Brevet FR2736010A1 — publié le 19970103

Etat de la technique L'invention concerne un procédé et un dispositif pour commander l'unité d'entraînement d'un véhicule à moteur dans lesquels un couple de rotation délivré par l'unité d'en- traînement est influencé dans un sens qui réduit des oscilla- tions dans la ligne de transmission du véhicule. On connaît par le document EP-447 393 B1 (US 209 203) un procédé et un dispositif pour commander le couple de rotation d'un moteur à combustion interne, en modifiant l'angle d'allumage du moteur à combustion interne pour amortir les vibrations dans la ligne de transmission du véhicule. On a proposé, à partir de la différence entre la vitesse de rotation des roues du véhicule et la vitesse de rotation du moteur à combustion interne, de modifier l'angle d'allumage du moteur à combustion interne dans le sens ayant pour effet de réduire cette différence. Un tel régulateur dépend largement du point de fonctionnement dynamique, car on ne prend qu'insuffisamment en considération la grandeur du couple de rotation du moteur en ce qui concerne les vibrations qui se produisent. L'invention a en conséquence pour objet de proposer un régulateur optimisé pour éviter des vibrations dans la ligne de transmission. On y parvient en ce que l'influence exercée sur le couple de rotation est dérivée d'une comparaison de la vitesse de rotation de l'unité d'entraînement avec une vitesse de rotation modèle obtenue à partir des états du couple de ro- tation dans la ligne de transmission du véhicule. On sait par le document DE-A1-42 39 711 effectuer le calcul du couple produit par un moteur à combustion interne sur la base de la vitesse de rotation mesurée du moteur et de la masse d'air amenée au moteur à combustion interne. En outre on décrit dans ce document, pour commander un moteur à combus- tion interne, une modification de l'angle d'allumage en fonc- tion d'une variation prédéfinie du couple moteur. Avantages de l'invention Le régulateur selon l'invention évite les vibra- tions dans la ligne de transmission d'un moteur à combustion interne. En particulier on obtient d'une manière avantageuse une indépendance du régulateur par rapport au point de fonc- tionnement dynamique, telle qu'il est possible d'avoir un ré- glage stable et une conception plus simple pour le régulateur. Il est particulièrement avantageux d'isoler les vi- brations en comparant la vitesse de rotation du moteur à une vitesse de rotation servant de modèle, détectée à partir du couple de rotation de l'unité d'entraînement. De cette façon on prend en considération le couple de rotation réglé et en même temps, de cette façon, le souhait du conducteur lui-même. Il est particulièrement avantageux de pouvoir uti- liser un modèle simple pour détecter la vitesse de rotation mo- dèle. Le régulateur présente des propriétés particulière- ment avantageuses dans le cas de ce qu'on appelle un à-coup lors du passage du mode de fonctionnement en poussée au mode de15 fonctionnement en traction. Grâce à la construction simple du régulateur il est possible d'avoir une mise en oeuvre dans l'ordinateur avec une faible charge de la machine. On fait fonctionner dans ce cas en synchronisme angulaire le programme du régulateur mis en oeu-20 vre. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - la vitesse de rotation modèle de l'arbre de sortie est formée par l'intégration d'un couple d'accélération de rotation; - le couple d'accélération de rotation est formé en fonction d'un couple de rotation produit par l'unité d'entraînement et du couple résistant reproduit sur l'arbre de sortie de la li- gne de transmission; - le couple résistant est formé sur l'arbre de sortie de la li- gne de transmission en fonction de la différence entre la vi- tesse de rotation réelle et la vitesse de rotation modèle; - la différence entre la vitesse de rotation réelle et la vi- tesse de rotation modèle est transformée par un élément de transfert à action proportionnelle en une valeur de correc- tion de couple de rotation; - la valeur de la correction du couple de rotation est conver- tie en une valeur de correction pour l'angle d'allumage; - la fraction continue de la différence des valeurs de rotation entre la valeur de la vitesse de rotation réelle et la valeur de la vitesse de rotation modèle est filtrée selon un fil- trage de type passe-haut; - l'influence exercée sur le couple de rotation a lieu au moyen d'un régulateur, qui convertit l'oscillation de la vitesse de rotation à partir d'une comparaison du couple de rotation produit par le moteur et du couple résistant, oscillation isolée du côté de l'arbre de sortie sur la ligne de transmis- sion, en une correction de couple; - le régulateur est réalisé sous la forme d'un programme d'or- dinateur qui se déroule en synchronisme angulaire. L'invention concerne également un dispositif pour commander l'unité d'entraînement d'un véhicule avec une unité de commande qui influence le couple de rotation délivré par l'unité d'entraînement dans le sens d'une réduction des vibra- tions dans la ligne de transmission du véhicule, dispositif ca- ractérisé en ce que l'unité de commande comprend une unité de régulation qui influence le couple de rotation sur la base de la vitesse de rotation réelle et d'une vitesse de rotation mo- dèle déterminée sur la base des états de la vitesse de rotation dans la ligne de transmission, dans le sens d'une réduction des vibrations. D'autres avantages vont ressortir de la description qui va suivre des exemples de réalisation. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de ma- nière plus détaillée à l'aide de plusieurs modes de réalisation représentés sur les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre une vue schématique d'ensem- ble,, par blocs, d'un système de commande pour un moteur à combustion interne, tandis que - la figure 2 montre le régulateur selon l'inven- tion représenté à partir d'un schéma par blocs, et - les figures 3 et 4 montrent les effets avanta- geux du régulateur selon l'invention, à partir des chrono- grammes de l'évolution de la vitesse de rotation et de l'évolution du couple. Description des exemples de réalisation La figure 1 montre une vue schématique d'ensemble, par blocs, d'un système de commande pour un moteur à combustion interne. Dans ce cas on a symbolisé par la référence 10 un mo- teur à combustion interne à plusieurs cylindres, qui dispose d'un système d'aspiration 12, ainsi que d'un arbre de sortie 14. Dans le système d'aspiration 12 on prévoit entre autres un système de mesure 16 pour déterminer l'arrivée d'air au moteur à combustion interne (masse de l'air, débit de l'air, pression dans le tuyau d'admission), d'o part une ligne 18 allant vers une unité de commande électronique 20 servant à commander le moteur à combustion interne. Dans la zone de l'arbre de sortie 14, on a représenté un système de mesure 22 pour déterminer la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 10, d'o part une ligne 24 allant vers l'unité de commande 20. L'unité de commande 20 présente d'autres lignes d'entrée 26 à 28 de systèmes de mesure 30 à 32 pour déterminer d'autres grandeurs de fonctionnement du moteur à combustion interne et/ou du véhi- cule. Des grandeurs d'entrée de ce type sont par exemple la température du moteur, la vitesse du véhicule, le degré d'ac- tionnement de la pédale d'accélérateur (souhait du conducteur), la position de la boîte de vitesse, des signaux de commande d'autres unités de commande (commande de la boîte de vitesse, système anti-patinage), etc.. Par l'intermédiaire d'au moins une ligne de sortie 34 l'unité de commande contrôle l'angle d'allumage du moteur à combustion interne. En outre l'unité de commande 20 présente d'autres lignes de sortie 36 servant à in- fluencer le dosage du carburant et, le cas échéant, une ligne de sortie 38 servant à influencer l'arrivée de l'air au moteur à combustion interne. L'unité de commande 20 exécute les fonctions con- nues de l'homme de l'art, que l'on ne représentera pas plus en détail dans la suite, servant à commander l'angle d'allumage, l'injection du carburant et/ou l'arrivée de l'air au moteur à combustion interne. En outre l'unité de commande 20 comprend le régulateur représenté ci-après, servant à éviter des vibrations dans la ligne de transmission. Du fait de l'élasticité de l'arbre de sortie 14, il se produit des vibrations en particulier lors du passage du mode de fonctionnement en poussée du moteur à combustion in- terne, au mode de fonctionnement en accélération, vibrations qui se transmettent au véhicule et peuvent affecter considéra- blement le confort de marche et le mode de conduite du véhicule à moteur. Si l'on considère la ligne de transmission du véhi- cule (moteur, arbre de sortie, charge entraînée) comme un sys- tème ressort-masse (oscillateur à double masse) on peut décrire les vibrations à l'aide du couple de rotation qui se produit du côté de l'entrée (couple moteur) et du couple de rotation qui se produit du côté de la sortie. Ce dernier est représenté de façon approchée comme la somme des différences (pondérées de façon appropriée) entre la vitesse de rotation d'entrée et la vitesse de rotation de sortie, et entre l'angle d'entrée et l'angle de sortie de la ligne de transmission. En partant de cette constatation, il est apparu qu'on avait un régulateur approprié quand il influençait le couple de rotation délivré par le moteur, par la différence en- tre la vitesse de rotation du moteur dérivée d'un couple d'ac- célération (couple de rotation du moteur moins couple résistant), et la vitesse de rotation réelle. Le couple d'accé- lération est calculé dans ce cas à partir de la différence en- tre le couple de rotation indexé calculé par un modèle (couple d'accélération), et une charge reproduite. La structure représentée à la figure 2 montre le régulateur selon l'invention conformément à cela. Les lignes 24 (vitesse de rotation du moteur) et 18 (alimentation du moteur) sont amenées à un champ caractéristi- que 100. La ligne de sortie 102 amène une grandeur représentant le couple de combustion Mind du moteur, au régulateur 99, à cet endroit, en un point de combinaison 104. Le couple du moteur Mind correspond dans ce cas à un couple de combustion tel que celui qu'on a lors de l'établissement d'un angle d'allumage de base (angle d'allumage d'un champ caractéristique vitesse de rotation/charge avec corrections telles que régulation antidé- tonante, etc.). La ligne de sortie 106 du point de combinaison 104 amène à l'intégrateur 108 une grandeur qui représente le couple d'accélération Mbes. Sa ligne de sortie 110 amène une grandeur, qui représente la vitesse de rotation modèle nmod, un deuxième point de combinaison 112. On amène en outre à ce point de combinaison 112, par la ligne 24, la vitesse de rota- tion réelle nréelle. La ligne de sortie 114 du point de combi-5 naison 112, qui porte une grandeur représentant la différence ndiff entre la vitesse de rotation modèle et la vitesse de ro- tation réelle, mène à un troisième point de combinaison 116, à un filtre 118 et à un régulateur proportionnel 120. La ligne de sortie 122 du régulateur proportionnel 120 mène au point de10 combinaison 104. La ligne de sortie 124 du filtre 118 mène au point de combinaison 116. A partir du point de combinaison 116 une ligne de sortie 126 va à un régulateur proportionnel 128 dont la ligne de sortie 130 mène à un élément 132. La ligne de sortie 134 amène une valeur de correction de l'angle d'allumage15 Azw, qui est amené à un point de correction 136. A celui-ci est en outre amené, via la ligne 138 et par un élément 140 qui dé- termine l'angle d'allumage, l'angle d'allumage de base. Les li- gnes 18 et 24 au moins sont amenées à l'élément 140. La ligne de sortie du point de correction est 136 formée par la ligne 34 qui sert à régler l'angle d'allumage. Dans le champ caractéristique 100 on forme, à par- tir des grandeurs de fonctionnement introduites, de la vitesse de rotation et de la charge du moteur (masse d'air, débit d'air, pression dans le tuyau d'admission), le couple de com- bustion produit par le moteur, Mind dans le cas de l'angle d'allumage de base. Au point de comparaison 104, on compare, du côté de la sortie sur l'entraînement, ce couple de combustion au couple résistant reproduit par le régulateur proportionnel 120. Le couple d'accélération est amené à l'intégrateur 108. Cet intégrateur représente la relation entre le couple d'accé- lération et la vitesse de rotation de l'arbre de sortie pour la vitesse enclenchée à ce moment là. Le résultat de l'intégration constitue après cela une vitesse de rotation modèle que l'on compare, dans l'étage de comparaison 112, à la vitesse de rota- tion réelle mesurée du moteur. La vitesse de rotation différen- tielle formée à partir de cette comparaison ndiff est ramenée, par l'intermédiaire du régulateur proportionnel 120, au point de comparaison 104. Le régulateur proportionnel 120 reproduit la relation dérivée du modèle d'oscillateur à double masse, en- tre la différence de vitesse de rotation du moteur et de l'ar- bre de sortie, et le couple résistant. La constante de proportionnalité présente dans ce cas une dimension correspon- dante. La grandeur de sortie du régulateur proportionnel 120 constitue le couple résistant appliqué du côté de l'arbre de sortie sur la ligne de transmission, couple qui est soustrait, au point de comparaison 104, du couple de rotation produit par le moteur, pour former le couple d'accélération. Si le véhicule se trouve en mode de fonctionnement en inertie forcée et si le conducteur, en actionnant la pédale d'accélérateur, introduit brusquement le mode de fonctionnement de traction, on obtient, dans le cas d'un couple résistant pe- tit, un grand couple de combustion, de telle sorte qu'il se produit un grand couple d'accélération. Celui-ci est converti, par l'effet retardateur de l'intégrateur 108, en vitesse de ro- tation modèle. A partir de la différence entre la vitesse de rotation modèle et la vitesse de rotation réelle, on reproduit le couple résistant qui varie par la fraction proportionnelle20 120, jusqu'à ce qu'après la fin de la phase de transition, le couple résistant reproduit corresponde au couple de combustion et que, de cette façon, le couple d'accélération tombe à zéro et la vitesse de rotation modèle corresponde sensiblement à la vitesse de rotation réelle. Si cela est le cas, l'état de tran- sition, qui est caractérisé par une variation de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du véhicule, est terminé. Pour isoler l'oscillation pure on filtre à partir de la vitesse de rotation différentielle fournie au point de comparaison 112, à travers le point de comparaison 116 et le filtre passe-bas 118, la fraction continue ncontinue dans le si- gnal différentiel de la vitesse de rotation. La fraction conti- nue ncontinue formée grâce au filtrage du filtre passe-bas, est soustraite du signal au point de comparaison 116, de telle sorte que seules sont amenées par la ligne 126 au régulateur 128, les variations de la vitesse de rotation différentielle, c'est-à-dire l'oscillation pure. Le filtrage par les éléments 118 et 116 correspond donc à un filtre passe-haut. Celui-ci constitue de préférence une fraction proportionnelle qui forme la variation de couple AMAR, nécessaire à la réduction des os- cillations de la vitesse de rotation, à partir de la différence des vitesses de rotation. Ici aussi la constante proportion- nelle du régulateur présente la dimension nécessaire à la con- version de la vitesse de rotation en une valeur de couple. La correction de couple AMAR est transformée dans l'élément 132, qui constitue de préférence une table prédéterminée dans l'exemple préféré de réalisation, en une valeur de correction Azw pour l'angle d'allumage à régler, et est branchée dans l'élément de correction 136, par exemple par addition, sous- traction ou multiplication, sur l'angle d'allumage de base. L'angle d'allumage corrigé zw est finalement réglé via la ligne de sortie 34, la différence de vitesse de rotation entre la vi- tesse de rotation modèle et la vitesse de rotation réelle étant nettement réduite. On a représenté, à partir des figures 3 et 4, les effets du régulateur décrit lors de l'apparition de vibrations dans la ligne de transmission. Dans ce cas la figure 3 montre le comportement du véhicule sans régulateur, tandis que l'on a représenté sur la figure 4 le comportement du même véhicule avec régulateur. La figure 3a représente l'évolution, en fonction du temps, du couple de rotation prédéfini par le conducteur, tan- dis que sur la figure 3b on a représenté la vitesse de rotation du moteur en fonction du temps. On supposera que le véhicule est en mode de fonctionnement de poussée jusqu'à l'instant to. A l'instant to le conducteur augmente le couple du moteur en actionnant la pédale d'accélérateur jusqu'à un instant t1. Dans cette période, la vitesse de rotation augmente et des oscilla- tions considérables de la vitesse de rotation peuvent être re- pérées, en particulier au début après l'instant to. A l'instant t1 le véhicule passe à nouveau au mode de fonctionnement en poussée en relâchant la pédale d'accélérateur. Ceci conduit à une lente décroissance de la vitesse de rotation du moteur. Ici aussi on peut repérer des oscillations. Au contraire de cela, on atteint dans le cas de la représentation correspondant à la figure 4, après l'instant to, une réduction considérable des oscillations de la vitesse de rotation du moteur. La même chose vaut aussi pour le comporte- ment après l'instant t1. De cette façon, en utilisant le régu- lateur selon l'invention, on réduit considérablement les vibrations dans la ligne de transmission, on les élimine même en partie et on améliore de cette façon le confort de marche du véhicule et son comportement. Selon un mode préféré de réalisation, on calcule le régulateur dans le cadre d'un programme. Ce programme, qui fonctionne selon la description ci-dessus, se déroule dans ce cas de façon synchrone par rapport à la position de l'arbre d'entraînement (synchronisme angulaire). Ceci conduit à une va- leur de correction de couple actuelle et de cette façon, à une compensation exacte de l'oscillation. Ceci est possible car on utilise un modèle simple, rapide à calculer pour former la vi- tesse de rotation modèle (intégrateur du véhicule 108, repro- duction du couple résistant 120). En plus du calcul du régulateur sur la base du cou- ple de combustion produit par le moteur à combustion interne, on utilise un autre couple de rotation survenant dans la zone du moteur à combustion interne, par exemple le couple de rota- tion s'appliquant à l'arbre du vilebrequin. Outre l'influence exercée sur l'angle d'allumage dans un exemple de réalisation avantageux, outre la correction de l'angle d'allumage ou à la place de cette correction, on agit en variante, à partir de la valeur de correction du cou- ple, sur le dosage du carburant et/ou sur l'arrivée de l'air, et on réduit les vibrations. En outre, le régulateur selon l'invention ne se li- mite pas à l'utilisation dans le cas de moteurs à combustion interne, mais il peut s'appliquer d'une manière avantageuse, lors de l'utilisation des valeurs correspondantes du couple, même dans le cas de concepts d'entraînement alternatifs, par exemple pour un moteur électrique dans le cas duquel des vibra- tions correspondantes surviennent dans la ligne de transmis- sion. R E V E N D I CATIONS 1 ) Procédé pour commander l'unité d'entraînement d'un véhi- cule, dans le cas duquel un couple de rotation délivré par l'unité d'entraînement est influencé dans un sens qui réduit des oscillations dans la ligne de transmission du véhicule, caractérisé en ce que l'influence exercée sur le couple de rotation est dérivée d'une comparaison de la vitesse de rotation de l'unité d'entraînement avec une vitesse de rotation modèle obtenue à partir des états du couple de rotation dans la ligne de transmission du véhi- cule. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de rotation modèle de l'arbre de sortie est formée par l'intégration d'un couple d'accélération de rotation Mbes- 3 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le couple d'accélération de rotation Mbes est formé en fonction d'un couple de rotation Mind produit par l'unité d'entraînement et du couple résistant reproduit sur l'arbre de sortie de la ligne de transmission. 4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le couple résistant est formé sur l'arbre de sortie de la ligne de transmission en fonction de la différence entre la vitesse de rotation réelle et la vitesse de rotation modèle. ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la différence entre la vitesse de rotation réelle et la vitesse de rotation modèle est transformée par un élément de transfert à action proportionnelle en une valeur AMAR de correction de couple de rotation. 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la valeur de la correction du couple de rotation est convertie en une valeur de correction pour l'angle d'allumage. 70) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fraction continue de la différence des valeurs de rotation entre la valeur de la vitesse de rotation réelle et la valeur de la vitesse de rotation modèle, est filtrée selon un filtrage de type passe-haut. 8 ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'influence exercée sur le couple de rotation a lieu au moyen d'un régulateur, qui convertit l'oscillation de la vitesse de rotation à partir d'une comparaison du couple de rotation pro- duit par le moteur et du couple résistant, oscillation isolée du côté de l'arbre de sortie sur la ligne de transmission, en une correction de couple. 9 ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le régulateur est réalisé sous la forme d'un programme d'ordi- nateur qui se déroule en synchronisme angulaire. ) Dispositif pour commander, par le procédé selon la reven- dication 1, l'unité d'entraînement d'un véhicule avec une unité de commande (20) qui influence le couple de rotation délivré par l'unité d'entraînement dans le sens d'une réduction des vi- brations dans la ligne de transmission du véhicule, caractérisé en ce que l'unité de commande (20) comprend une unité de régulation (120) qui influence le couple de rotation sur la base de la vitesse de rotation réelle et d'une vitesse de rotation modèle détermi- née sur la base des états de la vitesse de rotation dans la li- gne de transmission, dans le sens d'une réduction des vibrations.