Brevet FR2727720A1 — publié le 19960607

" Procédé et dispositif pour commander le ralenti d'un groupe moteur " Etat de la technique: L'invention concerne un procédé et un dispositif commande du ralenti d'un groupe moteur avec au moins un élément de réglage à commande électrique influençant la puissance du groupe moteur, et qui est actionné dans le sens du réglage d'une vitesse de rotation de ralenti prédé- terminée, ce réglage de la vitesse de rotation de ralenti se faisant pour respecter une grandeur prédéterminée de la tension de batterie. On connaît déjà un tel procédé ou un tel disposi- tif selon le document DE 38 32 727 Al. Au ralenti, on y commande la vitesse de rotation de ralenti du groupe moteur pour que la tension de la batterie soit régulée sur une va- leur prédéterminée. Pour cela, on maintient le niveau de tension à celui de la batterie par le choix approprié de la caractéristique de la vitesse de ralenti à régler en prédé- terminant cette tension par la tension de la batterie. Cette courbe caractéristique conduit à un réglage tel de la vitesse de rotation de ralenti que la tension de la batte- rie est réglée sur une valeur de consigne fixe prédétermi- née. On a constaté que le niveau de tension de la batterie dépend de tolérances de la saisie de la tension de batterie ainsi que des oscillations de la tension de régulation par exemple du fait du fonctionnement en été et en hiver de la génératrice. C'est pourquoi, la procédure connue de charge d'une batterie par le générateur ne peut être garantie dans tous les modes de fonctionnement pendant le ralenti. C'est pourquoi, la présente invention a pour but de créer des moyens pour commander le ralenti d'un groupe moteur éliminant les inconvénients évoqués ci-dessus. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on fixe la va- leur à respecter de la tension de la batterie à une valeur existant à un état de fonctionnement au cours duquel la batterie se charge avec certitude. Avantages de l'invention: Les moyens de l'invention garantissent qu'au ra- lenti et dans un mode de fonctionnement proche du ralenti, le générateur ou l'alternateur assure une charge suffisante de la batterie. De plus, de façon avantageuse, le niveau de la tension auquel on charge la batterie est rendu indépen- dant des tolérances de la détection de la tension de la batterie et les variations de la tension de régulation de la génératrice. Il est particulièrement avantageux d'adapter la tension de consigne à laquelle on charge la batterie, à la tension existant dans la plage de fonctionnement correspon- dant aux vitesses de rotation élevées, car on peut supposer qu'à ce moment le générateur fournit la tension de consigne et que le bilan de la charge de la batterie puisse être respecté quelles que soient les contraintes électriques. Dans cet état de fonctionnement, la charge de la batterie est garantie même lorsque tous les utilisateurs sont bran- chés. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, - la valeur à respecter de la tension de la bat- terie est une valeur existant aux vitesses de rotation éle- vées du moteur. - la valeur à respecter de la tension de batterie est obtenue à partir de la valeur mesurée de la tension de batterie lorsque la vitesse de rotation du moteur dépasse une vitesse de rotation limite prédéterminée. - la valeur de la tension de la batterie, mesurée est comparée à une valeur de consigne et par intégration de la différence entre la valeur de consigne et la valeur réelle de la tension de batterie, on déduit une valeur de la vitesse de rotation de ralenti, de consigne qui est ré- glée dans le cadre d'une régulation de vitesse de rotation de ralenti. - pendant la phase de démarrage du moteur, il n'y a pas de régulation de la tension de batterie sur une va- leur prédéterminée. L'invention s'applique également à un dispositif de commande du ralenti d'un moteur à combustion interne à l'aide d'un élément de réglage à commande électrique in- fluençant la puissance du groupe d'entraînement, et qui est actionné dans le sens du réglage d'une vitesse de rotation de ralenti prédéterminée, ce réglage de la vitesse de rota- tion de ralenti se faisant pour respecter une grandeur pré- déterminée de la tension de la batterie, dispositif caractérisé en ce que la valeur à respecter de la tension de la batterie est fixée à une valeur existant pour un état de fonctionnement au cours duquel la batterie se charge avec certitude. Dessins: La présente invention sera décrite ci-après à l'aide de modes de réalisation représentés dans les des- sins, dans lesquels: - la figure 1 montre un exemple de réalisation préférentiel d'un dispositif de commande de ralenti pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, - la figure 2 montre par un ordinogramme, la réa- lisation de l'invention sous la forme d'un programme de calculateur, - la figure 3 montre des ordinogrammes de courbes caractéristiques de la vitesse de rotation et de la tension de la batterie illustrant les moyens de l'invention. Description des exemples de réalisation: La figure 1 montre une unité de commande 10 re- liée par une ligne de sortie 12 à un élément de réglage 14 qui règle le ralenti de préférence en réglant le volet d'étranglement 18 équipant la tubulure d'aspiration d'air 16 du moteur à combustion interne. Une ligne d'entrée 20 relie l'unité de commande 10 à un élément de mesure 22 pour détecter la tension de batterie UB. Une autre ligne d'en- trée 24 relie l'unité de commande 10 à un élément de mesure 26 détectant la vitesse de rotation du moteur. La tension de la batterie est en général évaluée par la détection de la tension d'alimentation de l'unité de commande. Ainsi, la mesure de la tension de la batterie est entachée de perte de puissance, inconnue, caractéristique de chaque batterie et de résistance de passage dont l'influence est réduite ou éliminée par les moyens de l'invention lors de la régula- tion de la tension de la batterie. Il y a de plus des li- gnes d'entrée 28 à 30 reliant l'unité de commande 10 aux installations de mesure 32-34 et détectant les autres para- mètres de fonctionnement du groupe moteur ou du véhicule tels que la température du moteur, l'état des utilisateurs auxiliaires ou autres. La ligne d'entrée 20 conduit dans l'unité de com- mande 10 à un élément de comparaison 36 relié par ailleurs à la ligne 38 provenant d'un élément de mémoire 40. L'élé- ment de mémoire 40 est relié à la ligne 20 par la ligne 42 et par l'intermédiaire d'un commutateur 43. La ligne de sortie 46 de l'élément de comparaison 36 est reliée à un élément de commutation 48 dont la seconde entrée est reliée à une ligne 52 partant de l'élément de mémoire 50. La ligne de sortie 54 de l'élément de commutation 48 conduit à un élément d'intégration 56 dont la ligne de sortie 58 est re- liée à un élément 60 contenant en mémoire un tableau ou une courbe caractéristique. La ligne de sortie 62 de l'élément conduit à un générateur de valeur de consigne 64 rece- vant les lignes d'entrée 28-30. La ligne de sortie 66 de l'élément 64 conduit à un autre comparateur 68 dont la se- conde ligne d'entrée est la ligne d'entrée 24. La ligne de sortie 70 du comparateur 68 est reliée à une unité de régu- lation 72 dont la ligne de sortie est la ligne 12. La ligne 24 est reliée par une ligne 74 à un étage à seuil 76 dont la ligne de sortie 78 conduit à un élément de commutation 80. L'élément de commutation 80 re- çoit une ligne 84 d'un premier élément de mémoire 82 et une ligne 88 d'un second élément de mémoire 86. La ligne de sortie 90 de l'élément de commutation 80 sert à régler la constante d'intégration de l'élément intégrateur 56. Une ligne 92 relie la ligne 78 à l'élément de commutation 48 pour en assurer la commande. La ligne 44 relie la ligne 92 à l'élément de commutation 43. Les éléments de commutation 43, 48, 80 sont commutés indépendamment de la vitesse de rotation du moteur. En dessous du seuil de vitesse de rota- tion prédéterminé par l'étage à seuil 76, les commutateurs occupent les positions représentées en traits pleins; au- dessus du seuil de vitesse de rotation, ils occupent la po- sition représentée en traits interrompus. Le régulateur de ralenti est actif selon un exemple de réalisation préféren- tiel lorsque le moteur fonctionne au ralenti ou à un régime proche du ralenti, notamment lorsque la pédale d'accéléra- teur est relâchée. Aux vitesses de rotation de ralenti, faibles, usuelles actuellement, il peut arriver que la batterie se décharge, si trop d'utilisateurs électriques comme par exemple le chauffage d'un siège, le chauffage de la lunette arrière et les projecteurs fonctionnent. Pour éviter cette décharge, on relève la vitesse de rotation de ralenti au cas o la tension de la batterie est trop faible. Pour cela, selon un exemple de réalisation préfé- rentiel correspondant à la figure 1, la tension de batterie UB détectée par l'élément de mesure 22 est appliquée de préférence après un filtrage du signal, au comparateur 36 pour être comparée à une valeur de consigne UBcons de la tension de batterie, mise en mémoire dans l'élément de mé- moire 40. La différence entre la valeur de consigne et la valeur réelle de la tension de la batterie est transmise par l'élément de commutation 48 fermé aux faibles vitesses de rotation, à l'élément intégrateur 56 qui en assure l'in- tégration. Le signal de sortie de l'élément intégrateur 56 constitue ainsi une mesure du bilan de charge de la batte- rie. Ce bilan de charge est converti en fonction de courbes caractéristiques ou le tableau obtenu expérimentalement dans l'élément 60 en une valeur de consigne de la vitesse de rotation de ralenti; cette valeur est appliquée au gé- nérateur de valeur de consigne 64. Celui-ci traite la va- leur de consigne de vitesse de rotation dépendant de la tension de la batterie et les valeurs de vitesse de rota- tion de consigne dépendant des paramètres de fonctionnement selon la procédure connue par l'état de la technique pour fournir une valeur représentant la vitesse de rotation à régler. Cette valeur est appliquée au comparateur 68. Ce- lui-ci compare la vitesse de rotation de consigne à la vi- tesse de rotation réelle et transmet la déviation de régulation par la ligne 70 de l'unité de régulation 72 de préférence un régulateur à caractéristiques proportionnel- les, intégrales et/ou différentielles. Celui-ci régule l'élément de réglage 14 dans le sens du rapprochement de la vitesse de rotation réelle à la vitesse de rotation de con- signe. L'élément intégrateur 56 coopère avec la cons- tante d'intégration prédéterminée par l'élément de mémoire 82. Lorsque la vitesse de rotation du moteur dépasse le seuil prédéterminé, l'étage à seuil 76 génère un signal correspondant. Dans l'exemple de réalisation préférentiel, il s'est avéré avantageux qu'il y ait un seuil de vitesse de rotation de l'ordre 3000 T/min. Le signal de l'étage à seuil 76 commute les éléments de commutation 80, 48 et 43. Le moyen d'intégration 56 intègre dans cet état de fonc- tionnement suivant la constante d'intégration enregistrée dans l'élément de mémoire 86 et qui dans l'exemple de réa- lisation préférentiel est de plus grande amplitude que la constante enregistrée dans l'élément de mémoire 82. A la place de la déviation de régulation, aux vitesses de rota- tion élevées du moteur, l'élément intégrateur 56 reçoit par l'élément de commutation 48 une valeur -A de préférence -1 provenant de l'élément de mémoire 56 et transmis par la li- gne 52. Cela conduit à ce que l'élément d'intégration 56 reçoit une déviation de régulation négative, c'est-à-dire une déviation de régulation donnant une tension de batterie plus grande que la valeur de consigne. De ce fait, l'élé- ment intégrateur 56 réduit son état d'intégration ou son signal de sortie, ce qui conduit à une réduction de la vi- tesse de rotation de consigne dépendant de la tension de la batterie. En outre, aux vitesses de rotation élevées, lors- que la vitesse de rotation du moteur détectée par l'élément de mesure 26 dépasse le seuil prédéterminé par l'élément 76, l'élément de commutation 43 se ferme et la tension de la batterie est fournie à l'élément de mémoire 40 par exem- ple un filtre passe-bas. Dans l'élément de mémoire, on en- registre en permanence la tension UB de la batterie aux vitesses de rotation élevées. Lors du dépassement vers le bas du seuil de la vitesse de rotation, l'élément de commu- tation 43 s'ouvre, la tension de la batterie appliquée est alors enregistrée et sert de valeur de consigne pour la ré- gulation de la tension de la batterie. Contrairement à l'état de la technique, si comme valeur de consigne de la régulation de la tension de la batterie on n'utilise pas de valeur fixe mais la valeur de la tension de la batterie existant aux vitesses de rotation élevées. Ce seuil de vitesse de rotation est à choisir pour qu'à cette vitesse de rotation, le générateur puisse le cas échéant fournir son courant maximum. Dans cet état de fonc- tionnement, la batterie est sûrement chargée par le généra- teur même si tous les utilisateurs sont branchés. En outre dans cet état de fonctionnement, la tension d'alimentation de l'unité de commande utilisée comme mesure de la tension de la batterie est maintenue par le régulateur du généra- teur d'une manière très sûre à la valeur prédéterminée (par exemple 14 V) même si la batterie est déchargée. Dans un exemple de réalisation préférentiel, un seuil de vitesse de rotation de 3000 T/min s'est avéré comme intéressant. En adaptant la valeur de consigne de la tension de la batte- rie, on coupe les chutes de tension spécifiques au véhi- cule, et qui existent entre la batterie et l'appareil de commande, ce qui améliore la régulation de la tension de la batterie au ralenti. Si le moteur fonctionne à des vitesses de rota- tion plus élevées, on coupe lentement l'élément d'intégra- tion 56 avec la constante de temps inscrite dans l'élément de mémoire 86, car pendant ce temps, le générateur est en mesure de charger de nouveau la batterie et il n'est plus nécessaire d'augmenter une nouvelle fois la vitesse de ro- tation du ralenti lorsqu'on passe de nouveau à l'état de ralenti. En complément à la réalisation représentée, du fait du temps de récupération de la batterie après le dé- marrage du moteur, la régulation de la tension de la batte- rie ne commence qu'après un temps d'attente prédéterminé. Ce temps d'attente selon l'exemple de réalisation préféren- tiel est de l'ordre de 20 à 30 secondes. A côté de la réalisation représentée pour détec- ter la tension de la batterie, dans d'autres exemples de réalisation avantageux, on peut prévoir de détecter la ten- sion de la batterie à des instants de détection prédétermi- nés pendant le fonctionnement du moteur aux vitesses de rotation élevées et d'enregistrer en choisissant comme va- leur de consigne la tension de batterie de préférence la dernière valeur actualisée. Dans d'autres exemples de réa- lisation préférentiels, on peut utiliser une valeur mesurée précédemment de la tension de la batterie ou une valeur moyenne des valeurs mesurées de la tension de la batterie, précédente, comme nouvelle valeur de consigne. La figure 2 montre un ordinogramme d'un mode de réalisation préférentiel du procédé de l'invention sous la forme d'un programme de calculateur. Après le démarrage de la partie de programme, au cours d'une première étape 100, on vérifie si la phase de démarrage du moteur à combustion interne s'est terminée. Cela se fait en fonction d'un comp- teur qui démarre lorsqu'on dépasse une vitesse de rotation de démarrage, déterminée; la fonction décrite est libérée lorsque le compteur dépasse un état de comptage prédétermi- né. Lorsque le moteur à combustion interne est en phase de démarrage, selon l'étape 102, les intégrateurs et éléments de mémoire sont initialisés aux valeurs prédéterminées et la partie de programme se termine. Lorsque la fonction dé- crite est libérée, au cours de l'étape 106, on enregistre les paramètres de fonctionnement à traiter tels que la ten- sion de batterie UB, la vitesse de rotation du moteur Nreel, ainsi que d'autres paramètres de fonctionnement à l'aide desquels on fixe la valeur de consigne de la vitesse de rotation de ralenti. Puis, dans l'étape d'interrogation 106, on contrôle si la vitesse de rotation du moteur dé- passe une limite prédéterminée No. Dans l'affirmative, le moteur fonctionne à une vitesse de rotation élevée et on peut détecter la valeur de consigne de la tension de la batterie. Puis, dans l'étape 108, on met la constante d'in- tégration ILBZ de l'intégrateur 56 à la valeur Il, la dé- viation de régulation AUB à la valeur -A de préférence -1 et la tension de batterie mesurée UB à la valeur de consi- gne UBcons. Puis dans l'étape 110, on calcule le bilan de charge de la batterie LBZ par intégration de la déviation de régulation suivant la constante d'intégration ILBZ. Si pendant l'étape 106, on a constaté que le moteur ne tour- nait pas aux vitesses de rotation élevées, selon l'étape 112, on fixe la constante d'intégration ILBZ à la valeur 12. La déviation de régulation AUB est formée à partir de la différence de la valeur de consigne enregistrée UBcons et de la tension de batterie mesurée UB. Puis, on calcule le bilan de charge LBZ dans l'étape 110. Dans l'étape 114 suivante, on détermine la valeur de consigne de la vitesse de rotation de ralenti NconsB dépendant de la tension de la batterie en fonction du bilan de charge LBZ par une courbe caractéristique d'association, obtenue de manière expéri- mentale, cette courbe étant de préférence linéaire. Puis au cours de l'étape 116, on définit la vitesse de rotation de ralenti, de consigne Ncons en fonction de la vitesse de ro- tation de ralenti dépendant de la tension de la charge ain- si que d'autres paramètres de fonctionnement selon des courbes caractéristiques, des champs de caractéristiques ou des tableaux. En aval de l'étape 116, dans l'étape 118, au cours o on est en mode de fonctionnement de ralenti, on régule la vitesse de rotation de ralenti, de consigne en actionnant l'élément de réglage 18. La partie de programme se termine alors. La figure 3 explicite la procédure selon l'inven- tion avec des chronogrammes donnés à titre d'exemple. A la figure 3a, on a représenté un signal caractérisant l'état de ralenti du moteur à combustion interne. A l'instant to, ce signal passe de l'état de ralenti à l'état de non ralen- ti alors qu'à l'instant t3, il y a passage de l'état non ralenti à l'état ralenti. La figure 3 montre la courbe de la vitesse de rotation (traits pleins) ainsi que celle de la vitesse de rotation de consigne (NconsB) (courbe en traits interrompus) en fonction du temps; la figure 3c montre la courbe de la tension de batterie UB, (trait plein) ainsi que la tension de batterie de consigne (UBcons, courbe en traits interrompus), en fonction du temps. Jusqu'à l'instant to, la tension de la batterie est régulée sur la valeur UB1. Cela s'obtient par la vi- tesse de rotation de consigne NconsB. A l'instant to, le moteur à combustion interne quitte le ralenti. La vitesse de rotation du moteur augmente comme indiqué à la figure 3b. A l'instant t1, on dépasse la valeur de la vitesse de rotation limite No. Entre les instants t0 et t1, on suppose que la batterie a été chargée grâce à la vitesse de rota- tion élevée du moteur; la tension de batterie est ainsi légèrement relevée. La valeur de consigne de la tension de batterie UBcons reste constante, car il n'est pas prévu de phase d'adaptation du fait de la vitesse de rotation trop faible dans cette plage de temps. Au contraire, la vitesse de rotation de ralenti, de consigne NconsB entre les ins- tants to et t1 est calculée en fonction de la déviation en- tre la valeur de consigne et la valeur réelle de la tension de la batterie. Du fait de l'augmentation de la déviation entre la tension réelle et la tension de consigne de la batterie, cela se traduit à une diminution de la vitesse de rotation de consigne entre les instants to et t1. A l'instant t1 au- quel la vitesse de rotation du moteur dépasse le seuil No, commence la phase d'adaptation de la valeur de consigne de la tension de batterie. Du fait des constantes de filtre éventuellement utilisées, la valeur de consigne de la bat- terie UBcons avant l'instant t2, la valeur actuelle de la tension de batterie UB2. A l'instant t2, la vitesse de ro- tation du moteur descend de nouveau sous la valeur limite No, ce qui conduit à une mise en mémoire de la valeur de la tension de la batterie existant à l'instant t2 comme valeur de consigne. Entre les instants t1 et t2, la valeur de con- signe de la tension de batterie UBcons se rapproche de la valeur de la tension de batterie mesurée UB alors que par suite de la décrémentation prévue de la valeur du bilan de charge, il y a une nouvelle diminution de la valeur de la vitesse de rotation de consigne NconsB. A l'instant t2, lors du dépassement vers le bas de la vitesse de rotation de consigne, la valeur de consigne de la tension de la bat- terie est enregistrée et on calcule le bilan de charge de la déviation réellement appliquée entre la valeur de consi- gne et la valeur réelle. Dans ce cas entre les instants t2 et t3, la valeur de consigne et la valeur réelle de la ten- sion de batterie ne diffère pas, si bien que la valeur de consigne de la vitesse de rotation du moteur NBcons reste à la valeur à l'instant t2. A l'instant t3, le moteur à com- bustion interne passe de nouveau en mode de ralenti, si bien que la vitesse de rotation du moteur Nreel est régulée sur la valeur de consigne prédéterminée NconsB. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Procédé de commande du ralenti d'un groupe moteur avec au moins un élément de réglage à commande élec- trique influençant la puissance du groupe moteur, et qui est actionné dans le sens du réglage d'une vitesse de rota- tion de ralenti prédéterminée, ce réglage de la vitesse de rotation de ralenti se faisant pour respecter une grandeur prédéterminée de la tension de batterie, procédé caractéri- sé en ce qu'on fixe la valeur à respecter de la tension de la batterie à une valeur existant à un état de fonctionne- ment au cours duquel la batterie se charge avec certitude. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur à respecter de la tension de la batte- rie est une valeur existant aux vitesses de rotation éle- vées du moteur. 3 ) Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la valeur à respecter de la tension de batterie est obtenue à partir de la valeur mesu- rée de la tension de batterie lorsque la vitesse de rota- tion du moteur dépasse une vitesse de rotation limite prédéterminée. 4 ) Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la valeur de la tension de la batterie, mesurée est comparée à une valeur de consigne et par intégration de la différence entre la valeur de consi- gne et la valeur réelle de la tension de batterie, on dé- duit une valeur de la vitesse de rotation de ralenti, de consigne qui est réglée dans le cadre d'une régulation de vitesse de rotation de ralenti. 5 ) Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que pendant la phase de démarrage du moteur, il n'y a pas de régulation de la tension de bat- terie sur une valeur prédéterminée. 6 ) Dispositif de commande du ralenti d'un moteur à combustion interne à l'aide d'un élément de réglage à commande électrique influençant la puissance du groupe d'entraînement, et qui est actionné dans le sens du réglage d'une vitesse de rotation de ralenti prédéterminée, ce ré- glage de la vitesse de rotation de ralenti se faisant pour respecter une grandeur prédéterminée de la tension de la batterie, dispositif caractérisé en ce que la valeur à res- pecter de la tension de la batterie est fixée à une valeur existant pour un état de fonctionnement au cours duquel la batterie se charge avec certitude.