Brevet FR2680203A1 — publié le 19930212

La présente invention est relative à un procédé de lissage d'à-coups d'accélération d'un véhicule automobile propulsé par un moteur à combustion interne et, plus particulièrement, à un tel procédé permettant de lisser de tels à-coups en phase d'accélération à partir d'un régime stabilisé ou après une phase de décélération. On a représenté à la figure 5B du dessin annexé l'évolution de divers paramètres liés au moteur ou au véhicule, à la suite d'une brusque accélération demandée par le conducteur à l'instant t,. A cet instant, le conducteur enfonce la pédale d'accélérateur qui commande l'ouverture du papillon des gaz. L'angle d'avance à l'allumage A du moteur étant corrigée classiquement pour assurer la fourniture d'un couple maximal, on enregistre l'accélération longitudinale du véhicule à l'aide d'un accéléromètre. Sur l'enregistrement du signal de sortie de cet accéléromètre, on observe des oscillations temporelles d'amplitude substantielle qui vont en s'amortissant. Ces oscillations sont représentatives d'à-coups ressentis désagréablement par le conducteur. On dit alors que le confort de conduite du véhicule est dégradé par ces à-coups. Les oscillations enregistrées de l'accélération proviennent de "l'élasticité" de la chaîne cinématique qui va du moteur aux roues du véhicule, en particulier au niveau du disque d'embrayage et des cardans. Une croissance trop rapide du couple moteur, demandée par le conducteur lors d'une accélération, fait osciller la chaîne, les oscillations produites se manifestant pour le conducteur par des à-coups désagréables dans la progression du véhicule. On a cherché à éliminer ces å-coups en contrôlant le couple moteur en début d'accélération. Suivant une premiere solution exposée dans la demande de brevet français No. 88 09056 déposée au nom de BENDIX ELECTRONICS, on neutralise l'action de la pédale d'accélérateur sur l'angle d'ouverture du papillon dans une zone initiale de la course de cette pédale et on règle alors le débit d'air admis dans le moteur à l'aide d'une loi de commande particulière, pour éviter des à-coups, mais ceci aux basses charges seulement. Suivant une autre solution décrite dans la demande de brevet français No. 90 02633 au nom de SIEMENS AUTOMOTIVE S.A., on commande les masses d'air et d'essence entrant dans le moteur de manière à contraindre celui-ci à suivre un comportement défini par un modèle. On peut alors optimiser la reponse du moteur y compris lors d'accélérations transitoires demandées par le conducteur. Ces solutions, qui exigent l'emploi d'un papillon des gaz actionné par un moteur, présentent ainsi l'inconvénient d'être coûteuses. On pallie cet inconvénient avec le procédé de correction en régime transitoire de l'avance à l'allumage d'un moteur à combustion interne décrit dans la demande de brevet français No. 91 08585 déposée le 9 juillet 1991 par la demanderesse. Suivant ce procédé, lors d'un changement du rapport d'une boîte de vitesses associée au moteur, on supprime des à-coups du régime de ce moteur à la réaccélération, en corrigeant l'avance à l'allumage en fonction de la dérivée temporelle de la pression d'admission du moteur, sensiblement jusqu'à la sortie du régime transitoire dû au changement de rapport. La réaccélération est détectée par l'accroissement de la pression au collecteur d'admission du moteur qui en résulte. Bien que ce procédé ait donné des résultats satisfaisants, il demeure un besoin pour un procédé de lissage des à-coups assis sur une base théorique solide, permettant une optimisation du procédé. La présente invention a donc pour but de fournir un procédé de lissage d'à-coups d'accélération qui soit de mise en oeuvre peu coûteuse et d'application générale à diverses situations dans lesquelles une accélération demandée par le conducteur est susceptible de provoquer des å-coups qui dégradent le confort de conduite du véhicule. La présente invention a aussi pour but de fournir un tel procédé qui soit soutenu par une base théorique autorisant une optimalisation du procédé. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un procédé de lissage d'a-coups d'accélération d'un véhicule automobile propulsé par un moteur à combustion interne, procédé suivant lequel on détecte une entrée en phase d'accélération du véhicule, on réduit alors l'avance à l'allumage du moteur jusqu'à une valeur prédéterminée et on maintient l'avance à cette valeur pendant un intervalle de temps prédéterminé, fonction du rapport sélectionné d'une boîte de vitesses placée en sortie du moteur. Comme on le verra dans la suite, en adoptant une telle procédure de commande de l'avance à l'allumage pendant une phase transitoire d'accélération, on réduit considérablement l'amplitude des à-coups dont il a été question plus haut, cette amplitude pouvant être réduite à 20 % de l'amplitude observée sans l'application de la présente invention. I1 en résulte une forte amélioration du confort de conduite. Suivant une mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention, l'intervalle de temps At est de la forme = = - t1 où #o pulsation propre du système, A, B, C des constantes. t1 = durée de l'accélération demandée par le conducteur, Suivant l'invention encore, on calcule un taux x de réduction du couple délivré par le moteur propre à lisser les à-coups, tel que 1 avec 1+D et on calcule ensuite la réduction d'avance à l'allumage à opérer pour obtenir le couple réduit. D'autres caractéristiques et avantages du procédé suivant l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - les figures 1 et 2 sont des schémas qui illustrent une modélisation suivant l'invention de la chaîne cinématique qui va d'un moteur à combustion interne aux roues du véhicule qu'il propulse, - la figure 3 est un graphe utile à l'explication du procédé suivant l'invention d'absorption des à-coups observés en phase d'accélération du véhicule, - la figure 4 est un diagramme temporel qui illustre l'évolution de la valeur de l'angle d'avance à l'allumage du moteur établie par la présente invention, pendant une phase d'accélération du véhicule, et - les figures 5A et 5B sont des jeux de diagrammes temporels de l'évolution de la valeur de l'avance à l'allumage, de la sortie d'un accéléromètre longitudinal et de la sortie d'un capteur d'angle d'ouverture d'un papillon des gaz du moteur, qui servent à illustrer l'amélioration du confort de conduite obtenu par la présente invention. Suivant l'invention, on s'appuie, pour réduire les oscillations mentionnées plus haut, sur une modélisation préalable de la chaîne cinématique en cause. Cette modélisation conduit au schéma de la figure 1 ou le moteur prend la forme d'une masse d'inertie J représentant l'inertie de l'embiellage et du volant du moteur. Celui-ci est classiquement associé à un embrayage dont la caractéristique est proche de celle d'un ressort de raideur K1. L'embrayage est lui-même associé à une boîte de vitesses dont l'inertie peut être considérée comme faible par rapport à celle du moteur et qui pourra donc être négligée ainsi que d'éventuels jeux angulaires. Dans le modele de la figure 1, la boîte de vitesses est représentée par le rapport de démultiplication r. Les organes de transmission de la puissance aux roues du véhicule peuvent être modélisés par un ressort de raideur K2.La chaîne cinématique est excitée par un couple C développé par le moteur. Le modele schématisé à la figure 1 peut etre simplifié et réduit aux éléments figurant à la figure 2 ou le modele comprend seulement une masse d'inertie J et un ressort de raideur K tel que K1-K2 K = r-K+K2 On remarquera des maintenant que la raideur équivalente K est fonction du rapport sélectionné r de la boîte de vitesses. Le comportement dynamique du système constitué par la masse d'inertie J et le ressort de raideur K représenté à la figure 2 est régi par l'équation différentielle J0" + Ke = C où e est un angle qui définit la position angulaire du volant du moteur. Ce sont les fluctuations ou oscillations temporelles de la valeur de cet angle, induites par une brusque augmentation de couple moteur demandée par le conducteur, qui sont à l'origine des à-coups ressentis par celui-ci pendant une phase d'accélération. Suivant la présente invention, on peut annuler ou au moins réduire ces oscillations, en contrôlant le couple moteur pendant une phase d'accélération comme illustré à la figure 3. Sur cette figure, on a représenté les oscillations oA que l'on observe classiquement quand le couple moteur passe linéairement de la valeur C0 à la valeur Ci, à la suite d'une action du conducteur sur la pédale d'accélérateur, qui commande une croissance de l'angle d'ouverture d'un papillon des gaz du moteur pendant un temps t1 appelé dans la suite "temps d'accélération". On observe alors de larges oscillations de 8,, pouvant conduire à des variations sensibles de l'accélération du véhicule, de l'ordre de 0,3 g. Ce sont ces variations que l'invention vise à réduire. Pour ce faire on limite volontairement le couple développé par le moteur, en substituant à celui demandé par le conducteur celui (CL) commandé suivant l'invention après une montée linéaire du couple jusqu' l'instant t1, préalablement estimé, on stabilise le couple à la valeur CL pendant un temps At, cette valeur correspondant à une fraction prédéterminée du couple final C1 demandé par le conducteur, la fin de l'intervalle de temps At coïncidant avec un premier maximum de l'oscillation de l'angle OAR atteint à l'instant t2. Les évolutions de l'angle e sont alors contenues comme représentées à la figure 3, toute oscillation étant même étouffée théoriquement après t2, ce qui améliore considérablement le confort de conduite. Cette limitation du couple à la valeur CL est obtenue suivant l'invention par une réduction de l'avance à l'allumage du moteur. On sait qu'une telle réduction, par rapport à une valeur donnant le couple optimal, permet de réduire le couple fourni. On sait encore que, classiquement, cette avance est mesurée en degrés angulaires avant le passage d'un piston du moteur à son point mort haut (PMH). Suivant une caractéristique essentielle du procédé selon l'invention, la durée At pendant laquelle il faut réduire l'avance à l'allumage pour assurer la stabilisation du couple à la valeur CL, est fonction du rapport r sélectionné dans la boîte de vitesses. Suivant l'invention, At est calculé à l'aide de la formule suivante #-# At = ~~~~ o avec ç = pulsation propre du systeme, A, B, C étant des constantes telles que A = K1.K2 B = J.K1 C = J.K2 On remarquera que At étant fonction de la pulsation propre e0 du système, est en fin de compte fonction du rapport r puisque o, est fonction de r. La durée At de la réduction d'avance étant ainsi calculée, il faut encore déterminer le couple limite C1 à maintenir pendant At. Le couple maximum C1 étant supposé fixé, on recherche un taux de réduction x de ce couple C tel que 1 x = avec 1+D D correspondant à un "taux de dépassement" des oscillations du système. Ainsi x est en fait fonction du rapport sélectionné de la bote de vitesse, étant fonction de 0 qui dépend de r. Le procédé suivant l'invention est conçu pour être mis en oeuvre dans un système où le moteur est commandé par un calculateur d'allumage et éventuellement d'injection. Un tel calculateur comprend classiquement un ou plusieurs microprocesseurs qui peuvent être dament programmés pour exécuter les calculs indiqués ci-dessus. La mise en oeuvre du procédé suivant l'invention exige encore que le calculateur reçoive la sortie d'un capteur de position de pédale d'accélérateur et, au moins, d'un tel capteur sensible à la transition "pied levé-pied non levé", ce qui est généralement le cas. I1 faut prévoir en outre un capteur fournissant au calculateur l'information "r" , c est-à-dire le rapport de vitesses enclenché dans la bote. De tels capteurs équipent couramment les boîtes de vitesses pour fournir l'information r à un calculateur. Un capteur potentiométrique de position de papillon est aussi couramment utilisé pour délivrer un signal à un calculateur de commande d'allumage et d'injection. Suivant l'invention, lorsque la dérivée temporelle du signal délivré par le capteur, calculée par le calculateur, dépasse un seuil prédéterminé, le dépassement est interprété comme résultant d'une brusque accélération demandée par le conducteur, à partir d'un régime stabilisé par exemple. La correction d'avance suivant l'invention est alors activée. On se réfere maintenant au graphe de la figure 4 pour décrire plus complètement l'évolution de l'angle d'avance à l'allumage établie en exécution du procédé suivant l'invention, pendant une phase d'accélération du moteur. A partir d'un instant t0 où le conducteur du véhicule appuie sur la pédale d'accélérateur pour demander une accélération, la commande de l'angle d'avance à l'allumage par le calculateur d'allumage associé au moteur, classiquement opérée en fonction du régime de ce moteur et de la pression d'admission d'air ou du débit d'air admis, est inhibée et remplacée par la commande suivant la présente invention. Suivant un mode de mise en oeuvre préférée de cette commande, 1 ' angle d'avance est d'abord décrémenté régulièrement jusqu'à une valeur aL correspondant à la réduction de couple recherché par l'invention, cette avance étant maintenue pendant l'intervalle de temps At. Celle-ci est ordinairement proche de 0 comme représenté sur la figure 4. A la fin de l'intervalle de temps At fonction, suivant l'invention, du rapport r de boîte de vitesses, l'angle d'avance à l'allumage est incrémenté rapidement jusqu'au moment où l'avance ainsi incrémentée dépasse l'avance normalement calculée par le calculateur d'allumage qui reprend alors la commande de l'angle d'avance à l'allumage. L'invention porte ainsi sur la commande de l'angle d'avance à l'allumage pendant une phase transitoire d'accélération, commande qui se substitue, uniquement pendant de telles phases, à la commande développée par le calculateur suivant des règles classiques. Cette substitution permet de supprimer ou de limiter fortement les à-coups d'accélération que le conducteur ressentirait normalement si le calculateur continuait à opérer classiquement pendant les phases d'accélération. Suivant un mode de mise en oeuvre préféré de la présente invention, pour éviter des à-coups sensibles provoqués par une réduction d'avance opérée à bas régime, la commande d'angle d'avance à l'allumage suivant l'invention n'est utilisée, en phase d'accélération, que si le régime du moteur est supérieur à un régime prédéterminé, 700 tr/mn par exemple. Un capteur de régime alimente couramment les calculateurs d'avance à l'allumage ce qui rend la mise en oeuvre de cette disposition particulièrement simple. Dans certains calculateurs, l'avance à l'allumage est calculée en fonction du régime du moteur et de la pression ou du débit d'air admis. Le repérage temporel des événements intervenant lors d'un cycle du moteur est alors réalisé avec des signaux qui sont fonction du régime. I1 est clair alors que le temps de maintien bt de l'avance réduite aL sera dans ce cas fonction, non seulement du rapport de boîte de vitesses r, mais aussi du régime du moteur. La réduction d'avance à l'allumage suivant l'invention est efficace pour des accélérations relativement brusques, d'une durée t1 comprise entre 0,1 et 0,3 s environ. Pour des accélérations de durée plus élevée, les à-coups mentionnés plus haut sont moins sensibles et la correction n'est plus nécessaire. L'amplitude des oscillations à supprimer est proportionnelle à l'accroissement de l'angle d'ouverture du papillon pendant le temps d'accélération t1. Ainsi, si la correction d'avance selon l'invention est efficace pour un accroissement d'ouverture du papillon donnée, elle l'est aussi pour une ouverture de papillon plus faible, même si dans ce cas la limitation de couple opérée est plus importante que nécessaire. D'apres le modèle théorique établi comme indiqué cidessus, l'amplitude des oscillations diminue quand le rapport r de boîte de vitesses augmente, pour un meme temps d'accélération t1. On remarquera cependant que le retrait d'avance suivant l'invention reste nécessaire aux rapports élevés car l'accélération moyenne étant plus faible sur ces rapports, le conducteur ressent autant les oscillations d'accélération. Le retrait d'avance suivant l'invention illustré par la figure 4 fait apparaître que celui-ci peut varier en fonction de divers paramètres : cadencement de la décroissance de l'angle d'avance, valeur de l'avance réduite aL, durée At de cette avance, cadencement de la remontée de l'avance. Ces parametres sont influencés par une éventuelle coupure d'injection de carburant, dans une phase de décélération préalable à une réaccélération demandée par le conducteur. La programmation des calculs dans le microprocesseur du calculateur est alors prévue de maniere à tenir compte d'une éventuelle coupure d'injection, connue du calculateur qui commande aussi l'ouverture des injecteurs et le temps d'injection, dans la valeur de ces paramètres. Comme on l'a vu plus haut, dans les calculateurs ou les événements sont cadencés par un signal dont la fréquence est fonction du régime du moteur, le temps de maintien At, du couple réduit aL, exprimé en nombre de passages au point mort haut du piston d'un cylindre, va devoir être corrigé en fonction du régime, tout comme les cadencements de la décroissance et de la remontée de l'avance. Par contre, le régime n'ayant aucune influence sur le taux de dépassement D des oscillations du systeme intervenant dans l'expression du taux de réduction x, ce taux de réduction n'est pas influencé par le régime. On se réfere maintenant aux figures 5A et 5B qui représentent l'évolution de l'angle d'avance à l'allumage, du signal de sortie d'un accéléromètre longitudinal et d'un capteur potentiométrique de position angulaire du papillon des gaz, dans le cas d'une phase d'accélération corrigée suivant l'invention, ou sans correction, respectivement. Le conducteur demande une accélération à l'instant to. A la fin du temps d'accélération (stabilisation de l'angle d'ouverture du papillon) on voit apparaître des oscillations amorties dans le signal de sortie de l'accéléromètre qui mesurent les variations de l'accélération du véhicule sur sa trajectoire. On observe qu'en l'absence de la correction d'avance suivant l'invention ces oscillations (voir figure 5B), représentatives des à-coups ressentis par le conducteur, peuvent atteindre initialement une amplitude de 0,3 g et sont donc très perceptibles. Avec la correction d'avance suivant l'invention (figure 5A), l'amplitude des oscillations de la sortie de l'accéléromètre est très fortement réduite, dans le rapport 5 environ, et ne sont pratiquement plus perceptibles par le conducteur. REVENDICATIONS 1. Procédé de lissage d'à-coups d'accélération d'un véhicule automobile propulsé par un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'on détecte une entrée en phase d'accélération du véhicule, on réduit alors l'avance à l'allumage du moteur jusqu'a une valeur prédéterminée (aL) et on maintient l'avance à cette valeur pendant un intervalle de temps (#t) prédéterminé fonction du rapport (r) sélectionné d'une boîte de vitesses placée en sortie du moteur. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'intervalle de temps (#t) est de la forme #-# = = ~~~~~ - t1 où #o A, B, C sont des constantes t1 = durée de l'accélération demandée par le conducteur. 3. Procédé conforme à la revendication 2, caractérisé en ce qu'on calcule un taux (x) de réduction du couple délivré par le moteur propre à lisser les à-coups, tel que x = - avec 1+D et on calcule ensuite la réduction d'avance (a1) à l'allumage à opérer pour obtenir le couple réduit (C1). 4. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on détecte une entrée du moteur en phase d'accélération à la commutation d'un capteur de position d'une pédale d'accélérateur entre une position "pied levé" et une position "pied non levé". 5. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on détecte une entrée du moteur en phase d'accélération au dépassement d'un seuil prédéterminé par la dérivée temporelle d'un signal représentatif de la position d'un papillon de gaz du moteur. 6. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'on mesure le régime du moteur et en ce qu'on valide la détection d'une entrée du moteur en phase d'accélération seulement lorsque le régime du moteur est supérieur à un seuil prédéterminé. 7. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on atteint la valeur d'avance réduite (aL) ) par une décrémentation régulière de la valeur d'avance établie, antérieurement à l'entrée en phase d'accélération, par des moyens de calcul et de commande d'avance associés au moteur et qui sont inhibés à la détection d'une entrée en phase d'accélération. 8. Procédé conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que, à la fin de l'intervalle de temps (At) de maintien de l'avance réduite (au), on incrémente régulièrement l'avance jusqu'au niveau correspondant à l'avance calculée par lesdits moyens de calcul et de commande qui sont réactivés à la sortie de la phase d'accélération. 9. Procédé conforme à la revendication 8, caractérisé en ce qu'on détecte une éventuelle coupure de l'alimentation d'un dispositif d'injection de carburant dans le moteur, antérieurement à l'entrée en phase d'accélération et on corrige les vitesses de décrémentation et d'incrémentation de l'avance à l'allumage, ainsi que l'avance constante (aL) maintenue pendant l'intervalle de temps (au), en fonction d'une telle détection. 10. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, adapté à un moteur pour lequel l'avance à l'allumage est calculée en fonction du régime du moteur et de la pression ou du débit d'air admis dans le moteur, caractérisé en ce que la valeur prédéterminée d'avance réduite est fonction à la fois du rapport (r) sélectionné de la boîte de vitesses et du régime du moteur.