WO2015128068A1 - Procede de determination d'un debit traversant une vanne - Google Patents

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Continental Automotive France SAS
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Definitions

  • the present invention relates to the control of an all-or-nothing valve by a signal modulated in pulse width. More particularly, the invention relates to a method for determining the flow rate through such a valve.
  • the present invention proposes to refine the previous paradigm and calculate a rate value according to a determination period less than or equal to the control period, which is a divider of the control cycle.
  • the invention relates to a method for determining a flow through a controlled on-off valve by means of a pulse width modulated control signal having a control signal update period and a control cycle, characterized in that said period of updating of the control signal being a divider of said control cycle, said determination method comprises a determination period, the determination period being less than or equal to the control signal update period and being synchronized with the control signal, said determination period being a refresh period of a determination of said flow rate through said on-off valve.
  • the method comprises the following steps: ⁇ determining a position of the valve,
  • the steps of determining a position and determining an elementary rate are performed according to a divisive period of the determination period.
  • the position of the valve is determined open when the control signal is in the active state for more than one opening reaction time, and is closed when the control signal is in the state. inactive for more than one reaction time at closing.
  • the reaction time at the opening and / or the closing reaction time is / are a function of the temperature, the differential pressure between the upstream and downstream of the valve and the maximum amplitude of the signal control.
  • the elementary flow rate is determined equal to a maximum flow rate when the position of the valve is open and equal to a zero flow rate when the position of the valve is closed.
  • the elementary flow rate is determined equal to a maximum flow rate when the position of the valve is open for more than one start time and comprises a first-order start transient between the zero flow, on opening of the valve, and the maximum flow rate, reaches a start time after the opening of the valve, the start time being a function of the differential pressure between upstream and downstream of the valve.
  • the elementary flow rate is determined equal to a zero flow rate when the position of the valve is closed for more than one end time and comprises a first-order end transient between the maximum flow rate, on closing of the valve, and the zero flow, reaches an end time after closing the valve, the end time being a function of the differential pressure between upstream and downstream of the valve.
  • the maximum flow rate is a function of the temperature and the differential pressure between the upstream and downstream of the valve.
  • the method is applied to a purge valve of a fuel vapor filter.
  • the invention also relates to a device implementing the method.
  • the invention also relates to a vehicle comprising such a device.
  • FIG. 1 schematically illustrates a valve in its environment
  • FIG. 2 illustrates the principle of a pulse width modulation signal
  • FIG. 4 schematically illustrates an intake circuit and a filter purge valve
  • FIG. 5 shows a comparative time curve of a control signal, the bit rate obtained and its modeling according to the prior art
  • FIG. 6 shows a comparative time curve of a control signal, of the bit rate obtained and of its modeling according to the invention
  • FIG. 1 illustrates a typical environment of the invention.
  • a valve 1 is disposed between an upstream pipe 4 and a downstream pipe 5. It thus makes it possible to control a transfer of fluid between the two pipes 4,5 as a function of its open or closed position, provided that there is a differential pressure ⁇ between upstream 4 and downstream 5.
  • Valve 1 is an all-or-nothing valve. It is typically resumed in a rest position, for example a closed position, in the absence of control. A control is able to cause a change of position of the valve 1, in the opposite position, for example an open position.
  • a processing unit 3 is able to perform calculations and treatments and can selectively control the valve 1 in its open position, for example by a control, or in its closed position F, for example by a lack of control.
  • Said processing unit 3 further receives a measurement 7 ⁇ , resulting from a pressure sensor 2 ⁇ , indicative of the differential pressure ⁇ and a measurement 7 ⁇ , resulting from a temperature sensor 2 ⁇ , indicative of the temperature ⁇ .
  • valve 1 is all or nothing it is possible, in known manner, to perform a proportional control, by means of a control signal 6, C pulse width modulation, MLI (or in English: draw width modulation, PWM).
  • a PWM signal 6, C is an all or nothing signal. The principle consists in modulating the duration during which the PWM signal 6, C is in the high state C max. Thus, temporal proportionality is performed to simulate amplitude proportionality.
  • FIG. 2 comprises three signal curves which are function of time T.
  • the upper curve S1 is the signal to be applied, here a step.
  • the median curve S2 is the corresponding PWM signal.
  • the lower curve S3 is the signal as received by a load, realizing a time integration, PWM signal S2 and substantially reproduces the signal S1.
  • a large quantity, to characterize an MLI signal is a cyclic ratio R, more particularly illustrated in FIG. 3.
  • An MLI command is generally discretized over time intervals or cycles D.
  • FIG. 3 shows, from top to bottom, four curves C1-C4 depending on the time T respectively having cyclic ratios R of C1: 10%, C2: 30%, C3: 50% and C4: 90%.
  • a particular application of the invention relates to a purge valve of a fuel vapor filter for a motor vehicle.
  • a steam filter 11 also called canister U
  • the filter 1 is connected to the tank 10 by a pipe 12 in order to collect and store the excess fuel vapors.
  • the nominal fuel intake circuit is represented by an intake valve 15 connected to the tank 10 by a pipe 13 which supplies it with fuel, and the engine 16 by a pipe 14 or intake manifold which makes it possible to inject the fuel in the engine 16.
  • the part performing the addition of air and its mixture to the fuel is not shown for simplification purposes.
  • a valve 1 makes it possible to control the purge of the filter 11 in the intake manifold 14 and, when said purge valve 1 is open, to inject the fuel vapors coming from the filter 11 into the engine 16.
  • a processing unit 3 performs the engine control and controls the admission and the management of the filter 11.
  • the processing unit 3 controls at least the intake valve 15 by means of a control signal and the valve 1 by means of another control signal 6, C.
  • a pressure sensor 2 ⁇ is disposed in the intake manifold 14 and provides a pressure signal 7 ⁇ to the processing unit 3.
  • 2 capteur temperature sensor is still disposed in the intake manifold 14 and provides a temperature signal 7 ⁇ to the processing unit 3.
  • Other sensors, not shown, such a fuel richness sensor, can still advantageously be interfaced with the treatment unit 3.
  • the purge valve 1 When the purge valve 1 is controlled to purge the filter 1 1, the fuel vapors are injected from the filter 11 to the intake manifold 14. In order that the engine control can effectively control the amount of fuel admitted, it It should be precisely informed of the quantity of vapors in order to be able to deduce this quantity from the quantity admitted by the nominal circuit 13, 15. For this it may be useful to have an estimate of the flow rate Q passing through the valve of purge 1.
  • a cycle D of a control signal C is detailed.
  • the duration of a cycle D may be of the order of 100 ms.
  • the actual flow Qr obtained. It appears that said flow Qr substantially reproduces the control signal C with a delay, both during the rise / open that during the descent / closure of the valve 1.
  • a simplistic model was used until now, considering that the estimated flow Q is constant on a cycle D.
  • the estimated flow rate Q is equal to an average value Qmoy on said cycle D. This average value Qmoy is an increasing function of the duty cycle R.
  • Qmoy can be considered equal to R.Qmax, where Qmax is the maximum flow rate, ie the through flow in steady state, the valve 1 in the open position.
  • Qmax is the maximum flow rate, ie the through flow in steady state, the valve 1 in the open position.
  • a flow rate Q equal to 20% of the flow rate Qmax is determined.
  • An object of the invention is to propose a rate estimate Q with a much lower determination period d, and typically less than a period of updating of the control signal C, or control period c, or the example of Figure 5, in a period c 10 times lower than the D cycle.
  • the duration of a period c is 10 ms.
  • the control signal C is a signal in pulse width modulation. This signal is in two states, a high state Cmax and a low state Cmin. It is assumed that the high state corresponds to an opening command of the valve 1, while the low state corresponds to a lack of control, the valve 1 then being returned to the closed position.
  • a cycle D is here divided into 10 control periods c. Over a period c, the control signal C keeps the same value, Cmax or Cmin. This value can change between two such periods c. In the example shown, the control signal C is in the high state Cmax during the first two periods c and in the low state Cmin during the other eight periods c, or in a duty cycle R of 20%.
  • Such a control signal C produces an opening of the valve 1, followed by a closure. Due to a pressure difference ⁇ between upstream 4 and downstream 5 of the valve 1, this opening produces a flow Qr.
  • the dotted curve Qr represents the actual flow rate obtained.
  • FIG. 5 presents the model of the prior art, where the flow rate Q is considered constant, equal to an average flow rate Qmoy, over the duration of the cycle D.
  • Figure 6 shows the more detailed model of the invention, where the rate Q is estimated for each period of determination.
  • this determination period d is taken much shorter than the duration of the cycle D and at least less than or equal to the period c of updating of the control signal C.
  • the determination period d is advantageously synchronized with the control signal C.
  • a rising edge of the control signal C typically coincides with a period d.
  • the determination period d is equal to and is superimposed with the period c of updating the control signal.
  • the period of determination of the rate Q is sub-multiple of the period c.
  • a method for determining the flow rate Q, making it possible to produce such a resolution characteristic according to the invention, is articulated in several steps.
  • a position a of the valve 1 On the basis of this position, it is then determined an elementary flow rate q through the valve 1. Finally a flow rate estimation step Q is applied which integrates / average elementary flows q over a period of determination.
  • the steps of determining a position a and determining an elementary rate q are advantageously carried out according to a period e divisor of the period d of determination. As illustrated in Figure 7, the period e divides, here by a factor nine, the period of determination.
  • Figure 7 shows, on a diagram as a function of time T, from top to bottom, four curves.
  • the first curve shows a control signal C.
  • the second curve shows the position a of the valve 1 which results from this control signal C.
  • the third curve shows the flow rate and the calculation mode of the elementary flow rates q.
  • the fourth curve shows the estimated flow rate Q over each determination period d.
  • the control signal C is in the active state Cmax for three consecutive periods c and in the inactive / low state Cmin during all the other periods of the cycle D.
  • the control signal C goes to the active state Cmax to the moment ti and in the idle state Cmin at time t 4 .
  • a first step of the method consists in determining the position a of the valve 1.
  • the valve 1 is an on-off valve and its position a can take only two values: open O or closed F.
  • the model used to determine this position has considers that the position a of the valve 1 copies the control signal C, with delays.
  • a first delay or reaction time at the opening Tro is between the instant ti where the control signal C goes to the active state Cmax and the instant t 2 or the valve 1 passes from the closed position F in the open position O.
  • a second delay or closing reaction time Trf is inserted between the instant t 4 where the control signal C goes to the inactive state Cmin and the instant t 5 or the valve 1 moves from the open position O to the closed position F.
  • valve 1 is open O when the control signal C is in the active state Cmax since a time greater than the opening reaction time Tro and is closed F when the control signal C is in the idle state Cmin for a time greater than the closing reaction time Trf.
  • the model for determining the position a, of the valve 1 is complete when the two delays Tro and Trf are determined.
  • the reaction time at the opening Tro and / or the closing reaction time Trf is / are considered constant (s).
  • the opening reaction time Tro can be taken as equal to a value between 4 and 10 ms.
  • the closing reaction time Trf generally lower, can be taken as equal to a value of between 2 and 4 ms.
  • the opening reaction time Tro and / or the closing reaction time Trf is / are determined by a function of at least one environment variable .
  • the environment variables considered for the present comprise the temperature ⁇ , the differential pressure ⁇ between upstream 4 and downstream 5 of the valve 1 and the maximum amplitude Cmax of the control signal C.
  • the temperature ⁇ is the temperature of the fluid, close to the valve 1. It can, for example, be measured by a temperature sensor 2 ⁇ .
  • Differential pressure ⁇ is the pressure difference between upstream 4 and downstream 5 of valve 1. It may, for example, be measured by two pressure sensors, respectively located upstream 4 and downstream. 5 of the valve, or a single 2 ⁇ pressure sensor disposed downstream 5 if the pressure upstream is substantially constant.
  • the maximum amplitude Cmax of the control signal C of the valve 1 is indicative of the available power. Thus on a motor vehicle, this amplitude Cmax is typically correlated with the battery voltage.
  • Each of these environment variables nr, ⁇ , Cmax is determined by the method, by measurement, or by estimation.
  • the reaction time at the opening Tro can then be determined by a first function F1 of at least one of these three environment variables ⁇ , ⁇ , Cmax.
  • the closing reaction time Trf can then be determined by a second function F2 of at least one of these three environment variables ⁇ , ⁇ , Cmax.
  • the functions F1 and F2 for determining the two reaction times Tro, Trf are typically identified in advance and, for example, tabulated, or stored in any other form, in the processing unit 3.
  • the identification of these functions F1, F2 can be done, for example by means of a theoretical model of the valve 1. However, concerning the reaction times Tro, Trf difficult to model, the identification of these functions F1, F2 is advantageously performed on the bench using a valve 1 nominal representative of the valve used.
  • a second step of determining an elementary flow q can be performed.
  • a flow model is used.
  • the flow model is simplified and considers that a maximum flow Qmax is established as soon as the valve 1 is open O and a flow becomes minimal Qmin / zero as soon as the valve 1 is closed F.
  • the elementary flow rate q' is equal to the maximum flow rate Qmax for any period e when the valve 1 is open O and is equal to the minimum flow rate Qmin, therefore to the zero flow rate , for any period e where the valve 1 is closed F.
  • the flow model is refined in that it comprises, following the opening of the valve 1, a start transient, between minimum flow Qmin and maximum flow Qmax, with gradual establishment of the flow.
  • This transient provides a gradual transition, and can be realized by a first order model, starting at a time t 2 where the valve 1 opens, with a minimum flow / zero Qmin, and ending at a time t 3 with a maximum flow Qmax, the time t 3 being later than the instant t 2 of a start time Td.
  • the time constant of the 1st order model is determined so that the start transient respects a given start time Td.
  • the flow model is refined in that it comprises, an end transient, between maximum flow Qmax and minimum flow Qmin, with gradual reduction of the flow.
  • This transient provides a gradual transition, and can be realized by a first-order model, starting at a time t 5 when the valve 1 closes, with a maximum flow Qmax, and ending at a time t 6 with a minimum flow / no Qmin, the instant t 6 being later than the instant t 5 of an end time Tf.
  • the time constant of the 1st order model is determined so that the end transient respects a given end time Tf.
  • the start time Td and / or the end time Tf can be taken constant.
  • the start time Td can be taken equal to a value between 4 and 20 ms.
  • the end time Tf can be taken equal to a value between 2 and 8 ms.
  • the start time Td and / or the end time Tf is / are a function of the differential pressure ⁇ between upstream and downstream of the valve 1.
  • the start time Td can then be determined by a first function F3 of the environment variable ⁇ .
  • the end time Tf can then be determined by a second function F4 of the environment variable ⁇ .
  • the functions F3 and F4 for determining the two times Td, Tf, are typically identified in advance and for example tabulated or stored in any other form in the processing unit 3.
  • the identification of the functions F3, F4 can be done by example, by means of a theoretical model of the valve 1. Alternatively, the identification of the functions F3, F4 can be performed on the bench using a nominal valve 1 representative of the valve used.
  • the various embodiments described above use a maximum flow rate Qmax.
  • This maximum flow Qmax can be taken constant.
  • an advantageous model determines a maximum flow rate Qmax that is a function of the temperature ⁇ and the differential pressure ⁇ between upstream 4 and downstream 5 of the valve 1.
  • the function F5 for determining the maximum bit rate Qmax is typically identified in advance and for example tabulated or stored in any other form in the processing unit 3.
  • the identification of the function F5 can be done, for example by means of a theoretical model of the valve 1.
  • the F5 function can still be defined by an abacus produced by the manufacturer of the valve 1.
  • the identification of the function F5 can be performed on the bench using a nominal valve 1 representative of the valve used.
  • control signal C uses the control signal C, in particular to know the times t i and t 4 of change of state.
  • the control signal C is produced by a computer and can thus be communicated by means of an interface to the processing unit 3.
  • said computer is merged with the processing unit 3 and said interface is internal.
  • a final step performs integration of the elementary flow rates q on each of the d periods of determination of the flow rate. This makes it possible to obtain the desired result of an estimated rate Q with a time resolution of a period d. This is illustrated by the fourth curve Q of FIG.

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de détermination d'un débit (Q) traversant une vanne (1) tout ou rien commandée au moyen d'un signal de commande (C) modulé en largeur d'impulsion comportant une période (c) d'actualisation du signal de commande et un cycle (D) de commande, caractérisé en ce que ladite période (c) d'actualisation du signal de commande étant un diviseur dudit cycle (D) de commande, ledit procédé de détermination comporte une période (d) de détermination, la période (d) de détermination étant inférieure ou égale à la période (c) d'actualisation du signal de commande (C) et étant synchronisée avec le signal de commande (C), ladite période (d) de détermination étant une période de rafraîchissement d'une détermination dudit débit (Q) traversant ladite vanne (1) tout ou rien.

Description

Procédé de détermination d'un débit traversant une vanne
La présente invention concerne le pilotage d'une vanne tout ou rien par un signal modulé en largeur d'impulsion. Plus particulièrement l'invention concerne un procédé de détermination du débit traversant une telle vanne.
Il est connu, afin de piloter de manière proportionnelle une vanne tout ou rien, d'utiliser un signal modulé en largeur d'impulsion. Une telle vanne est typiquement rappelée dans une position par défaut, par exemple fermée, et peut être commandée dans une autre position, par exemple ouverte, au moyen d'un signal de commande.
Il est souhaitable de connaître avec précision le débit traversant une telle vanne.
II est connu d'estimer un débit traversant une vanne tout ou rien commandée par un signal de commande modulé en largeur d'impulsion en calculant une valeur de débit pour chaque cycle de commande. On connaît en outre le document US 2003/0005916 A1 qui propose de calculer une valeur de débit tous les deux cycles de commande. Cependant, il apparaît pour certaines applications, telles que la commande d'une vanne de purge d'un filtre de vapeur de carburant, qu'une telle résolution temporelle est insuffisante.
Aussi la présente invention propose d'affiner le paradigme précédent et de calculer une valeur de débit selon une période de détermination inférieure ou égale à la période de commande, qui est un diviseur du cycle de commande.
L'invention concerne un procédé de détermination d'un débit traversant une vanne tout ou rien commandée au moyen d'un signal de commande modulé en largeur d'impulsion comportant une période d'actualisation du signal de commande et un cycle de commande, caractérisé en ce que ladite période d'actualisation du signal de commande étant un diviseur dudit cycle de commande, ledit procédé de détermination comporte une période de détermination, la période de détermination étant inférieure ou égale à la période d'actualisation du signal de commande et étant synchronisée avec le signal de commande, ladite période de détermination étant une période de rafraîchissement d'une détermination dudit débit traversant ladite vanne tout ou rien.
Selon une autre caractéristique, le procédé comprend les étapes suivantes : · détermination d'une position de la vanne,
• détermination d'un débit élémentaire au travers de la vanne, et
• estimation du débit par intégration des débits élémentaires sur une période de détermination.
Selon une autre caractéristique, les étapes de détermination d'une position et de détermination d'un débit élémentaire sont réalisées selon une période diviseur de la période de détermination. Selon une autre caractéristique, la position de la vanne est déterminée ouverte lorsque le signal de commande est à l'état actif depuis plus d'un temps de réaction à l'ouverture, et est fermée lorsque le signal de commande est à l'état inactif depuis plus d'un temps de réaction à la fermeture.
Selon une autre caractéristique, le temps de réaction à l'ouverture et/ou le temps de réaction à la fermeture est/sont fonction de la température, de la pression différentielle entre amont et aval de la vanne et de l'amplitude maximale du signal de commande.
Selon une autre caractéristique, le débit élémentaire est déterminé égal à un débit maximal lorsque la position de la vanne est ouverte et égal à un débit nul lorsque la position de la vanne est fermée.
Selon une autre caractéristique, le débit élémentaire est déterminé égal à un débit maximal lorsque la position de la vanne est ouverte depuis plus d'un temps de début et comprend un transitoire de début du 1 er ordre entre le débit nul, à l'ouverture de la vanne, et le débit maximal, atteint un temps de début après l'ouverture de la vanne, le temps de début étant fonction de la pression différentielle entre amont et aval de la vanne.
Selon une autre caractéristique, le débit élémentaire est déterminé égal à un débit nul lorsque la position de la vanne est fermée depuis plus d'un temps de fin et comprend un transitoire de fin du 1 er ordre entre le débit maximal, à la fermeture de la vanne, et le débit nul, atteint un temps de fin après la fermeture de la vanne, le temps de fin étant fonction de la pression différentielle entre amont et aval de la vanne.
Selon une autre caractéristique, le débit maximal est fonction de la température et de la pression différentielle entre amont et aval de la vanne.
Selon une autre caractéristique, le procédé est appliqué à une vanne de purge d'un filtre de vapeur de carburant.
L'invention concerne encore un dispositif implémentant le procédé. L'invention concerne encore un véhicule comprenant un tel dispositif. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels :
- la figure 1 illustre schématiquement une vanne dans son environnement,
- la figure 2 illustre le principe d'un signal en modulation de largeur d'impulsion,
- la figure 3 illustre la notion de rapport cyclique,
- la figure 4 illustre schématiquement un circuit d'admission et une vanne de purge de filtre,
- la figure 5 présente une courbe temporelle comparative d'un signal de commande, du débit obtenu et de sa modélisation selon l'art antérieur, - la figure 6 présente une courbe temporelle comparative d'un signal de commande, du débit obtenu et de sa modélisation selon l'invention,
- la figure 7 illustre les différents modèles mis en œuvre par l'invention.
La figure 1 illustre un environnement typique de l'invention. Une vanne 1 est disposée entre une canalisation amont 4 et une canalisation aval 5. Elle permet ainsi de piloter un transfert de fluide entre les deux canalisations 4,5 en fonction de sa position ouverte ou fermée, pour peu qu'existe une pression différentielle π entre amont 4 et aval 5. La vanne 1 est une vanne tout ou rien. Elle est typiquement rappelée dans une position de repos, par exemple une position fermée, en l'absence de commande. Une commande est apte à provoquer un changement de position de la vanne 1 , dans la position opposée, par exemple une position ouverte.
Une unité de traitement 3 est apte à réaliser des calculs et traitements et peut sélectivement piloter la vanne 1 dans sa position ouverte, par exemple par une commande, ou dans sa position fermée F, par exemple par une absence de commande.
Ladite unité de traitement 3 reçoit encore une mesure 7ττ, issue d'un capteur de pression 2π, indicative de la pression différentielle π et une mesure 7Θ, issue d'un capteur de température 2Θ, indicative de la température Θ.
Bien que la vanne 1 soit tout ou rien il est possible, de manière connue, de réaliser une commande proportionnelle, au moyen d'un signal de commande 6, C en modulation de largeur d'impulsion, MLI (ou en anglais : puise width modulation, PWM). Un signal MLI 6, C est un signal tout ou rien. Le principe consiste à moduler la durée pendant lequel le signal MLI 6, C est à l'état haut Cmax. Ainsi, une proportionnalité temporelle est réalisée afin de simuler une proportionnalité en amplitude.
Ceci est illustré à la figure 2 qui comporte trois courbes de signaux fonction du temps T. La courbe supérieure S1 est le signal à appliquer, ici un échelon. La courbe médiane S2 est le signal MLI correspondant. La courbe inférieure S3 est le signal tel que reçu par une charge, réalisant une intégration dans le temps, du signal MLI S2 et qui reproduit sensiblement le signal S1.
Une grandeur importante, pour caractériser un signal MLI, est un rapport cyclique R, plus particulièrement illustré à la figure 3. Une commande MLI est généralement discrétisée sur des intervalles de temps ou cycles D. Le rapport cyclique R est défini pour chaque cycle comme le rapport du temps L où le signal est à l'état haut sur le temps total du cycle D, R=100*L/D. Ce rapport est multiplié par 100 pour être exprimé en pourcentage. La figure 3 présente, de haut en bas, quatre courbes C1-C4 fonction du temps T présentant respectivement des rapports cycliques R de C1 : 10 %, C2 : 30 %, C3 : 50 % et C4 : 90 %. Une application particulière de l'invention concerne une vanne de purge d'un filtre à vapeur de carburant pour véhicule automobile. Tel qu'illustré à la figure 4, qui figure un schéma partiel du système d'alimentation en carburant d'un moteur automobile 16, un filtre à vapeur 11 , encore appelé canister U , est associé à un réservoir 10 de carburant. Le filtre 1 est relié au réservoir 10 par une canalisation 12 afin de recueillir et stocker les vapeurs de carburant en excès.
Le circuit nominal d'admission de carburant est figuré par une vanne d'admission 15 reliée au réservoir 10 par une canalisation 13 qui l'alimente en carburant, et au moteur 16 par une canalisation 14 ou collecteur d'admission qui permet d'injecter le carburant dans le moteur 16. La partie réalisant l'ajout d'air et son mélange au carburant n'est pas représentée à fin de simplification.
Afin de pouvoir nettoyer le filtre 11 , il convient de le purger. Pour cela il est ajouté une canalisation supplémentaire 4,5 reliant le filtre 11 au collecteur d'admission 14. Ainsi les vapeurs de carburant stockées dans le filtre 1 1 peuvent être utilisées par l'admission. Une vanne 1 permet de piloter la purge du filtre 11 dans le collecteur d'admission 14 et, lorsque ladite vanne de purge 1 est ouverte, d'injecter les vapeurs de carburant issues du filtre 11 dans le moteur 16.
Une unité de traitement 3 réalise le contrôle moteur et pilote l'admission ainsi que la gestion du filtre 11. Pour cela l'unité de traitement 3 commande au moins la vanne d'admission 15 au moyen d'un signal de commande et la vanne de purge 1 au moyen d'un autre signal de commande 6, C. De manière classique, un capteur de pression 2π est disposé dans le collecteur d'admission 14 et fournit un signal de pression 7π à l'unité de traitement 3. Un capteur de température 2Θ est encore disposé dans le collecteur d'admission 14 et fournit un signal de température 7Θ à l'unité de traitement 3. D'autres capteurs, non représentés, tel un capteur de richesse carburant, peuvent encore avantageusement être interfacés avec l'unité de traitement 3.
Lorsque la vanne de purge 1 est commandée en vue de purger le filtre 1 1 , les vapeurs de carburant sont injectées depuis le filtre 11 vers le collecteur d'admission 14. Afin que le contrôle moteur puisse efficacement piloter la quantité de carburant admise, il convient qu'il soit informé avec précision de la quantité de vapeurs afin de pouvoir déduire cette quantité de la quantité admise par le circuit nominal 13, 15. Pour cela il peut être utile de disposer d'une estimation du débit Q traversant la vanne de purge 1.
En se référant à la figure 5, un cycle D d'un signal de commande C, est détaillé. A titre indicatif, la durée d'un cycle D peut être de l'ordre de 100 ms. Sur un même diagramme en fonction du temps T est figuré en regard d'un signal de commande C, le débit Qr effectivement obtenu. Il apparaît que ledit débit Qr reproduit sensiblement le signal de commande C avec un retard, tant lors de la montée/ouverture que lors de la descente/fermeture de la vanne 1. Afin de s'affranchir de la complexité d'une détermination des différents temps de retard, un modèle simpliste était utilisé jusqu'à présent, considérant que le débit estimé Q est constant sur un cycle D. Aussi, tel que montré à la figure 5, le débit Q estimé est-il égal à une valeur moyenne Qmoy sur ledit cycle D. Cette valeur moyenne Qmoy est une fonction croissante du rapport cyclique R. En première approximation, Qmoy peut être considéré égal à R.Qmax, où Qmax est le débit maximal, soit le débit traversant en régime établi, la vanne 1 en position ouverte. Ainsi, pour l'exemple illustré à la figure 5, où le rapport cyclique R = 20 %, il est déterminé un débit Q égal à 20% du débit Qmax.
Un tel modèle simpliste néglige les variations de débit Q au cours d'un cycle D. Ceci est préjudiciable pour certaines utilisations. Ainsi dans l'exemple d'application à une vanne 1 de purge d'un filtre 11 de vapeur de carburant, un correcteur de richesse, qui fonctionne sur une période de 10 à 100 fois plus petite que le cycle D, utilise en permanence un débit Q tantôt surestimé, tantôt sous-estimé. Ceci engendre des oscillations sur les ajustements des débits d'air ou de carburant admis, pouvant dans certains cas, notamment en régime de ralenti, aller jusqu'à entraîner un calage du moteur.
Un objet de l'invention est de proposer une estimation de débit Q selon une période de rafraîchissement de détermination d beaucoup plus faible, et typiquement inférieure à une période c d'actualisation du signal de commande C, ou période c de commande, soit sur l'exemple de la figure 5, selon une période c 10 fois plus faible que le cycle D. A titre indicatif, la durée d'une période c est de 10 ms.
Le signal de commande C est un signal en modulation de largeur d'impulsion. Ce signal est à deux états, un état haut Cmax et un état bas Cmin. On suppose que l'état haut correspond à une commande d'ouverture de la vanne 1 , tandis que l'état bas correspond à une absence de commande, la vanne 1 étant alors rappelée en position fermée. Un cycle D est ici divisé en 10 périodes c de commande. Sur une période c, le signal de commande C conserve une même valeur, Cmax ou Cmin. Cette valeur peut changer entre deux telles périodes c. Dans l'exemple illustré le signal de commande C est à l'état haut Cmax durant les deux premières périodes c et à l'état bas Cmin durant les huit autres périodes c, soit selon un rapport cyclique R de 20%.
Un tel signal de commande C produit une ouverture de la vanne 1 , suivie d'une fermeture. Du fait d'une différence de pression π entre l'amont 4 et l'aval 5 de la vanne 1 , cette ouverture produit un débit Qr. Sur les figures 5 et 6, la courbe pointillée Qr figure le débit effectif obtenu.
La figure 5 présente le modèle de l'art antérieur, ou le débit Q est considéré constant, égal à un débit moyen Qmoy, sur la durée du cycle D. La figure 6 présente le modèle plus détaillé de l'invention, ou le débit Q est estimé pour chaque période d de détermination.
Selon une caractéristique importante de l'invention, cette période de détermination d est prise très inférieure à la durée du cycle D et au moins inférieure ou égale à la période c d'actualisation de du signal de commande C. La période de détermination d est avantageusement synchronisée avec le signal de commande C. Ainsi, par exemple, un front montant du signal de commande C coïncide typiquement avec une période d.
Selon un mode de réalisation avantageux la période de détermination d est égale et se superpose avec la période c d'actualisation du signal de commande. Selon un autre mode de réalisation, la période d de détermination du débit Q est sous-multiple de la période c.
Une telle augmentation de la résolution temporelle permet d'obtenir un modèle du débit Q beaucoup plus fidèle au débit réel effectif Qr.
Un procédé de détermination du débit Q, permettant de réaliser une telle caractéristique de résolution selon l'invention, s'articule en plusieurs étapes.
Il est tout d'abord déterminé une position a de la vanne 1. Sur la base de cette position, il est ensuite déterminé un débit élémentaire q au travers de la vanne 1. Enfin une étape d'estimation du débit Q est appliquée qui intègre/moyenne les débits élémentaires q sur une période d de détermination.
Afin d'approcher au plus près de la réalité du processus modélisé, il est souhaitable de sur échantillonner, relativement à la période d de détermination. Aussi selon une caractéristique de l'invention les étapes de détermination d'une position a et de détermination d'un débit élémentaire q sont avantageusement réalisées selon une période e diviseur de la période d de détermination. Tel qu'illustré à la figure 7, la période e divise, ici par un facteur neuf, la période d de détermination.
En référence à la figure 7, va maintenant être décrit plus en détail un mode de réalisation de l'invention.
La figure 7 présente, sur un diagramme en fonction du temps T, de haut en bas, quatre courbes.
La première courbe figure un signal de commande C. La deuxième courbe figure la position a de la vanne 1 qui résulte de ce signal de commande C. La troisième courbe présente le débit et le mode de calcul des débits élémentaires q. La quatrième courbe présente le débit Q estimé, sur chaque période de détermination d.
Par rapport aux figures 5 et 6, sur la figure 7, un zoom horizontal a été appliqué afin de montrer principalement la première partie du cycle D, où le signal de commande C est à l'état haut/actif Cmax. Le signal de commande C est à l'état actif Cmax pendant trois périodes c consécutives et à l'état inactif/bas Cmin pendant toutes les autres périodes du cycle D. Le signal de commande C passe à l'état actif Cmax à l'instant ti et à l'état inactif Cmin à l'instant t4.
Une première étape du procédé consiste à déterminer la position a de la vanne 1. La vanne 1 est une vanne tout ou rien et sa position a ne peut prendre que deux valeurs : ouverte O ou fermée F. Le modèle utilisé pour déterminer cette position a considère que la position a de la vanne 1 recopie le signal de commande C, avec des retards. Ainsi un premier retard ou temps de réaction à l'ouverture Tro s'intercale entre l'instant ti où le signal de commande C passe à l'état actif Cmax et l'instant t2 ou la vanne 1 passe de la position fermée F à la position ouverte O. De manière analogue, un deuxième retard ou temps de réaction à la fermeture Trf s'intercale entre l'instant t4 où le signal de commande C passe à l'état inactif Cmin et l'instant t5 ou la vanne 1 passe de la position ouverte O à la position fermée F. Aussi un tel modèle permet de déterminer la position a de la vanne 1. La vanne 1 est ouverte O lorsque le signal de commande C est à l'état actif Cmax depuis un temps supérieur au temps de réaction à l'ouverture Tro et est fermée F lorsque le signal de commande C est à l'état inactif Cmin depuis un temps supérieur au temps de réaction à la fermeture Trf.
Le modèle de détermination de la position a, de la vanne 1 est complet lorsque les deux retards Tro et Trf sont déterminés.
Selon un premier mode de réalisation, approximatif, le temps de réaction à l'ouverture Tro et/ou le temps de réaction à la fermeture Trf est/sont considéré(s) constant(s). A titre indicatif le temps de réaction à l'ouverture Tro peut être pris égal à une valeur comprise entre 4 et 10 ms. De même, le temps de réaction à la fermeture Trf, généralement plus faible, peut être pris égal à une valeur comprise entre 2 et 4 ms.
Selon un autre mode de réalisation, plus précis, le temps de réaction à l'ouverture Tro et/ou le temps de réaction à la fermeture Trf, est/sont déterminé(s) par une fonction d'au moins une variable d'environnement. Les variables d'environnement considérées pour la présente comprennent la température Θ, la pression π différentielle entre amont 4 et aval 5 de la vanne 1 et l'amplitude maximale Cmax, du signal de commande C.
La température Θ est la température du fluide, à proximité de la vanne 1. Elle peut, par exemple, être mesurée par un capteur de température 2Θ.
La pression différentielle π est la différence de pression entre l'amont 4 et l'aval 5 de la vanne 1. Elle peut, par exemple, être mesurée par deux capteurs de pression, disposés respectivement à l'amont 4 et à l'aval 5 de la vanne, ou un unique capteur de pression 2π disposé à l'aval 5 si la pression à l'amont est sensiblement constante.
L'amplitude maximale Cmax du signal de commande C de la vanne 1 est indicative de la puissance disponible. Ainsi sur un véhicule automobile, cette amplitude Cmax est typiquement corrélée avec la tension batterie.
Chacune de ces variables d'environnement nr, Θ, Cmax est déterminée par le procédé, par mesure, ou par estimation.
Le temps de réaction à l'ouverture Tro, peut alors être déterminé par une première fonction F1 d'au moins une parmi ces trois variables d'environnement π, Θ, Cmax. Le temps de réaction à la fermeture Trf, peut alors être déterminé par une deuxième fonction F2 d'au moins une parmi ces trois variables d'environnement ττ, Θ, Cmax. Tro = F1 (π, Θ, Cmax) et Trf = F2 (π, Θ, Cmax).
Les fonctions F1 et F2 de détermination des deux temps de réaction Tro, Trf, sont typiquement identifiées au préalable et par exemple tabulées, ou stockées sous toute autre forme, dans l'unité de traitement 3. L'identification de ces fonctions F1 , F2 peut se faire, par exemple au moyen d'un modèle théorique de la vanne 1. Cependant, concernant les temps de réactions Tro,Trf difficilement modélisables, l'identification de ces fonctions F1 , F2, est avantageusement réalisée au banc en utilisant une vanne 1 nominale représentative de la vanne employée.
La position a de la vanne 1 étant ainsi déterminée, une deuxième étape de détermination d'un débit élémentaire q peut être réalisée. Pour cela un modèle de débit est utilisé.
Selon un premier mode de réalisation, le modèle de débit est simplifié et considère qu'un débit maximal Qmax est établi dès que la vanne 1 est ouverte O et qu'un débit devient minimal Qmin/nul dès que la vanne 1 est fermée F.
Si la vanne 1 est totalement close en position fermée F, le débit Qmin est considéré nul. Cette hypothèse est retenue pour la suite de la description.
Selon ce modèle simplifié, correspondant à la courbe q' rectangulaire figurée en pointillés, le débit élémentaire q' est égal au débit maximal Qmax pour toute période e où la vanne 1 est ouverte O et est égal au débit minimal Qmin, donc au débit nul, pour toute période e où la vanne 1 est fermée F.
Selon un autre mode de réalisation, le modèle de débit est affiné en ce qu'il comporte, suite à l'ouverture de la vanne 1 , un transitoire de début, entre débit minimal Qmin et débit maximal Qmax, avec établissement progressif du débit. Ce transitoire propose une transition progressive, et peut être réalisé par un modèle au 1er ordre, débutant à un instant t2 où la vanne 1 s'ouvre, avec un débit minimal/nul Qmin, et se terminant à un instant t3 avec un débit maximal Qmax, l'instant t3 étant postérieur à l'instant t2 d'un temps de début Td. La constante de temps du modèle au 1er ordre est déterminée pour que le transitoire de début respecte un temps de début Td donné.
Selon un autre mode de réalisation alternatif ou complémentaire du précédent, de manière analogue pour la fermeture de la vanne 1 , le modèle de débit est affiné en ce qu'il comporte, un transitoire de fin, entre débit maximal Qmax et débit minimal Qmin, avec réduction progressive du débit. Ce transitoire propose une transition progressive, et peut être réalisé par un modèle au 1er ordre, débutant à un instant t5 où la vanne 1 se ferme, avec un débit maximal Qmax, et se terminant à un instant t6 avec un débit minimal/nul Qmin, l'instant t6 étant postérieur à l'instant t5 d'un temps de fin Tf. La constante de temps du modèle au 1er ordre est déterminée pour que le transitoire de fin respecte un temps de fin Tf donné.
Selon un premier mode de réalisation, le temps de début Td et/ou le temps de fin Tf, peut/peuvent être pris constant(s). A titre indicatif le temps de début Td peut être pris égal à une valeur comprise entre 4 et 20 ms. De même, le temps de fin Tf, généralement plus faible, peut être pris égal à une valeur comprise entre 2 et 8 ms.
Selon un autre mode de réalisation, plus affiné, le temps de début Td et/ou le temps de fin Tf est/sont fonction de la pression π différentielle entre amont et aval de la vanne 1.
Le temps de début Td, peut alors être déterminé par une première fonction F3 de la variable d'environnement ττ. Le temps de fin Tf, peut alors être déterminé par une deuxième fonction F4 de la variable d'environnement ττ. Td = F3 (ττ) et Tf = F4 (ττ).
Les fonctions F3 et F4 de détermination des deux temps Td,Tf, sont typiquement identifiées au préalable et par exemple tabulées ou stockées sous tout autre forme dans l'unité de traitement 3. L'identification des fonctions F3, F4 peut se faire, par exemple au moyen d'un modèle théorique de la vanne 1. Alternativement, l'identification des fonctions F3, F4, peut être réalisée au banc en utilisant une vanne 1 nominale représentative de la vanne employée.
Les différents modes de réalisation précédemment décrits utilisent un débit maximal Qmax. Ce débit maximal Qmax peut être pris constant. Cependant un modèle avantageux détermine un débit maximal Qmax fonction de la température Θ et de la pression π différentielle entre amont 4 et aval 5 de la vanne 1.
Une fonction F5 permet ainsi de déterminer le débit maximal Qmax, avec Qmax = F5 (θ,ττ).
La fonction F5 de détermination du débit maximal Qmax, est typiquement identifiée au préalable et par exemple tabulée ou stockée sous toute autre forme dans l'unité de traitement 3. L'identification de la fonction F5 peut se faire, par exemple au moyen d'un modèle théorique de la vanne 1. La fonction F5 peut encore être définie par un abaque produit par le constructeur de la vanne 1. Alternativement, l'identification de la fonction F5 peut être réalisée au banc en utilisant une vanne 1 nominale représentative de la vanne employée.
Il a été vu que le procédé utilise le signal de commande C, notamment pour connaître les instants ti et t4 de changement d'état. Le signal de commande C est produit par un calculateur et peut ainsi être communiqué au moyen d'une interface à l'unité de traitement 3. Selon un mode de réalisation, ledit calculateur est confondu avec l'unité de traitement 3 et ladite interface est interne.
Une fois le débit élémentaire q déterminé pour chaque période e de calcul selon le modèle de débit retenu, une dernière étape réalise une intégration des débits élémentaires q sur chacune des périodes d de détermination du débit. Ceci permet d'obtenir le résultat souhaité, d'un débit Q estimé avec une résolution temporelle d'une période d. Ceci est illustré par la quatrième courbe Q de la figure 7.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détermination d'un débit (Q) traversant une vanne (1 ) tout ou rien commandée au moyen d'un signal de commande (C) modulé en largeur d'impulsion comportant une période (c) d'actualisation du signal de commande et un cycle (D) de commande, caractérisé en ce que ladite période (c) d'actualisation du signal de commande étant un diviseur dudit cycle (D) de commande, ledit procédé de détermination comporte une période (d) de détermination, la période (d) de détermination étant inférieure ou égale à la période (c) d'actualisation du signal de commande (C) et étant synchronisée avec le signal de commande (C), ladite période (d) de détermination étant une période de rafraîchissement d'une détermination dudit débit (Q) traversant ladite vanne (1 ) tout ou rien.
2. Procédé selon la revendication 1 , comprenant les étapes suivantes :
• détermination d'une position (a) de la vanne (1 ),
• détermination d'un débit élémentaire (q) au travers de la vanne (1 ), et
• estimation du débit (Q) par intégration des débits élémentaires (q) sur une période (d) de détermination.
3. Procédé selon la revendication 2, où les étapes de détermination d'une position (a) et de détermination d'un débit élémentaire (q) sont réalisées selon une période (e) diviseur de la période (d) de détermination.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, où la position (a) de la vanne (1 ) est déterminée ouverte (O) lorsque le signal de commande (C) est à l'état actif (Cmax) depuis plus d'un temps de réaction à l'ouverture (Tro), et est fermée (F) lorsque le signal de commande (C) est à l'état inactif (Cmin) depuis plus d'un temps de réaction à la fermeture (Trf).
5. Procédé selon la revendication 4, où le temps de réaction à l'ouverture (Tro) et/ou le temps de réaction à la fermeture (Trf) est/sont fonction de la température (Θ), de la pression (ττ) différentielle entre amont (4) et aval (5) de la vanne (1 ) et de l'amplitude maximale (Cmax) du signal de commande (C).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, où le débit élémentaire (q) est déterminé égal à un débit maximal (Qmax) lorsque la position (a) de la vanne (1 ) est ouverte (O) et égal à un débit nul lorsque la position (a) de la vanne (1 ) est fermée (F).
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, où le débit élémentaire (q) est déterminé égal à un débit maximal (Qmax) lorsque la position (a) de la vanne (1 ) est ouverte (O) depuis plus d'un temps de début (Td) et comprend un transitoire de début du 1er ordre entre le débit nul, à l'ouverture de la vanne(1 ), et le débit maximal (Qmax), atteint un temps de début (Td) après l'ouverture de la vanne (1 ), le temps de début (Td) étant fonction de la pression (π) différentielle entre amont et aval de la vanne (1 ).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 ou 7, où le débit élémentaire (q) est déterminé égal à un débit nul lorsque la position (a) de la vanne (1 ) est fermée (F) depuis plus d'un temps de fin (Tf) et comprend un transitoire de fin du 1er ordre entre le débit maximal (Qmax), à la fermeture de la vanne (1 ), et le débit nul, atteint un temps de fin (Tf) après la fermeture de la vanne (1 ), le temps de fin (Tf) étant fonction de la pression (ττ) différentielle entre amont et aval de la vanne (1 ).
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, où le débit maximal (Qmax) est fonction de la température (Θ) et de la pression (ττ) différentielle entre amont et aval de la vanne (1 ).
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, appliqué à une vanne de purge (1 ) d'un filtre (1 1 ) de vapeur de carburant.
1 1 . Dispositif implémentant le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
12. Véhicule comprenant un dispositif selon la revendication 1 1 .
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