Brevet FR2716417A1 — publié le 19950825

" Procédé et dispositif pour régler le régime d'un groupe d'entraînement d'un véhicule au ralenti ". Etat de la technique L'invention concerne un procédé de réglage du régime d'un groupe d'entraînement d'un véhicule au ralenti, - selon lequel, en fonction de paramètres de fonctionnement on forme au moins une valeur de commande préalable, - on prédétermine une vitesse de rotation de ralenti de consigne. L'invention concerne également un dispositif pour régler le régime d'un groupe d'entraînement d'un véhi- cule au ralenti, comprenant, - des moyens pour déterminer au moins une valeur de com- mande préalable en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement, - des moyens pour prédéterminer une valeur de consigne de vitesse de rotation, - un régulateur qui corrige au moins une valeur de commande préalable en fonction de la différence entre la vitesse de rotation de consigne et la vitesse de rotation réelle, - et avec au moins une valeur de commande préalable on as- servit la vitesse de rotation sur la vitesse de rotation de consigne. Un tel procédé ou un tel dispositif sont par exemple connus selon le document DE-OS 33 11 550 (US-4 592 321). Selon ce document, on règle le régime (vitesse de ro- tation) d'un groupe d'entraînement au ralenti en régulant la vitesse de rotation de ralenti du groupe. Pour décharger la régulation il est prévu une commande dite préalable qui, selon les paramètres de fonctionnement tels que la tempéra- ture du moteur et son régime, détermine une ou plusieurs grandeurs de réglage court-circuitant la régulation, à sa- voir des grandeurs de commande préalable, pour la vitesse de rotation du ralenti. A l'aide de ces grandeurs de com- mande préalable, on agit sur la grandeur de réglage du cir- cuit de régulation entre le chemin de régulation et le régulateur. La décharge souhaitée du régulateur n'est obte- nue toutefois que partiellement par cette commande préala- ble. Les valeurs de commande préalable dans cette régulation connue représentent un débit massique de base de l'air pour un moteur à combustion interne alors que le ré- gulateur fournit un débit massique de correction d'air qui s'ajoute au courant massique de base. Comme les grandeurs de commande préalable sont formées seulement suivant les paramètres de fonctionnement choisis, il faut que le régu- lateur soit continu afin de réguler les petites différences de régime, en particulier les variations stochastiques et celles engendrées par la régulation des gaz d'échappement pour le régime du moteur ou encore réguler la fausse valeur de commande préalable pour une vitesse de rotation de con- signe de ralenti, différente (par exemple lorsque la tempé- rature du moteur est basse). C'est pourquoi la présente invention a pour but de fournir des moyens permettant d'améliorer la décharge d'un régulateur en circuit de régulation fermé lors du ré- glage de la vitesse de rotation d'un groupe d'entraînement d'un véhicule au ralenti. A cet effet, l'invention concerne un procédé correspondant au type défini ci-dessus, caractérisé en ce que: - on règle la vitesse de rotation de consigne sur la base d'une régulation de la vitesse de rotation réelle sur la vitesse de rotation de consigne ainsi que sur la base d'au moins une valeur de commande préalable, - on calcule au moins une valeur de commande préalable en fonction de la vitesse de rotation de consigne ou on modifie cette valeur en fonction de la différence entre la vitesse de rotation réelle et la vitesse de rotation de consigne. L'invention concerne également un dispositif correspondant au type défini ci-dessus, caractérisé par des moyens qui déterminent au moins une valeur de commande pré- alable en fonction de la vitesse de rotation de consigne ou modifient cette valeur en fonction de la différence entre la vitesse de rotation de consigne et la vitesse de rota- tion réelle. Le document DE-OS 43 04 779 décrit un procédé et un dispositif pour régler la vitesse de rotation d'un groupe d'entraînement au ralenti, selon lesquels, indépen- damment des charges appliquées au groupe d'entraînement, on calcule le couple à fournir dans le cas d'un moteur à com- bustion interne, de préférence le couple induit, (c'est-à- dire celui créé directement par la combustion). Pour cela, en fonction des grandeurs de la charge comme de l'état des consommateurs accessoires (installation de climatisation, asservissement de direction, etc.), du régime du moteur, de la température du moteur et/ou du rapport de vitesse choi- si, on calcule une valeur de commande préalable du couple à fournir. Cela donne une valeur de base pour le couple qui est corrigée par un régulateur de vitesse de ralenti en fonction de la différence entre la valeur de rotation de consigne et la valeur de rotation réelle. Le régulateur de vitesse de rotation calcule sur la base de la déviation de la vitesse de rotation, selon une stratégie de régulation prédéterminée, un couple de correction pour la valeur de base. La valeur de consigne calculée et corrigée du couple à fournir par le groupe d'entraînement est réglée, selon un exemple de réalisation préférentiel d'un moteur à combus- tion interne, par le réglage de l'air alimentant le moteur, de la quantité de carburant et/ou de l'angle de l'allumage (dans le cas d'un moteur à essence) ou encore de la quanti- té de carburant (dans le cas des moteurs Diesel). Dans cette façon de procéder, on rencontre également le comportement non satisfaisant exposé ci-dessus par rapport aux variations stochastiques (aléatoires) ou engendrées par la régulation des gaz d'échappement du régime du moteur. Avantages de l'invention Le procédé selon l'invention stabilise avantageusement de manière automatique le régime du groupe d'entraînement pour de faibles différences de régime, par la commande préalable sans que le régulateur n'ait à inter- venir. Cela conduit notamment à ce que les variations stochastiques ou celles engendrées par la régulation des gaz d'échappement, du régime soient réduites automatique- ment par la commande préalable sans que la régulation du régime n'ait à intervenir puisque les variations ont déjà été prises en compte dans la commande préalable. Il est particulièrement avantageux que la pro- cédure selon l'invention puisse s'appliquer aussi bien en liaison avec le réglage de la vitesse de rotation sur la base des débits massiques d'air que sur la base du couple du groupe d'entraînement. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - on décrit la déviation de la vitesse de ro- tation réelle par rapport à la vitesse de rotation de con- signe par le rapport entre la vitesse de rotation de consigne et la vitesse de rotation réelle (ncons/nmot). - les valeurs de commande préalable représen- tent une mesure du couple moteur induit qu'il faut régler et le régulateur de vitesse de rotation détermine un couple de correction. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins dans lesquels: La figure 1 est un schéma d'ensemble, par blocs d'un dispositif pour régler le régime d'un groupe d'entraînement. La figure 2 montre le procédé selon l'invention réalisé sous la forme d'un programme de calculateur, expli- cité à titre d'exemple par un ordinogramme pour un exemple de réalisation préférentiel. Description des exemples de réalisation La figure 1 montre un moteur à combustion in- terne 10 équipé d'un système d'aspiration d'air 12 muni d'un papillon d'étranglement 14. Le papillon d'étranglement 14 est relié à un actionneur 18 par une liaison mécanique 16 et une ligne 20 d'une unité de commande électronique 22 est reliée à cet actionneur. En outre, le moteur à combus- tion interne 10 comporte un ou plusieurs injecteurs 24 ain- si que des installations 28 pour régler l'angle d'allumage, ces moyens étant reliés à l'unité de commande 22 par les lignes 26, 30. L'arbre 32 du moteur à combustion interne 10 (de préférence le vilebrequin) est équipé d'une installa- tion de mesure 34 détectant la vitesse de rotation (régime) et cette installation qui est reliée à l'unité de commande 22 par une ligne 36. Il y a en outre des installations de mesure 38-40 donnant les grandeurs de fonctionnement expli- citées ci-après du moteur à combustion interne et/ou du vé- hicule. Ces installations sont reliées à l'unité de commande 22 par les lignes 42-44. En plus du moteur à combustion interne à es- sence, représenté de manière préférentielle, il peut égale- ment s'agir d'un moteur Diesel qui est équipé en principe de moyens pour influencer le dosage du carburant. En outre, il peut également s'agir d'un concept de groupe d'entraînement de remplacement comme par exemple d'un mo- teur électrique pour lequel on maintient en ralenti une certaine puissance de sortie, un certain couple ou une cer- taine vitesse de rotation. Pour régler la vitesse de rotation au ralenti, l'unité de commande 22 fournit, par commande préalable con- nue, les grandeurs de commande préalable en fonction des paramètres de fonctionnement tels que la température du mo- teur, le régime du moteur, la vitesse de ralenti de consi- gne, l'état des utilisateurs auxiliaires (installation de climatisation ou direction assistée), en fonction du rap- port de vitesse choisi, etc., en utilisant des courbes ca- ractéristiques et des champs de caractéristiques, prédéterminés. Les valeurs de commande préalable représen- tent chaque fois la participation des grandeurs de fonctionnement correspondantes au débit massique d'air à fournir ou au couple à fournir pour maintenir la vitesse de rotation du ralenti. La somme des valeurs de commande pré- alable représente ainsi un débit massique d'air, de base ou un couple de base. Cette valeur de base est corrigée par la valeur de correction fournie par le régulateur. Pour cela, l'unité de commande 22 fournit une vitesse de rotation de ralenti, de consigne, à partir des grandeurs de fonctionne- ment telles que la température du moteur, la tension de la batterie, etc., en utilisant des champs de caractéristiques ou des tableaux prédéterminés. Cette vitesse de ralenti, de consigne, est mise en relation avec la vitesse de rotation réelle détectée par l'installation de mesure 34 et la dif- férence entre la vitesse de rotation de consigne et la vi- tesse de rotation réelle est transformée selon une stratégie de régulation prédéterminée (par exemple une fonction PID, c'est-à-dire proportionnelle intégrale diffé- rentielle) en une grandeur représentant un débit massique d'air de correction ou un couple de correction. En combi- nant (de préférence par addition) la valeur de correction et la valeur de base, on obtient une grandeur de réglage (signal de commande) pour régler les paramètres de puis- sance du moteur à combustion interne. La grandeur de ré- glage selon l'exemple de réalisation préférentiel est fournie par la ligne 20 au moteur 18 pour régler le pa- pillon d'étranglement 14. Lorsque les valeurs représentent des débits massiques d'air, la grandeur de réglage règle directement l'angle du papillon d'étranglement; lorsque la grandeur de réglage représente un couple, elle est utilisée pour former l'angle du papillon d'étranglement à régler ainsi que la grandeur de réglage de la vitesse de rotation du moteur. Dans d'autres exemples de réalisation, on in- fluence non seulement l'alimentation en air mais également le dosage en carburant et/ou l'instant de l'allumage. Les valeurs de commande préalable sont définies de manière expérimentale et sont dimensionnées pour que lors d'une variation des grandeurs de fonctionnement à la base des grandeurs de commande préalable, il ne soit pas nécessaire d'agir sur le régulateur pour maintenir la vi- tesse de rotation de ralenti, de consigne. Des effets sto- chastiques ou la régulation des gaz d'échappement engendrent des variations de la vitesse de rotation que la commande préalable ne peut compenser. Il subsiste ainsi de petites différences de vitesse de rotation qu'il faut régu- ler à l'aide du régulateur. La procédure selon l'invention pour éviter, dans une très large mesure, ces actions du régulateur, re- pose sur l'idée de base suivante: Pour stabiliser le ralenti, le moteur doit fournir une certaine puissance Pmot, de préférence une puissance induite; cela signifie qu'il existe une certaine demande de puissance Pmot. C'est pourquoi un régulateur de vitesse de rotation de ralenti calcule en fonction de la différence entre la vitesse de rotation réelle et la vi- tesse de rotation de consigne, une correction dP pour une valeur de base PmotO de la puissance et qui représente la charge appliquée au groupe d'entraînement: Pmot = PmotO + dP (1) on a pour dP: dP = dmllr * (Fl*nmot) (dmllr: valeur de correction du couple du régulateur de ra- lenti), et pour PmotO (commande préalable): PmotO = MindO * (fl*ncons) (mind: moment induit; ncons vitesse de rotation de ralenti de consigne; nmot: vitesse de rotation du moteur (régime) ; fi: coefficient). La valeur de commande préalable MindO du couple moteur induit au ralenti pour un véhicule à transmission automatique et installation de climatisation découle de la relation suivante: mindO = mgang(nab) + mverl(Tmot, ncons) + mclima (mgang: demande de couple du convertisseur; mverl: de- mande de couple pour des frottements internes; mclima: demande de couple de l'installation de climatisation; nab: vitesse de rotation de sortie; Tmot: température du moteur. Lorsque le système travaille sur la base des débits massiques d'air, on a les relations suivantes dans lesquelles la valeur de commande préalable du débit massi- que d'air se calcule d'une manière directement proportionnelle à PmotO. A partir des relations suivantes on obtient alors pour la demande de puissance du groupe d'entraînement, qui se présente au ralenti: Pmot = mindcons * (fl*nmot) pour le couple moteur à régler on a: mindsoll = mindO * (ncons/nmot) + dmllr A partir de cette valeur de consigne du couple moteur induit et de la vitesse de rotation du moteur, on calcule alors un angle d'ouverture de consigne du papillon d'étranglement. L'idée de base du procédé de l'invention est ainsi qu'au ralenti, le réglage de la vitesse de rotation se fait en définissant et en réglant la demande de puis- sance au ralenti; cela signifie un réglage de la puissance du moteur nécessaire pour compenser les charges ainsi que les variations de régime, en fonction de ncons. Le réglage de la demande de puissance se fait par un réglage d'une va- leur de consigne du couple moteur induit ou du débit massi- que d'air en influençant l'alimentation en air (papillon d'étranglement), le dosage de carburant et/ou l'allumage. Une autre idée de base pour améliorer le réglage de la vi- tesse de rotation au ralenti on modifie la valeur de com- mande préalable selon une mesure pour déviation de la vitesse de rotation réelle par rapport à la vitesse de ro- tation de consigne. Selon l'exemple de réalisation préférentiel, cela est la relation entre la vitesse de rotation de consigne et la vitesse de rotation réelle et qui dans d'autres réalisations peut être directement la différence entre vitesse de rotation réelle et vitesse de rotation de consigne ou encore un produit pondéré de manière appropriée de la vitesse de rotation de consigne et de la vitesse de rotation réelle. Dans l'exemple de réalisation préféren- tielle, la valeur de commande préalable est multipliée par le rapport de la vitesse de rotation. De manière également avantageuse, selon un autre exemple de réalisation, on com- bine la grandeur décrivant la différence entre la vitesse de rotation réelle et la vitesse de rotation de consigne, par addition ou soustraction ou division par la valeur de commande préalable. Cela correspond en outre à une réalisa- tion préférentielle de la détermination et du réglage de la demande de puissance de ralenti. La figure 2 montre la réalisation du procédé selon l'invention sous la forme d'un programme de calcula- teur représenté comme ordinogramme dans l'exemple d'un ré- glage de vitesse de rotation au ralenti dans le cadre d'une régulation de la puissance du moteur sur la base du calcul du couple moteur induit, à régler. Après le démarrage de la partie de programme, au cours d'une première étape 100, on introduit les gran- deurs de fonctionnement: régime du moteur nmot, tempéra- ture du moteur Tmot, état de l'installation de climatisation (Clima) ou d'une direction assistée, etc. ainsi que le cas échéant la vitesse de rotation de sortie nab. Puis au cours de l'étape 101, sur la base des gran- deurs de fonctionnement telles que la température du moteur et la tension de la batterie, à partir de champs de carac- téristiques ou de tableaux prédéterminés, on définit la vi- tesse de rotation de consigne ncons et dans l'étape 102 le couple de perte mverl à partir d'un champ de caractéristi- ques prédéterminé, en fonction de la température et du ré- gime du moteur. Ce couple de perte tient compte des pertes par frottement dans le moteur. Au cours de l'étape suivante 104, l'installation de climatisation fonctionnant, on cal- cule la demande de couple de l'installation de climatisa- tion mclima à partir d'un tableau prédéterminé (on procède de façon correspondante pour une direction assistée ou pour d'autres utilisateurs). Dans l'étape 106, pour le rapport de vitesse choisi au ralenti, sur la base de la vitesse de rotation de sortie, on définit la demande de couple de la transmission automatique mgang. Puis dans l'étape 108, on calcule la va- leur de commande préalable mindO du couple induit comme somme du couple de perte, du couple utilisé et du couple du Il rapport. Dans l'étape 112 suivante, on calcule le rapport entre la vitesse de rotation de consigne et la vitesse de rotation réelle nmot. Puis dans l'étape 114, on modifie la valeur de commande préalable mindO par le rapport entre la vitesse de rotation de consigne et la vitesse de rotation réelle et on forme une valeur de commande préalable modi- fiée mvorst. Dans l'étape 116 on calcule la valeur de cor- rection du régulateur de vitesse de rotation pour le couple dmllr selon une stratégie de régulation prédéterminée sur la base de la déviation entre la vitesse de rotation réelle et la vitesse de rotation de consigne; dans l'étape 118, on calcule la valeur de consigne du couple moteur induit mindcons sur la base de la valeur de commande préalable, modifiée et de la valeur de correction. Puis dans l'étape 120, sur la base de la vi- tesse de rotation du moteur et du couple de consigne du mo- teur on définit l'angle DK du papillon d'étranglement et on émet ce signal. En variante ou en complément on peut égale- ment définir le temps d'injection ti ainsi que l'angle d'allumage Z. La partie de programme se termine ainsi. Cette réalisation conduit selon les équations données ci-dessus à déterminer et à régler la demande de puissance appliquée au groupe d'entraînement pendant le ra- lenti, par une régulation de vitesse de rotation avec com- mande préalable, pour que le régulateur de vitesse de rotation intervienne d'une manière aussi réduite que possi- ble. A côté de l'exposé concernant les composants du couple, dans d'autres exemples de réalisation on calcule la commande préalable sur la base des composants au débit mas- sique d'air. Dans ce cas, on définit le débit massique de base d'air formé par la commande préalable selon, mindO x ncons, par la vitesse de rotation de consigne, si bien que les variations stochastiques et autres variations de la vi- tesse de rotation du moteur soient déjà prises en compte de manière appropriée par la commande préalable et n'aient pas à être éliminées par la régulation. R E V E N D I C A T I ONS 1) Procédé de réglage du régime d'un groupe d'entraînement d'un véhicule au ralenti, - selon lequel, en fonction de paramètres de fonctionnement on forme au moins une valeur de commande préalable, - on prédétermine une vitesse de rotation de ralenti de consigne, procédé caractérisé en ce que - on règle la vitesse de rotation de consigne sur la base d'une régulation de la vitesse de rotation réelle sur la vitesse de rotation de consigne ainsi que sur la base d'au moins une valeur de commande préalable, - on calcule au moins une valeur de commande préalable en fonction de la vitesse de rotation de consigne ou on mo- difie cette valeur en fonction de la différence entre la vitesse de rotation réelle et la vitesse de rotation de consigne. 2) Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'on décrit la déviation de la vitesse de rota- tion réelle par rapport à la vitesse de rotation de consigne par le rapport entre la vitesse de rotation de consigne et la vitesse de rotation réelle (ncons/nmot). 3) Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les valeurs de commande préalable représen- tent une mesure du couple moteur induit qu'il faut régler et le régulateur de vitesse de rotation détermine un couple de correction. 4) Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les valeurs de commande préalable donnent un débit massique de base d'air pour le moteur à combustion interne et le régulateur de vitesse de rotation définit une correction du débit massique d'air en fonction de la différence entre la vitesse de rotation réelle et la vitesse de rotation de consigne. 5) Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'à partir de la valeur de commande préalable modifiée par la relation entre la vitesse de rotation de consigne et la vitesse de rotation réelle et de la valeur de correction du régulateur de vitesse de rotation on défi- nit une valeur de consigne pour le couple moteur induit, et on convertit par calcul la valeur de consigne du couple mo- teur induit en tenant compte de la vitesse de rotation du moteur donnant un angle de consigne du papillon d'étrangle- ment, la valeur de consigne du débit massique d'air représentant directement un angle de consigne. 6) Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la modification d'au moins une valeur de commande préalable est faite par une opération de calcul (multiplication, addition, etc.) avec la grandeur décrivant la déviation entre la vitesse de rotation de consigne et la vitesse de rotation réelle. 7) Procédé de réglage de la vitesse de rota- tion d'un groupe d'entraînement d'un véhicule au ralenti, - selon lequel en fonction d'au moins un paramètre de fonc- tionnement on forme au moins une valeur de commande pré- alable, - on prédétermine une vitesse de rotation de ralenti de consigne, procédé caractérisé en ce que, - on règle la vitesse de rotation de ralenti de consigne sur la base d'une régulation, - cette régulation détermine et règle, avec au moins une valeur de commande préalable, la demande de puissance du groupe d'entraînement. 8) Dispositif pour régler le régime d'un groupe d'entraînement d'un véhicule au ralenti, comprenant, - des moyens pour déterminer au moins une valeur de com- mande préalable en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement, - des moyens pour prédéterminer une valeur de consigne de vitesse de rotation, - un régulateur qui corrige au moins une valeur de commande préalable en fonction de la différence entre la vitesse de rotation de consigne et la vitesse de rotation réelle, - et avec au moins une valeur de commande préalable on as- servit la vitesse de rotation sur la vitesse de rotation de consigne, caractérisé par, - des moyens qui déterminent au moins une valeur de com- mande préalable en fonction de la vitesse de rotation de consigne ou modifient cette valeur en fonction de la dif- férence entre la vitesse de rotation de consigne et la vitesse de rotation réelle.