Brevet FR2604481A1 — publié le 19880401

La présente invention concerne un système de régulation du couple d'un moteur à combustion interne entrainant une botte de vitesses avec dispositif de change- ment automatique de rapport et dont la puissance peut être commandée par l'intermédiaire d'une pédale d'accélérateur à actionner par le conducteur, en fonction de courbes carac- téristiques mémorisées, avec modification prédéterminée de la valeur de consigne du couple en fonction de la demande de puissance par utilisation des signaux de changement de rapport provenant du dispositif de changement de rapport et qui déclenchent l'affectation d'une courbe caractéristique à un organe d'actionnement influençant le couple, au moins un des processus de changement de rapport pouvant être reconnu au moyen d'une information contenue dans un signal d'affecta- tion associé. Dans un système connu de ce type ( demande de brevet allemand DE-OS 29 35 916), des informations servant de mesure pour le point d'allumage normal ou bien pour la quantité d'injection normale nécessaire dans une condition de marche stationnaire sont mémorisées dans une première famille de caractéristiques en relation avec la condition de marche correspondante du moteur. A l'aide d'une seconde famille de caractéristiques, des informations servant de mesure pour la réduction corres- dante du couple de moteur sont indiquées pour chaque condition de marche du moteur. Un signal de commande, fourni par un dispositif de commande de boite de vitesses, déclenche le changement de rapport et détermine la durée de commande du moteur pour chaque condition de marche de celui-ci, ce signal n'ayant de préférence pas la même durée pour tous les proces- sus de changement de rapports. Le problème qui est à la base de l'invention consiste essentiellement à éliminer autant qu'il est possible les instabilités de marche résultant des à-coups se produi- sant en outre pendant les changements de rapports dans le système connu à cause de la variation plus ou moins brus-oe du couple - comme un patinage des roues motrices dans le cas de rétrogradations de rapports ou bien une baisse du couple d'entraînement dans le cas de montées de rapports - et à obtenir ainsi un meilleur confort en marche. Le problème défini ci-dessus est résolu avantageu- semnt en ce qu'à chacun d au moins deux rapports différents (premier rapport à troisième rapport ou quatrième rapport et premier rapport à troisième rapport) est associCe respectivement une courbe caractéristique propre et les signaux de changement de rapport contiennent respectivement une information concernant le rapport à enclencher et sont utilisés, de même qu'une puissan- ce de moteur au moins approximativement constante comme paramètres pour la courbe caractéristique correspondante dans la famille de courbes caractéristiques de mroteur pour déteniner le point de fonctionnement du moteur lors de la commutation entre deux courbes caractéristiques correspondant à la valeur de consigne de couple et associées à deux rapports différents ( troisième rapport et deuxième rapport), et en ce que l'influence de la courbe caractéristique affectée sur l'organe d'actionnement est maintenue jusqu'au passage à un rapport correspondant à une autre courbe caractéristique. Avec le système conforme à l'invention, le couple du moteur est réglé en principe en utilisant des courbes caractéristiques fonction des rapports et qui sont échelon- nées mutuellement de telle sorte que, lors de passages à un autre rapport, le point de fonctionnement du moteur se déplace sur une courbe correspondant à une puissance de moteur au moins approximativement constante dans la famille de caracté- ristiques du moteur, de telle sorte qu'il ne puisse plus se produire des à-coups et des instabilités de marche en résul- tant. Avec le système conforme à l'invention, il est possible d'associer à chaque rapport une courbe caractéristique propre ou bien d'associer à plusieurs rapports une courbe caractéristique commune la courbe caract6ristique correspondant dans l'un et l'autre cas à la valeur de consigne de couple. Pour pouvoir déterminer l'instant le plus favorable, pendant l'opération de changement de rapport, pour la commu- tation à la nouvelle courbe caractéristique associée à la valeur de consigne de couple, il est avantageux, dans le système conforme à l'invention, qu'un signal de changement de rapport, fonction du taux de transmission et contenant une information concernant la valeur réelle de ce taux de transmission, soit produit et combiné avec le signal de changement de rapport fonction du taux de telle sorte que l'affectation de la courbe caractéristique correspondant à la valeur de consigne de couple soit effectuée pendant ou après un temps de pause prédéterminable, avant que la valeur de consigne du taux de transmission de la boite de vitesses qui est associé au rapport à changer soit atteinte. Dans le cas de rétrogradations de rapports, on détermine l'instant d'affectation de la nouvelle courbe caractéristique correspondant à la valeur de consigne de couple et associée à la vitesse inférieure, en relation avec l'atteinte du nouveau taux de transmission de boite, suffisam- ment tard pour qu'avec la puissance supérieure, le -passage au rapport supérieur se déroule correctement mais que cepen- dant les oscillations produites dans la ligne de transmission lors de rétrogradations de rapports soient amorties ou empê- chées. Par contre lors de montées de rapports, il est considéré comme avantageux de choisir, pour le point de passage à la nouvelle courbe caractéristique correspondant à la valeur de consigne de couple et associée au rapport supérieur, un temps de pause permettant d'obtenir, du fait de l'augmentation de couple produite grâce à la commutation des courbes carac- téristiques, un changement de rapport exempt d'à-coups lors de la modification du couple en fonction du taux de transmis- sion de la boite de vitesses. Dans le système conforme à l'invention, on tient compte de ces considérations d'une manière avantageuse par les moyens suivants: - pour établir le temps de pause, une valeur de correction ( en mémoire) est associée à la valeur de consigne du taux de transmission de la boîte de vitesses, - le signal de changement de rapport, fonction du taux de transmission de la boite de vitesses et établi avec un temps de pause, est utilisé pour être appliqué à un organe de retardement, de préférence variable, auquel est appliqué le signal de changement de rapport fonction du rapport; - des valeurs correctives différentes ( en mémoires) sont utilisées pour des montées et des rétrogradations de rapports. Pour le comportement en marche du véhicule, il s'est avéré avantageux d'utiliser, dans le système conforme à l'invention, des courbes caractéristiques avec lesquelles, dans un domaine de charge partielle situé au- dessus des courbes caractéristiques de commande de la boite de vitesses, une augmentation, au moins à peu près linéaire, du couple est réglée par l'intermédiaire de la course de la pédale d'accélérateur. Avec le système conforme à l'invention, il s'est avéré avantageux d'opérer dans les conditions suivantes: - les courbes caractéristiques associées à la valeur de consigne de couple sont enregistrées dans une mémoire de courbes caractéristiques commutable, à laquelle est appli- qué un signal d'un convertisseur d'identification commandé par la pédale d'accélérateur - une entrée d'un comparateur peut être reliée sélectivement, par un étage de reconnaissance de changement de rapport, à une mémoire de valeurs de consigne pour des valeurs correc- tives intervenant lors de montées de rapports ou bien à une mémoire de valeurs de consignes pour des valeurs correctives intervenant lors de rétrogradations de rapports. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente un diagramme de marche indiquant la variation du couple du moteur en fonction de la vitesse de marche dans les différents rapports de la boite de vitesses, en mettant en évidence une rétrogradation de rapport effec- tuée conformément aux systèmes classiques, la figure la est une représentation graphique de la rétro- gradation de rapport de la figure 1 dans la famille de caractéristiques du moteur, la figure 2 représente le diagramme de marche de la figure 1 en mettant en évidence une rétrogradation de rapport effectuée 2604481. avec le système conforme à l'invention, la figure 2a est une représentation graphique mettant en évidence la rétrogradation de rapport de la figure 2 dans la famille de caractéristiques du moteur, la figure 3 est un schéma synoptique d'un système conforme à l'invention, la figure 4 représente un diagramme de courbes caractéristiques, la figure 5 est un diagramme représentant en fonction du temps la variation de la vitesse de rotation du moteur et du taux de transmission de la boite de vitesses et montrant l'utilisation de la commutation des courbes caractéristiques lors d'une rétrogradation de rapport effectuée avec le système conforme à l'invention, et la figure 6 est un diagramme de représentation en fonction du temps, correspondant à la figure 5, pour une montée de rapport effectuée avec le système conforme à l'invention. En considérant d'abord la figure 3, on voit qu'un convertisseur d'identification 28 fournit un signal 27, représentant la demande de puissance, qui est fonction, conformément à une courbe caractéristique mémorisée 32, de la position f d'une pédale d'accélérateur 8 actionnée par le conducteur du véhicule et qui est appliqué à une mémoire de courbes caractéristiques 26 commutable. Dans une unité électronique de commande 7 - qui est utilisée entre autres pour la commande et le changement automatique de rapport d'une boite de vitesses entraînée par un moteur à combustion interne 9 -, un signal de changement de rapport 15, fonction du rapport et contenant une information conarnant le nouveau rapport à faire intervenir lors d'un changement de rapport, est engendré et appliqué à une entrée correspondante de deux mémoires 23 et 24, à un organe de retardement variable 25 ainsi qu'à un étage de reconnaissance de changement de rapport 31. Lors d'une montée de rapport, la sortie 36 de la mémoire 23 est reliée à une entrée 29 d'un comparateur 30, à la seconde entrée 35 duquel est appliqué un signal de changement de rapport 16, fonction du taux de transmission de la boite de vitesses et fourni par l'unité de commande 7 par l'intermédiai- re d'une sortie 34. L'unité de commande 7 traite constamment en vue de la production du signal de changement de rapport 16, les valeurs réelles des vitesses de rotation produites respectivement à l'entrée et à la sortie de la boite de vitesses. Dans le cas d'une rétrogradation de rapport, l'étage de reconnaissance de changement de rapport 31 relie l'entrée 29 du comparateur 30 à la sortie 37 de la mémoire 24, dont l'entrée est reliée à la sortie 33 de l'unité de commande 7 pour le signal de changement de rapport 15 fonction du rapport. Dans la mémoire 23 sont mémorisées des valeurs de consigne du taux de transmission de la boite de vitesses qui sont chacune associées à un rapport et auxquelles correspond, en vue de l'établissement d'un temps de pause 20 ( figure 6), respectivement du valeur corrective intervenant soit dans une multiplication soit dans une sommation algébrique. D'une manière correspondante, la mémoire 24 mémo- rise des valeurs de consigne du taux de transmission de la boite de vitesses respectivement associées à un rapport et - auxquelles peuvent correspondre des valeurs correctives intervenant dans une multiplication ou dans une sommation algébrique, afin de tenir compte du temps final de régulation d'un régulateur électronique 38 d'un organe d'actionnement 17 opérant par exemple sur le papillon du moteur à combustion interne 9 en vue du réglage du couple du moteur, de la même manière qu'on tient compte du temps de réaction du moteur à combustion interne 9. Ces caractéristiques du groupe-moteur peuvent évidemment également être prises en considération dans la mémoire 23 pour les valeurs correctives concernant le temps de pause dans des montées de rapports. Dans la mémoire de courbes caractéristiques 26 sont mémorisées une courbe caractéristique 10 correspondant au troisième rapport de la boite de vitesses à trois rapports qui est entraînée par le moteur à combustion interne 9, une courbe caractéristique 11 correspondant au deuxième rapport ainsi qu'une courbe caractéristique 12 correspondant au premier rapport, de telle sorte que, pour chaque rapport, le signal 27 représente la demande de puissance soit converti, en relation avec une courbe caractéristique associée seulement à 260448 1 ce rapport, en un signal de sortie 19 de la valeur de consi- gne de couple par laquelle le régulateur 38 est sollicité. L'avantage de l'utilisation conforme à l'invention de courbes caractéristiques spécifiques d'un rapport est d'autre part nettement mis en évidence par une comparaison des figures 1/la d'une part avec les figures 2/2a d'autre part. Sur les figures 1 et 2 est représenté respective- ment un diagramme de marche pour lequel on a porté en abscisses la vitesse de marche v et en ordonnées le couple de moteur Md. Sur les diagrammes sont tracées les courbes de couple correspondant au premier, au second et au troisième rapport, respectivement 1.Gg, 2.Gg, 3.Gg. ConfornUment à la figure 1, on obtient dans le cas d'une rtrogradation du troisième rapport 3.Gg au deuxieme rapport 2.Gg, une saute in-portante de couple 39 dans des svstèmes classiques, o conformément à la famille de caractéristiques de moteur de la figure la - dans laquelle sont portées en abscisses la vitesse de rotation de moteur n et en ordonnées le couple de moteur Md le point de fonctionnement du moteur se déplace, lors de changements de rapports, sur une courbe associée 40 correspondant à une position constante du papillon. Par contre dans le système conforme à l'invention et dans le cas d'une rétrogradation du troisime raTort 3.Ga au deuxième rapport 2.Gg,il se produit, dans la mémoire de courbes caractéristiques 26, une commutation depuis la courbe caractéristique à pente forte 10 jusqu'à la courbe caracté- ristique à pente moins forte 11, de sorte qu'on obtient pour le signal 19 une valeur plus petite et par conséquent une autre position du papillon pour un plus petit couple du moteur. A cet égard, l'échelonnement relatif entre les courbes caractéristiques 10 et 11 ( et également entre les courbes caractéristiques 11 et 12) est conçu de telle sorte que, conformément à la figure 2a, le point de fonctionnement du moteur se déplace, lors de changements de rapports, en direction d'une courbe associée 18 correspondant à une puissance constante de moteur P = constante, de telle sorte que, au point de commutation 42 de la figure 2 et pour la vitesse de marche 41, il ne se produise aucune saute de couple, à la différence de la figure 1. Evidemment le déplacement du point de fonctionnement du moteur dans la famille de caractéristiques du moteur sur des courbes de puissance constante est applicable, avec le système conforme à. l'invention, également à des montées de rapport. Le diagramme de courbes caracténstiques de la figure 4 concerne une variante du système conforme à l'inven- tion, dans le cas d'une boite de vitesses à quatre rapports dans laquelle le quatrième rapport peut être un rapport de surmultipliée, de sorte qu'il se produit fréquemment des commutations entre le troisième rapport et le quatrième rapport. Dans cette variante, la mémoire de courbes caracté- ristiques 26 contient une courbe caractéristique 13 corres- pondant au quatrième rapport, et seulement en outre une autre courbe caractéristique commune 14 correspondant à l'ensemble du premier, second et troisième rapport, de telle sorte qu'une commutation entre courbes caractéristiques se produise pour le point de fonctionnement de moteur, dans le cas d'une puissance P = constante, seulement entre le troisième et le quatrième rapport. Le mode de fonctionnement et le rôle de l'organe de retardement 25 et du comparateur 30 vont être expliqués de façon plus détaillée initialement pour une montée de rapport, à l'aide de la figure 6 qui représente un diagramme dans lequel on a porté en abscisses le temps t et on a représenté en fonction du temps t la variation de la vitesse de rotation n du moteur et la variation du taux de transmission i de la boite de vitesses. En outre le diagramme représente l'instant 45 de production de la commutation ente courbes caractéristi- ques conformément à l'invention, c'est-à-dire l'apparition du signal de commutation 44 à la sortie de l'organe de retarde- ment 25. Dans le cas d'un changement de rapport - c'est-à- dire aussi bien dans le cas d'une rétrogradation que dans le cas d'une montée de rapport -, il se produit dans l'unité de commande 7 initialement à l'instant tO0 un ordre de changement de rapport qui est utilisé pour une commande de tiroirs de distribution et analogues dont le dispositif de commande hydraulique de la boite de vitesses et le signal de changement de rapport 15, indiquant le rapport à enclencher, apparait à la sortie 33 de l'unité de commande 7. Le signal de change- ment de rapport 15 est ensuite appliqué à l'entrée de l'organe de retardement 25 ainsi qu'également à l'entrée de la mémoire de valeurs de consigne 23 à l'instant to o il ne se produit pas encore d'influence sur les éléments de friction, c'est-à-dire les éléments de changement de rapport, devant intervenir dans la montée de rapport. L'étage de-reconnais- sance de changement de rapport 31 a reconnu, sur la base du signal de changement de rapport 15, qu'il s'agit d'une montée de rapport et en conséquence il a relié la sortie 36 de la mémoire 23 à l'entrée 29 du comparateur 30. Conformément à la figure 6, le rapport supérieur a enclenche à un taux de transmission 22 plus faible; dans la mémoire 23, le signal de changement de rapport 15 a autorisé la production d'un signal de valeur de consigne corrigé 46, qui correspond à un taux de transmission 22a supérieur et corrigé ( figure 6). A l'instant tl, les organes d'actionne- ment intervenant dans le changement de rapport ont été actionnés de telle sorte que le taux de transmission supérieur 47 de l'ancien rapport plus faible varie en direction du taux de transmission plus faible 22 pendant le temps de changement de rapport. Cette variation de taux de transmis- sion A i est utilisée, dans l'unité de commande 7, par traitement continu des valeurs réelles des vitesses de rotation à l'entrée et à la sortie de la boîte de vitesses pour produire le signal de changement de rapport 16, fonction du taux de transmission et qui est appliqué à partir de l'instant t1 à l'entrée 35 du comparateur 30. Quand la valeur réelle du taux variable de tansmission i est égale à l'instant 45 à la valeur de consigne corrigée 22a, il se produit à la sortie du comparateur 30 le signal de changement de rapport 43 appliqué à l'organe de retardement 25. Lorsque le temps de retardement à l'entrée et à la sortie de l'organe de retardement 25 est respectivement réglé à zéro, il se produit alors à l'instant 45, et à la sortie 2604481. de l'organe de retardement 25, le signal de changement de rapport 44 au moyen duquel la mémoire de courbes caractéris- tiques 26 est commutée sur la courbe caractéristique à pente plus forte correspondant au rapport supérieur. A l'instant t2, le taux de transmission i atteint la valeur de consigne 22 du rapport supérieur, c'est-à-dire que le changement de rapport est terminé. A partir de cet instant t2 commence dans la mémoire 23 la détermination de la valeur de correction de la valeur de consigne 22a, afin de définir le temps de pause 20 pour le point d'enclenchement 45 de la commutation de courbe caractéristique. Par augmentation de la valeur de consigne 22a au moyen de valeurs correctives correspondantes dans la mémoire 23, il est possible de régler le temps de pause 20 de telle sorte que l'augmentation de couple produite par la commutation se manifeste par une modification sans à-coups du couple lors de la variation du couple en fonction du taux de transmission. Dans un sens opposé, le temps de pause 20 peut maintenant être réduit, dans le cas de valeurs correctives fixes dans la mémoire 23, par réglage d'un temps de retardement fini 48 à l'entrée de l'organe de retardement - c'est-à-dire que l'apparition du signal de changement de rapport 44 et par conséquent le point d'introduction 45 sont décalés en direction de l'extrémité t2 de la commutation. On opère avantageusement dans le sens cité en dernier lors d'une rétrogradation de rapport, comme cela est mis en évidence à l'aide de la figure 5, qui représente à nouveau un dicgramme dans lequel sont représentées en fonction du temps t la variation du taux de transmission i de la boîte de de vitesses et la variation de la vitesse de rotation n du moteur, et sont mis en évidence les instants de commu- tation to, t1 et t2 ainsi que le point d'introduction du signal de commutation 44 correspondant à la commutation des courbes caractéristiques. Lors d'une rétrogradation de rapport, il se produit à nouveau à l'instant to le signal de commutation fonction du rapport 15, qui est appliqué aux entrées de l'organe de retardement 25, de la mémoire 24 et de l'étage de reconnaissance de changement de rapport 31. L'étage de reconnaissance de changement de rapport 31 a relié l'entrée 29 du comparateur 30 à la sortie 37 de la mémoire 24, à laquelle il se produit un signal de valeur de consigne 49 correspondant au rapport à enclencher et qui, par rapport à la valeur de consigne 21 ( figure 5) correspondant au passage du rapport inférieur n'est pratiquement pas corrigé ou l'est juste suffisamment pour que, en adaptation à un temps de retardement fini 48 réglé le cas échéant à l'entrée de l'organe de retardement 25, le point d'introduc- tion 45 correspondant à la génération du signal de commande 44 de la commutation de courbes caractéristiques soit situé à la fin de commutation t2 ou un peu avant la fin de commutation t2. A cet instant t2, la réaction de la boite de vitesses lors de l'enclenchement du rapport inférieur est évitée grâce à l'invention, comme cela est mis en évidence par la suppres- sion de l'oscillation de la ligne de transmission qui se produisait dans les processus classiques, comme indiqué en pointillés en 50. Le comparateur 30 et la mémoire de courbes caractéristiques 26 agissent sur le régulateur 38 de l'organe d'actionnement 17 de manière à assurer par ailleurs l'action- nement du papillon du moteur à combustion interne 9, comme cela a été décrit ci-dessus en relation avec une montée de rapport. REVENDICATIONS 1. Système de régulation du couple d'un moteur à combustion interne entraînant une boite de vitesses avec dispositif de changement automatique de rapport et dont la puissance peut être commandée par l'intermédiaire d'une pédale d'accélérateur à actionner par le conducteur, en fonction de courbes caractéristiques mémorisées, avec modification prédé- terminée de la valeur de consigne du couple en fonction de la demande de puissance par utilisation des signaux de changement de rapport provenant du dispositif de changement de rapport et qui déclenchent l'affectation d'une courbe caractéristique à un organe d'actionnement influençant le couple, au moins un des processus de changement de rapport pouvant être reconnu au moyen d'une information contenue dans un signal d'affectation associé, caractérisé en ce qu'achacun d'au moins deux rapports- différents (premier rapport à troisième rapport ou quatrième rapport et premier rapport à troisième rapport) est associée respectivement unecourbe caractéristique propre ( 10 à 12 ou 13 et 14) et les signaux de changement de rapport (l5)contien- nent respectivement une information concernant le rapport à changer et sont utilisés de même qu'une puissance de moteur au moins approximativement constante, comn.e paramètres pour la courbe caractéristique correspon- dante (18) dans la famille de courbes caractéristiques de moteur ( fiqure 2a) pour déterminer le point de fonctionnement du moteur lors de la commutation entre deux courbes caractéristiques ( 11 et 12) correspon- dant à la valeur de consigne de couple (19) et associées à deux rapports différents ( troisième rapport et deuxième rapport), et en ce que l'influence de la courbe caractéris- tique affectée sur l'organe d'actionnement (17) est maintenue jusqu'au passage à un rapport correspondant à une autre courbe caractéristique. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en cequ'à chaque rapport ( premier rapport à troisième rapport) est associée une courbe caractéristique ( 12 ou 11 ou 10) en relation avec la valeur de consigne de couple (19). 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à plusieurs rapports ( premier rapport à troisième rapport) est associée une courbe caractéristique commune (14) en relation avec la valeur de consigne de couple (19). 4. Système selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un signal de changement de rapport (16), fonction du taux de transmission et contenant une information concernant la valeur réelle de ce taux de transmission, est produit et combiné avec le signal - de changement de rapport (15) fonction du t&ux de telle sorte que l'affectation de la courbe caractéristique correspon- dant à la valeur de consigne de couple (19) soit effectuée pendant ou après un temps de pause prédéterminable (20), avant que la valeur de consigne (21, 22) du taux de transmission de la boite de vitesses qui est associé au rapport à changer soit atteinte. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que, pour établir le temps de pause, une valeur de correction ( en mémoire 23) est associée à la valeur de consigne (22) du taux de transmission de la boite de vitesses. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que le signal de changement de rapport (16), fonction du taux de transmission de la boîte de vitesses et établi avec un temps de pause (20), est utilisé pour être appliqué à un organe de retardement (25), de préférence variable, auquel est appliqué le signal de changement de rapport fonction du rapport (15). 7. Système selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que des valeurs correctives diffé- rentes ( en mémoires 23 et 24) sont utilisées pour des montées et des rétrogradations de rapports. 8. Système selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les courbes caractéristiques (10 à 14) associées à la valeur de consigne de couple (19) sont enregistrées dans une mémoire de courbes caractéristi- ques commutable (26), à laquelle est appliqué un signal (27) d'un convertisseur d'identification (28) commandé par la pédale d'accélérateur (8). 9. Système selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'une entrée (29) d'un comparateur (30) peut être reliée sélectivement, par un étage de recon- naissance de changement de rapport (31), à une mémoire de valeurs de consigne (23) pour des valeurs correctives intervenant lors de montées de rapports ou bien à une mémoire de valeurs de consignes (24) pour des valeurs correctives intervenant lors de rétrogradations de rapports.