionnement des ailettes après décision dans le bloc décisionnel 55 d'utiliser le seul résultat de l'interpolation réalisée dans la matrice dispersions 51 ou les deux résultats interpolés à partir des deux matrices 51 et 52.

Initialisation de la fonction intégrale

Il est préférable, selon l'invention, de procéder à une initialisation de la fonction intégrale, comme indiqué précédemment, au moment de l'émission d'un ordre d'écriture d'une valeur de correction, afin d'éviter les sauts de commande brutaux du turbocompresseur qui pourraient incommoder le conducteur et les passagers du véhicule. On admet qu'au cours d'une phase d'apprentissage le point de fonctionnement est stable, c'est-à-dire que le régime de rotation du moteur et la charge du moteur sont constants. 22 Le signal de commande issu du régulateur 21 est constant. La commande finale des ailettes variables de la turbine doit rester constante pendant la phase d'initialisation de la fonction intégrale. Par conséquent, au cours d'une tâche de calcul, on peut écrire la relation suivante :

Commande finale (t+l) = commande finale (t) BO1+1+I1+1+RLF1+1=BO1+II+RLF1 Avec :

BO(t) : commande en boucle ouverte au temps t I(t) : valeur de la partie intégrale au temps t RLF (t) : sortie du régulateur au temps t

La valeur de la fonction intégrale au temps t+l est : It+1=It-ABO Au cours d'une initialisation, la variation de la commande en 20 boucle ouverte est égale à la correction interpolée et elle s'exprime donc de la façon suivante : OBO=y=(1-t).(1-u).y1+t.(1-u).y2+t.u.y3+u.y4 La méthode de recherche des coordonnées du point courant y de 25 l'algorithme d'interpolation diffère de celle utilisée pour l'apprentissage. En effet, pour un point de fonctionnement donné, le point z (iz, jz) peut être situé dans la cellule, soit en y1, soit en y2, soit en y3 ou en y4. Cette particularité a pour conséquence que quatre valeurs d'initialisation sont possibles.

30 Le point mémorisé dans la matrice est : z (iz, jz) 15 Au temps t+l, z(t+l) = z(t) + k.i_out Les quatre valeurs d'initialisation sont : Si iz=i, et jz=j,, alors le correctif est stocké en y, et : finit l =i_out. [ 1-k. (1-t). (1-u)] De la même façon, si le correctif est mémorisé en y4, alors : init2=i_out.[1-k.u] Si z est mémorisé en y3, alors : init3=i_out. [1-k.t.u] Si z est mémorisé en y2, alors : init4=i_out.[1-k.t.(1-u)] 15 Les paramètres t et u sont ceux qui ont été définis précédemment. 10

Claims

REVENDICATIONS

1- Système de régulation de la pression de suralimentation d'un moteur à combustion interne suralimenté, équipé d'un filtre à particules (16) monté dans sa ligne d'échappement et d'un turbocompresseur (5) de puissance variable pouvant être commandée, comprenant un capteur (19) de pression de suralimentation, un régulateur (21) recevant une valeur de pression mesurée provenant du capteur et une valeur de consigne, le régulateur étant capable de commander la puissance du turbocompresseur et des moyens (51) de mémorisation de dispersions capables de mémoriser des valeurs préalablement apprises de correction du signal de commande du régulateur pour tenir compte des dispersions et/ou des dérives des organes de commande de puissance du turbocompresseur en fonction du point de fonctionnement du moteur, caractérisé par le fait qu'il comprend également des moyens (52) de mémorisation de chargement du filtre à particules capables de mémoriser des valeurs préalablement apprises de correction du signal de commande du régulateur pour tenir compte de la variation du chargement en particules dudit filtre et des moyens (48, 50) d'arbitrage d'écriture capables de déclencher l'écriture d'une valeur de correction apprise soit dans les moyens (51) de mémorisation de dispersions, soit dans les moyens (52) de mémorisation de chargement du filtre à particules.

2- Système selon la revendication 1, comprenant des moyens de prépositonnement (24) capables de déterminer une valeur prépositionnée de commande de puissance du turbocompresseur à ajouter au signal de commande issu du régulateur, et connectés aux moyens (51) de mémorisation de dispersions et aux moyens (52) de mémorisation de chargement du filtre à particules de façon que les valeurs de correction écrites dans lesdits moyens de mémorisation soient ajoutées à la valeur prépositionnée de commande de turbocompresseur.

3- Système selon la revendication 2, comprenant un dispositif (58) de détermination ou d'estimation de la masse de particules dans lefiltre à particules et un moyen (55) d'application des valeurs de correction, capable de déclencher l'ajout de la seule valeur de correction écrite dans les moyens (51) de mémorisation de dispersions ou des valeurs de correction écrites dans les deux moyens (51, 52) de mémorisation, en fonction de la valeur déterminée ou estimée de la masse de particules dans le filtre à particules.

4- Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le régulateur comprend une fonction intégrale, le système comprenant des moyens d'apprentissage (27, 45) recevant la valeur de la fonction intégrale et capables de calculer les valeurs de correction du signal de commande du régulateur devant être écrites dans les moyens de mémorisation précités.

5- Système selon la revendication 4, dans lequel les moyens d'apprentissage comprennent des moyens (43) de détection de conditions d'apprentissage dépendant de paramètres de fonctionnement du moteur, de paramètres de l'environnement et de paramètres de la régulation de la pression de suralimentation, lesdits moyens de détection étant capables d'activer les moyens d'apprentissage (45) lorsque lesdites conditions ont été détectées.

6- Système selon les revendications 4 ou 5, dans lequel les moyens d'apprentissage (27) comprennent des moyens d'initialisation de la fonction intégrale du régulateur, capables de calculer une valeur d'initialisation qui modifie la fonction intégrale en fonction d'une correction du signal de commande du régulateur et lors de l'écriture d'une telle correction dans les moyens de mémorisation précités.

7- Système selon les revendications 4 à 6, dans lequel les moyens d'apprentissage comprennent des moyens d'interpolation entre le point appris et les points voisins dans les moyens de mémorisation précités, à partir d'informations relatives au régime du moteur et au débit de carburant injecté.

8- Procédé de régulation de la pression de suralimentation d'un moteur à combustion interne suralimenté, équipé d'un filtre à particules monté dans sa ligne d'échappement et d'un turbocompresseur de puissance variable pouvant être commandée danslequel la régulation de la pression de suralimentation est corrigée en fonction des dispersions et/ou des dérives des organes de commande de puissance du turbocompresseur en fonction du point de fonctionnement du moteur, caractérisé par le fait que la régulation est également corrigée en fonction de la variation du chargement en particules dudit filtre.

9- Procédé selon la revendication 9, dans lequel le signal de commande issu de la régulation est modifié par un signal de prépositionnement, les corrections étant appliquées au signal de prépositionnement.

10- Procédé selon les revendications 8 ou 9, dans lequel les corrections résultent d'un apprentissage qui est déclenché lorsque sont remplies certaines conditions dépendant de paramètres de fonctionnement du moteur, de paramètres de l'environnement et de paramètres de la régulation de la pression de suralimentation.

11- Procédé selon l'une des revendications 8 à 10, dans lequel la régulation comprend une fonction intégrale, laquelle est initialisée en fonction d'une correction du signal de commande du régulateur et lors de l'application d'une telle correction.20