Brevet FR2725476A1 — publié le 19960412

" Procédé et dispositif pour commander un moteur à combus- tion interne " Etat de la technique. L'invention concerne un procédé et un disposi- tif de commande d'un moteur à combustion interne avec des moyens permettant de régler de manière variable les soupa- pes d'admission et d'échappement du moteur à combustion in- terne et/ou des moyens pour modifier la géométrie de la tubulure d'aspiration et d'échappement. On connaît un tel procédé ou un tel dispositif selon le document DE 42 39 711 A1. Dans le cadre d'une ré- gulation antipatinage (système ASR) on prédétermine un cou- ple de consigne que doit fournir le moteur et par lequel on fait approcher le patinage des roues motrices jusqu'à une valeur prédéterminée. Le couple de consigne est fourni par une action sur la commande du couple dans le dosage du car- burant, l'allumage et/ou l'alimentation en air du moteur. L'intervention au niveau du dosage du carburant se fait ainsi en coupant l'alimentation en carburant vers un nombre prédéterminé de cylindres choisis, c'est-à-dire en coupant ou en éliminant les cylindres. La coupure de l'alimentation en carburant vers un ou plusieurs cylindres ainsi que l'action sur la qualité de fonctionnement du moteur à combustion interne liée à l'allumage, est souvent acceptée dans les systèmes connus, même pour de petites interventions de régulation, c'est-à- dire pour une réduction de couple d'amplitude relativement faible. La présente invention a ainsi pour but de créer des moyens permettant d'améliorer la qualité de fonctionne- ment du moteur à combustion interne lors de la réduction du couple moteur par coupure de l'injection et/ou réglage de l'allumage dans le cadre d'une régulation du patinage à l'entraînement. A cet effet, l'invention concerne un procédé correspondant au type défini ci- dessus caractérisé en ce qu'en cas de régulation du patinage à l'entraînement, pour réduire le couple fourni par le moteur à combustion in- terne, on règle les soupapes d'admission et d'échappement ou la géométrie de la tubulure d'aspiration d'échappement dans le sens d'une réduction de couple. L'invention concerne également un dispositif du type défini ci-dessus caractérisé par des moyens qui assu- rent en cas de régulation de patinage à l'entraînement, un réglage réduisant le couple moteur pour les soupapes d'ad- mission et d'échappement et/ou les géométries. Pour augmenter la puissance fournie par un mo- teur à combustion interne, on prend souvent des mesures qui influencent au moins dans les plages de fonctionnement à forte demande de puissance, la géométrie de la tubulure d'aspiration et/ou de la tubulure d'échappement et/ou les temps de commande des soupapes d'admission et d'échappement du moteur à combustion interne. C'est ainsi que par exemple selon le document DE-36 08 310 Al, on connaît un dispositif pour modifier la longueur de la tubulure d'aspiration d'un moteur à combus- tion interne. En modifiant la longueur du tuyau constituant la tubulure d'aspiration, on peut augmenter en pleine charge du moteur, la puissance fournie par le moteur. A cô- té de cette modification de la géométrie de la tubulure d'aspiration, il existe également des modifications de la géométrie de la tubulure d'échappement d'un moteur à com- bustion interne; par des volets placés dans deux conduites d'échappement, distincts, on assure une géométrie de la tu- bulure d'échappement, optimale quant au bruit pour la cir- culation urbaine et une géométrie de la tubulure d'échappement optimale quant à la puissance pour les tra- jets sur route. On connaît en outre des volets permettant de modifier la géométrie de la tubulure d'aspiration pour augmenter l'effet de résonance et augmenter ainsi la puis- sance. Selon le document DE-32 47 916 Ai on connaît en outre un dispositif pour régler l'arbre à cames du moteur à combustion interne, pour commander les soupapes d'admission et d'échappement du moteur à combustion interne en fonction de l'état de fonctionnement. En particulier, on règle ainsi les temps de chevauchement des soupapes en fonction de la vitesse de rotation et de la charge; dans la plage de charge partielle, inférieure jusqu'à moyenne, on arrive à une réduction de la consommation et une amélioration de la qualité des gaz d'échappement, et en pleine charge on aug- mente la puissance du moteur à combustion interne. Avantages de l'invention. Les moyens de l'invention ont l'avantage de ré- duire le couple moteur pour réduire le patinage des roues motrices sans que cela ne soit au détriment du confort ni de la qualité de fonctionnement. Dans le cas d'un système de commande d'un mo- teur qui, pour la régulation du patinage à l'entraînement coupe une ou plusieurs injections on déplace le point d'al- lumage, il est particulièrement avantageux que pour réduire le couple, on utilise tout d'abord la procédure selon l'in- vention et que l'on élimine seulement ultérieurement, le cas échéant, les injections pour réduire le couple et que l'on déplace l'allumage. Dans le cas de moteur à réglage variable de l'arbre à cames, il est avantageux si dans un cas de régu- lation du patinage à l'entraînement, en pleine charge, le réglage de l'arbre à cames soit commuté sur une faible puissance, et que dans la plage de charge partielle, le ré- glage de l'arbre à cames soit fait sur une teneur faible de gaz résiduels. Cette dernière situation conduit à une ré- duction de la teneur en gaz résiduels et à une amélioration de la remise en circuit de cylindre éventuellement coupé pour la régulation du patinage. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - dans le cas d'une régulation du patinage à l'entraîne- ment, on règle les soupapes d'admission et d'échappement pour la plus petite puissance du moteur. - on règle sur la plus petite puissance dans la plage de charge maximale et à son voisinage. - dans la plage inférieure à une moyenne des charges par- tielles, on règle les soupapes d'admission et d'échappe- ment dans le sens d'une faible teneur en gaz résiduels. - pour régler les soupapes d'admission et d'échappement, on effectue un réglage variable de l'arbre à cames en fonc- tion de la vitesse de rotation du moteur et de la charge du moteur et le cas échéant dans le cadre d'un circuit de régulation de position. - pour modifier la géométrie de la tubulure d'aspiration, on commute deux tubulures d'aspiration qui dans le cas de la régulation du patinage à l'entraînement correspond à un réglage sur une faible puissance. - pour réduire le couple moteur, lorsque se produit un cas de régulation de patinage, on effectue immédiatement un réglage réduisant le couple moteur pour la position de l'arbre à cames ou on commute la tubulure d'aspiration. - au début d'un cas de régulation de patinage à l'entraîne- ment, on règle tout d'abord dans le sens d'une réduction de couple puis pour poursuivre la réduction du couple on agit sur l'allumage et/ou on coupe certaines injections ou on agit en parallèle par ces deux actions. - on effectue un réglage réduisant le couple sur les soupa- pes d'admission et d'échappement ou la géométrie de la tubulure d'aspiration ou d'échappement pour des limita- tions de vitesse de rotation et/ou de vitesse de circula- tion, en coupant certaines injections et/ou en coupant certaines injections en combinaison avec la coupure de l'alimentation en carburant dans le mode de fonctionne- ment par inertie forcée. Dessins. La présente invention sera décrite ci-après à l'aide de modes de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par blocs de la commande d'un moteur à combustion interne, - les figures 2 et 3 sont des esquisses d'ordinogramme re- présentant le procédé selon l'invention dans le cas de l'application à un réglage variable de l'arbre à cames et à une commutation de la tubulure d'aspiration, - la figure 4 montre un ordinogramme représentant l'inté- gration des moyens de l'invention à un système de régula- tion antipatinage avec coupure d'injection et/ou action sur l'allumage. Description des exemples de réalisation. La figure 1 montre un schéma par blocs d'un système de commande d'un moteur à combustion interne. La référence 10 désigne une unité de commande pour commander le moteur à combustion interne; cette unité dispose des conduites de sortie 12 pour commander le dosage du carbu- rant et des conduites de sortie 16 pour commander l'instant d'allumage ou l'angle d'allumage. De plus, là o les con- duites de sortie 20 sont reliées à un ou plusieurs éléments de commande 22 modifiant la géométrie de la tubulure d'as- piration et/ou d'échappement et/ou pour commander les temps d'ouverture des soupapes d'admission et/ou d'échappement ou pour régler l'arbre à cames. L'unité de commande 10 est re- liée aux lignes d'entrée 24...26 assurant la liaison avec les installations de mesure 28-30 pour détecter les paramè- tres de fonctionnement du moteur à combustion interne ou du véhicule utilisé pour commander le moteur à combustion in- terne ainsi qu'une autre ligne d'entrée 32 qui la relie à une unité de commande 34 pour réguler le patinage à l'en- traînement. L'unité de commande 34 est reliée par des li- gnes d'entrée 36-38 à des installations de mesure 40-42 lui fournissant des signaux concernant la vitesse de rotation des roues du véhicule. Le système de commande représenté à la figure 1 fonctionne dans le cas de l'exemple de réalisation préfé- rentiel comme cela est représenté pour l'état de la techni- que évoqué ci-dessus. L'unité de commande 34 détermine, à partir des signaux de vitesse de roues qui lui sont four- nis, la tendance au patinage d'au moins une roue motrice. Lorsque la vitesse de rotation d'au moins cette roue mo- trice dépasse une valeur de référence prédéterminée, l'uni- té de commande 34 fournit, par la ligne 32 à l'unité de commande 10, un signal réduisant le couple fourni par le moteur à combustion interne; ce signal règle à une valeur de consigne prédéterminée, le patinage déterminé à partir de la vitesse de rotation des roues. Dans le cas de l'exem- ple de réalisation préférentiel, le signal transmis se com- pose d'une valeur de consigne du couple que doit fournir le moteur à combustion interne; dans d'autres exemples de réalisation, ce signal peut également représenter des gran- deurs de consigne pour régler l'alimentation en carburant par la coupure de certaines impulsions d'injection et/ou des valeurs de consigne pour régler l'allumage. L'unité de commande 10 assure de manière connue le dosage du carburant, le réglage de l'allumage ainsi qu'un ou plusieurs moyens augmentant la puissance comme par exemple le réglage de l'arbre à cames, la commande des sou- papes d'admission et d'échappement, la modification de la géométrie de la tubulure d'aspiration et/ou d'échappement. Le dosage du carburant est défini sur la base d'un champ de caractéristiques, pré-programmées, en fonction de la vi- tesse de rotation du moteur et de sa charge. Le réglage de l'instant de l'allumage est assuré de la même manière. Lorsque le moteur à combustion interne peut réaliser un ré- glage variable des cames ou qu'il est prévu une commande des temps d'ouverture des soupapes d'admission et d'échap- pement du moteur à combustion interne, cela est assuré sur la base d'un champ de caractéristiques, pré-programmées, en fonction de la vitesse de rotation du moteur, de la charge et le cas échéant de l'accélération du véhicule ou des va- riations de charge. L'électrovanne 22 qui règle l'arbre à cames est commandée pour qu'au ralenti et dans la plage in- térieure jusqu'à la plage moyenne des charges partielles, il en résulte une réduction significative de la consomma- tion et une amélioration de la régularité de fonctionne- ment, et que dans la plage supérieure des charges partielles ou de la plage de la charge maximale, cela se traduise par une augmentation de la puissance fournie par le moteur à combustion interne. Selon un autre exemple de réalisation, on fait un réglage continu de l'arbre à cames dans le cas d'un cir- cuit de régulation de position. Dans une commande appro- priée du réglage de l'arbre à cames on optimise l'émission des composants nocifs dans la plage inférieure et la plage moyenne des charges partielles et on réduit la teneur en gaz résiduels qui reste dans le cylindre après la combus- tion. Le rôle du réglage de l'arbre à cames variable est modifié dans le cas d'une régulation du patinage à l'en- traînement, selon les moyens de l'invention de façon que lors d'une action sur la régulation du patinage à l'entrai- nement, l'arbre à cames soit réglé dans le sens d'une ré- duction du couple. Cela présente des avantages particuliers si le conducteur accélère beaucoup. Dans cet état de fonc- tionnement, à la place du champ de caractéristiques vitesse de rotation/charge, pour le réglage de l'arbre à cames, on passe à un réglage d'arbre à cames qui signifie une réduc- tion significative de la puissance fournie par le moteur à combustion interne. Cela se fait par un réglage de l'arbre à cames dans un champ de caractéristiques vitesse de rota- tion/charge, particulier, prédéterminé pour la plus petite puissance fournie ou pour une position de fin de course prédéterminée. Il est particulièrement avantageux dans ce con- texte, de distinguer entre la plage de charge maximale et la plage des charges partielles; dans le cas de la plage des charges partielles, on règle une position de l'arbre à cames, en prédéterminant par exemple un point particulier vitesse de rotation/charge, un champ de caractéristiques vitesse de rotation/charge, spécial, défini expérimentale- ment pour arriver à la composante la plus faible des gaz résiduels, ou on prédéterminant une valeur de consigne de réglage, particulière pour réduire la teneur en gaz rési- duels et dans la plage de charge maximale, on règle une po- sition pour avoir la plus grande réduction de puissance possible. De façon analogue on modifie la géométrie de la tubulure d'aspiration ou d'échappement dans le cas de la régulation du patinage à l'entraînement. Selon un exemple de réalisation préférentiel, lorsqu'une réduction du couple devient nécessaire, à l'aide de l'unité de commande 34 on règle tout d'abord l'arbre à cames ou la géométrie de la tubulure d'aspiration ou d'échappement dans le sens d'une réduction de la puissance et ce n'est qu'alors que l'on intervient sur le dosage du carburant et/ou de l'allumage. De même, il est possible de faire une intervention parallèle. Selon un exemple de réa- lisation préférentiel, dans le cas de la régulation ASR, en fonction de la différence qui subsiste après l'action sur l'arbre à cames et/ou sur la géométrie, entre le couple de consigne et le couple réel, on agit de manière connue sur le dosage du carburant et sur l'allumage pour réguler le patinage sur une valeur de consigne prédéterminée. Dans un autre exemple de réalisation avanta- geux, on agit sur l'arbre à cames et/ou sur la géométrie des tubulures d'aspiration et d'échappement sur la base du champ de caractéristiques obtenu de manière expérimentale, en fonction de la vitesse de rotation, de la charge et de la différence entre le couple de consigne et le couple réel pour qu'au moins aux faibles différences, l'influence de l'arbre à cames et/ou de la géométrie compense précisément la différence. La figure 2 montre un exemple de réalisation préférentiel pour influencer le réglage d'un arbre à cames en mode de régulation du patinage à l'entraînement. Après le démarrage de la partie de programme représentée à la fi- gure 2, à des instants prédéterminés (ou des angles de vi- lebrequin), on vérifie dans une étape d'interrogation 100 que la régulation du patinage à l'entraînement est bien ac- tive. Cela se fait de manière préférentielle à l'aide d'un repère posé au début d'une action de régulation du patinage à l'entraînement. Dans la négative, selon l'étape 102 on règle la position de l'arbre à cames suivant un champ de caractéristiques prédéterminées en fonction de la vitesse de rotation et de la charge du moteur ou dans le cadre d'un circuit de régulation de position utilisant une valeur de consigne déterminée, en fonction d'au moins la vitesse de rotation du moteur et de sa charge; puis on termine la partie de programme. Lorsque la régulation du patinage à l'entraîne- ment est active, on vérifie dans l'étape 104 si l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne se trouve dans la plage supérieure de puissance. Cela se fait avanta- geusement à l'aide d'une valeur de seuil de charge qui dé- limite la plage supérieure des charges partielles et la plage de la charge maximale par rapport à la plage infé- rieure et moyenne des charges partielles. Comme autres critères on peut envisager la vi- tesse de rotation du moteur et/ou la position du papillon d'étranglement; par exemple dans le cas de la plage de charge maximale, on peut supposer que la position du pa- pillon d'étranglement est supérieure à 75 % de la plage to- tale de réglage correspondant à 100 % ou qu'il s'agit d'une vitesse de rotation supérieure à 4000 t/min. Lorsque le mo- teur à combustion interne est dans la plage de charge maxi- male, dans l'étape 106 on réduit la puissance du moteur en réglant l'arbre à cames dans le sens d'une réduction de la puissance, en mettant par exemple la position de l'arbre à cames au ralenti, en coupant le champ de caractéristiques exploité dans l'étape 102 ou en prédéterminant la valeur de consigne de ralenti du circuit de régulation de position ou encore en utilisant un champ de caractéristiques particu- lier pour la puissance la plus faible. Lorsque le moteur à combustion interne n'est pas dans la plage de charge maxi- male mais dans la plage inférieure et moyenne des charges partielles, à la place de l'étape 106 on effectue un ré- glage de l'arbre à cames dans l'étape 108 pour arriver à une teneur aussi réduite que possible de gaz résiduels. Dans ce cas également, on règle soit une posi- tion de l'arbre à cames dans laquelle la teneur en gaz ré- siduels est réduite soit que l'on règle par champ de caractéristiques particulier, une faible teneur en gaz ré- siduels. Après les étapes 106 à 108, la partie de programme est terminée et on la répète à des instants prédéterminés. A la figure 3 on effectue de façon analogue le procédé de l'invention en liaison avec une commutation de tubulure d'aspiration. Dans une première étape 200 on véri- fie également que la régulation de patinage à l'entraîne- ment est active. Dans la négative, selon l'étape 202, on règle la géométrie de la tubulure d'aspiration sur la base du champ de caractéristiques vitesse de rotation/charge du moteur, telle que prédéterminée alors que dans le cas d'une régulation active du patinage à l'entraînement, selon l'étape 204, on règle une petite puissance du moteur, par exemple on passe à la géométrie de la tubulure d'aspiration existant pour le ralenti. Lorsque la réduction du couple par les moyens de régulation du patinage tels qu'indiqués pour un patinage de consigne ne suffit pas, après réduction de la puissance du moteur par des moyens appropriés, selon un exemple de réalisation préférentiel on réduit le couple en coupant certaines injections et/ou en réglant l'allumage. Cela est esquissé par l'ordinogramme de la figure 4. Après le démar- rage de la partie de programme, dans une première étape 300 on demande s'il y a une action du système ASR. Dans l'af- firmative, selon l'étape 302, on influence le réglage de l'arbre à cames et/ou de la géométrie. Puis, dans l'étape 304 on introduit le couple de consigne; dans l'étape 306 on compare avec le couple réel et on forme la différence. Puis dans l'étape 308 on détermine le nombre des cylindres à coupler le cas échéant et/ou la correction du réglage de l'allumage et on émet les signaux. Puis, on termine la par- tie de programme et on répète celle-ci à des instants pré- déterminés. L'action décrite des moyens d'augmentation de la puissance dans le cas du système ASR est ainsi effectuée séparément selon les conditions limites ou selon une combi- naison quelconque. Il faut remarquer que de façon analogue on peut régler une réduction de puissance avec d'éventuels volets de résonance déjà existants et/ou des volets placés dans la tubulure d'échappement du moteur à combustion in- terne. A côté de l'exemple de réalisation représenté, la procédure selon l'invention, dans le cadre d'un système ASR, on applique la procédure avec succès pour réduire le couple moteur en liaison avec une limitation de vitesse de rotation et/ou de vitesse de circulation en coupant des cy- lindres et/ou en liaison avec une coupure de cylindre dans le cas d'une coupure de carburant en mode de fonctionnement par inertie forcée (poussée). R E V E N D I C A T I ONS 1) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne avec des moyens permettant de régler de manière va- riable les soupapes d'admission et d'échappement du moteur à combustion interne et/ou des moyens pour modifier la géo- métrie de la tubulure d'aspiration et d'échappement, procé- dé caractérisé en ce qu'en cas de régulation du patinage à l'entraînement, pour réduire le couple fourni par le moteur à combustion interne, on règle les soupapes d'admission et d'échappement ou la géométrie de la tubulure d'aspiration d'échappement dans le sens d'une réduction de couple. 2) Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que dans le cas d'une régulation du patinage à l'entraînement, on règle les soupapes d'admission et d'échappement pour la plus petite puissance du moteur. 3) Procédé selon la revendication 2, caractéri- sé en ce qu'on règle sur la plus petite puissance dans la plage de charge maximale et à son voisinage. 4) Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que dans la plage inférieure à une moyenne des charges partielles, on règle les soupapes d'admission et d'échappement dans le sens d'une faible teneur en gaz rési- duels. ) Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que pour régler les soupapes d'admission et d'échappement, on effectue un réglage variable de l'arbre à cames en fonction de la vitesse de rotation du moteur et de la charge du moteur et le cas échéant dans le cadre d'un circuit de régulation de position. 6) Procédé selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que pour modifier la géométrie de la tubulure d'aspiration, on commute deux tubulures d'aspiration qui dans le cas de la régulation du patinage à l'entraînement correspond à un réglage sur une faible puis- sance. 7) Procédé selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que pour réduire le couple mo- teur, lorsque se produit un cas de régulation de patinage, on effectue immédiatement un réglage réduisant le couple moteur pour la position de l'arbre à cames ou on commute la tubulure d'aspiration. 8) Procédé selon la revendication 7, caractéri- sé en ce qu'au début d'un cas de régulation de patinage à l'entraînement, on règle tout d'abord dans le sens d'une réduction de couple puis pour poursuivre la réduction du couple on agit sur l'allumage et/ou on coupe certaines in- jections ou on agit en parallèle par ces deux actions. 9) Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'on effectue un réglage réduisant le couple sur les soupapes d'admission et d'échappement ou la géométrie de la tubulure d'aspiration ou d'échappement pour des limi- tations de vitesse de rotation et/ou de vitesse de circula- tion, en coupant certaines injections et/ou en coupant certaines injections en combinaison avec la coupure de l'alimentation en carburant dans le mode de fonctionnement par inertie forcée. ) Dispositif de commande d'un moteur à com- bustion interne comportant des moyens pour régler de ma- nière variable les soupapes d'admission et d'échappement en particulier leur temps d'ouverture et/ou des moyens pour modifier la géométrie de la tubulure d'aspiration ou d'échappement du moteur à combustion interne, caractérisé par des moyens qui assurent en cas de régulation de pati- nage à l'entraînement, un réglage réduisant le couple mo- teur pour les soupapes d'admission et d'échappement et/ou les géométries.