Brevet FR2748522A1 — publié le 19971114

Etat de la technique L'invention concerne un procédé de commande d'un moteur à combustion interne d'un véhicule selon lequel on prédétermine une valeur de consigne du couple que doit four-5 nir le moteur, cette valeur de consigne étant convertie en une valeur de consigne du remplissage du moteur à combustion interne et cette valeur de consigne de remplissage règle l'alimentation en d'air du moteur à combustion interne dans le sens de rapprochement entre le remplissage réel et le cou-10 ple réel à la valeur de consigne, le calcul de la valeur de consigne du remplissage à partir de la valeur de consigne du couple tenant compte d'au moins un réglage de l'angle d'allumage du moteur à combustion interne. L'invention concerne également un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne d'un véhicule com- prenant une unité de commande qui détermine une valeur de consigne du couple du moteur, transforme cette valeur de con- signe au moins en tenant compte d'un réglage d'angle d'allumage du moteur à combustion interne en une valeur de20 consigne de remplissage et influence cette valeur de consigne de remplissage par l'alimentation en air dans le sens d'un réglage de la valeur de consigne du couple. Le document DE-A-42 39 711 décrit un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne ou moteur thermique d'un véhicule; selon cette technique con- nue, un conducteur et/ou d'autres systèmes de commande et de régulation fournissent une valeur de consigne d'un couple que doit donner le moteur thermique. Cette valeur de consigne est convertie en une valeur de consigne pour le remplissage des cylindres, à régler (charge d'air) en tenant compte de la différence entre un angle d'allumage de base valable pour le point de fonctionnement actuel et un angle d'allumage optimum pour lequel le moteur thermique offre le rendement le plus élevé. Cette valeur de consigne du remplissage est alors con- vertie en tenant compte de la charge effective du moteur et des paramètres de fonctionnement tels que la température du moteur, en une valeur de réglage de consigne pour le volet d'étranglement à commande électrique influençant l'alimenta- tion en air du moteur à combustion interne. En réglant cette valeur de consigne par un actionnement correspondant au volet d'étranglement, on rapproche le remplissage et ainsi le cou- ple, de la valeur de consigne. De plus, dans au moins cer- tains états de fonctionnement, on influence le réglage de l'angle d'allumage pour régler le couple de consigne et/ou on élimine un certain nombre de cylindres, c'est-à-dire que l'on coupe l'alimentation en carburant vers ces cylindres. En complément, il est connu selon le document WO- A-95/24550 de modifier le mélange air/carburant pour régler le couple de consigne. La présente invention a pour but de créer des moyens permettant de régler le couple réel en fonction du couple de consigne en agissant seulement sur le remplissage. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce que pour le calcul de la valeur de remplissage de consigne à partir de la valeur de consigne du couple, on tient compte en outre du réglage de la composition du mélange et/ou du nombre de cylindres à inacti- ver. L'invention concerne également un dispositif du type défini cidessus caractérisé en ce que pour le calcul de la valeur de consigne de remplissage, l'unité de commande tient compte en outre d'un réglage du mélange et/ou du nombre de cylindres à inactiver. Avantages de l'invention Le couple de consigne n'est fourni complètement que par variation du remplissage, car pour le calcul du rem- plissage de consigne, on tient compte du réglage de l'angle d'allumage de base, du réglage du mélange de base et/ou du nombre de cylindres dans lesquels il y a combustion, pour chaque point de fonctionnement du moteur à combustion in- terne. Il est en outre particulièrement avantageux que le champ de caractéristiques utilisé pour calculer la valeur de remplissage de consigne à partir de la valeur du couple de consigne soit l'inverse du champ de caractéristiques déjà existant pour calculer le couple à partir des grandeurs de mesure. De ce fait, les moyens supplémentaires à mettre en oeuvre pour fournir les données du champ de caractéristiques et les obtenir sont très réduits. Il est particulièrement avantageux que pour le calcul du remplissage de consigne, on tienne compte du rende- ment de base de l'angle d'allumage, du réglage du mélange et/ou du nombre de cylindres utilisés. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: * à partir de la déviation des grandeurs de base par rapport aux grandeurs optimales, pour lesquelles le moteur à com- bustion interne présente le rendement le plus élevé, on dé- termine des valeurs de correction du couple de consigne à partir des indications de courbe caractéristiques de rende- ment, prédéterminées, * à partir des grandeurs de base, on forme des valeurs de correction de couple ou de leur rendement et à partir de ces valeurs on corrige le couple de consigne, * à partir d'un champ de caractéristiques prédéterminé et en fonction de la valeur corrigée du couple de consigne et de la vitesse de rotation du moteur, on définit la valeur de consigne de remplissage, * on détermine une valeur de remplissage minimale en fonction de la vitesse de rotation du moteur, * lorsque l'alimentation en carburant est coupé, en mode de poussée, on prédétermine une autre valeur de remplissage minimale qu'à l'extérieur de cet état de fonctionnement, * on sélectionne la valeur de consigne de remplissage à par- tir de la valeur de remplissage minimale et de la valeur de consigne calculée du remplissage, À on règle l'alimentation en air du moteur à combustion in- terne suivant l'indication de la valeur de consigne de rem- plissage. Dessins La présente invention sera décrite ci- après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation re- présentés dans les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 montre la commande du moteur à combustion in- terne à partir de la valeur du couple de consigne suivant un schéma par blocs, - la figure 2 montre les détails de la commande pour détermi- ner le remplissage de consigne également suivant un schéma par blocs, - la figure 3 montre un ordinogramme esquissant le programme permettant de déterminer la valeur de remplissage de consi- gne. Description des exemples de réalisation La figure 1 montre une unité de commande 10; par l'intermédiaire de lignes de sortie 12, 14, 16 représentées schématiquement, elle commande l'alimentation en air du mo- teur à combustion interne (volet d'étranglement 17), l'alimentation en carburant (composition du mélange et/ou suppression de cylindres) et l'angle d'allumage. L'unité de commande 10 est en outre reliée à des lignes d'entrée 18, 20 ainsi que 22-24 réunies dans cet exemple de réalisation de manière avantageuse sous la forme d'un système de bus (par exemple le bus CAN). La ligne d'entrée 18 vient d'au moins une autre unité de commande 26, par exemple une unité de com- mande pour la régulation du patinage à l'entraînement, une régulation du couple tirée du moteur, une commande de boîte de vitesses etc. vers l'unité de commande 10; cette ligne transmet un couple de consigne formé par de telles unités de commande donnant le couple que doit fournir le moteur à com- bustion interne. Une autre ligne d'entrée 20 est reliée à un élément de commande 28 actionné par le conducteur comme par exemple la pédale d'accélérateur; cette ligne est reliée à l'unité de commande et transmet le degré d'actionnement P de l'élément de manoeuvre. Les lignes d'entrée 22-24 viennent d'installations de mesure 30-32 détectant d'autres paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne et/ou du vé- hicule tels que la vitesse de rotation du moteur, la charge du moteur (masse d'air, quantité d'air, réglage du volet d'étranglement, pression dans la tubulure d'aspiration, ou autres), la température du moteur, la vitesse du véhicule etc. vers l'unité de commande 10. Dans un exemple de réalisation préférentiel, l'unité de commande 10 comprend au moins un micro-ordinateur avec des programmes réalisant la solution décrite ci-après. A la figure 1, ces programmes pour la réalisation de la solu- tion selon l'invention sont regroupés en trois blocs dans un but de simplification. Un premier bloc 34 reçoit en plus du degré d'actionnement P et de la valeur du couple de consigne venant d'au moins une unité de commande 26, d'autres paramètres de fonctionnement tels que la vitesse de rotation du moteur, la vitesse du véhicule. (voir les lignes 22a-24a). Dans le pro- gramme du micro-ordinateur associé à ce bloc de programmes, le degré d'actionnement P de la pédale d'accélérateur est transformé en tenant compte des autres paramètres de fonc- tionnement (au moins de la vitesse de rotation du moteur) en une valeur de consigne du couple pour le conducteur à partir des champs de caractéristiques prédéterminés. De plus on ef- fectue des fonctions telles que la limitation de la vitesse de rotation et/ou de la vitesse du véhicule qui déterminent également une valeur de consigne pour le couple. A partir des valeurs de consigne du couple, obtenues ou fournies, on dé- termine la sélection actuelle minimale et/ou maximale de la valeur et on fournit cette information à un second bloc de programmes 36. Celui-ci reçoit les grandeurs de base concernant l'angle d'allumage zwbase, le réglage du mélange Xbase et/ou le nombre de cylindres à éliminer redbase. En fonction de ces grandeurs ainsi que d'autres paramètres de fonctionnement fournis par les lignes 22b-24b, la valeur de consigne Micons obtenue dans le bloc de programmes 34 est convertie de ma- nière connue en des grandeurs de commande pour le dosage du carburant et/ou l'angle d'allumage ainsi que pour déterminer une valeur de remplissage de consigne en une grandeur de com- mande pour l'alimentation en air du moteur à combustion in- terne. Les grandeurs de base concernant l'angle d'allumage, la composition du mélange et le nombre de cylin- dres à inactiver sont formées dans des champs de caractéris- tiques 38 prédéterminés. Ces grandeurs représentent le ré- glage prévu du moteur à combustion interne au point de fonc- tionnement actuel. Des interventions externes sur la régulation antipatinage, les fonctions de limitation etc. ne sont pas prises en compte dans ces valeurs. Ces grandeurs de base sont ainsi des grandeurs qui s'obtiendraient sans inter- vention externe ou sans les fonctions de limitation. L'angle d'allumage de base est défini à partir de la vitesse de rotation du moteur et du degré de remplissage actuel à partir d'un champ de caractéristiques. De façon cor- respondante, on a des champs de caractéristiques ou des éta- pes de calcul pour former les valeurs de base de la composition du mélange et/ou la coupure des différents cylin- dres. Par exemple dans des états de fonctionnement station- naires, on peut décaler la composition du mélange dans le sens d'un mélange " pauvre " pour améliorer la consommation de carburant et/ou réduire l'émission d'éléments polluants et/ou dans des états de fonctionnement choisis (par exemple pour la charge partielle stationnaire), on n'alimente pas tout les cylindres. On peut ainsi prévoir de n'activer tous les cylindres que pour un certain souhait de puissance du conducteur alors qu'en mode stationnaire ou dans la plage des faibles charges, on n'active qu'un nombre prédéterminé de cy- lindres du moteur à combustion interne. Ces valeurs de base correspondantes sont utilisées par les programmes du bloc de programmes 36 pour déterminer les grandeurs de commande à partir de la valeur de consigne du couple. Des exemples de calcul de l'alimentation en carburant et de l'angle d'allumage à régler sont connus selon l'état de la technique cité dans le préambule. Ces calculs reposent sur un modèle de couple et se décrivant comme suit: Mi = KFmiopt(Nmot, Tl)*etazw(AZW)*etalam(X)*etared(X) (1) Dans cette formule, Mi représente le couple in- duit (couple à haute pression) du moteur à combustion in- terne, Kfmiopt représente le couple optimum (couple à haute pression pour un angle d'allumage optimum), X=I et utilisa- tion de tous les cylindres en fonction de la vitesse de rota- tion et de la charge (champ de caractéristiques, etazw représente le rendement de l'angle d'allumage en fonction de5 l'intervalle entre l'angle d'allumage et l'angle d'allumage optimum, etalam représente le rendement lambda en fonction de la composition des gaz d'échappement (=1 pour X=1) et etared représente le rendement des cylindres activés (=1, lorsque tous les cylindres sont activés). Les rendements correspon- dants à partir des grandeurs de base sont appelés etazwbase, etalambase et etaredbase. La détermination de la valeur de remplissage de consigne et ainsi le réglage de l'alimentation en air du mo- teur thermique à partir de la valeur de consigne du couple Micons selon la solution de l'invention est représentée à la figure 2. Cette figure montre le détail du bloc 36 de la figure 1 pour déterminer la valeur de consigne du remplis- sage. Le bloc de programmes 36 reçoit ainsi la valeur de con- signe du couple Micons, les grandeurs de base de l'angle d'allumage (zwbase), de la composition du mélange (X-base) et/ou le nombre de cylindres à inactiver (redbase) ainsi qu'au moins la vitesse de rotation comme autre grandeur de fonctionnement. Les grandeurs de base sont transmises aux courbes caractéristiques 100, 102, 104. Ces courbes caracté- ristiques de rendement transforment la différence entre ces valeurs de base et la valeur optimale (angle d'allumage opti- mum, mélange stoechiométrique et utilisation de tous les cy- lindres) en une valeur de correction de couple (rendement) duquel le couple diffère du couple optimum (rendement le plus élevé) pour la valeur de base correspondante. Ces courbes ca- ractéristiques de rendement sont calculées ou déterminées de manière expérimentale pour les différentes grandeurs et les différents moteurs thermiques. Les valeurs de correction de couple obtenues de cette manière etazwbase, etalambase et/ou etaredbase sont prises en compte aux points de division successifs 106, 108, pour le calcul du couple de consigne en une valeur de consigne de remplissage. Ainsi en un premier point de divi- sion 106, on forme le rapport entre le couple de consigne fourni et la valeur de correction de couple etazwbase; ce quotient est divisé dans le point de division 108 par la va- leur de correction du couple etalambase; le résultat est di- visé au point de division 110 par la valeur de correction etaredbase. Le couple de consigne Miconsk corrigé de cette manière est appliqué à un champ de caractéristiques 112. Ce champs de caractéristiques reçoit en outre au moins la vi- tesse de rotation du moteur. Il s'agit du champ de caracté- ristiques inverse de celui à l'aide duquel à partir de la vitesse de rotation du moteur et du remplissage détectés on a déterminé le couple optimum du moteur à combustion interne. A partir des grandeurs ainsi formées, à l'aide du champ de ca- ractéristiques, on fournit une valeur de consigne rlconl qui représente le remplissage de consigne déduit du couple de consigne. En réglant ce remplissage de consigne à l'aide du volet d'étranglement, le moteur à combustion interne fournit le couple de consigne Micons. La formule utilisée pour déterminer la valeur de remplissage de consigne se résume comme suit: rlcons=f[ Micons/etazwbase*etalambase*etaredbase), Nmot] (2) La valeur de consigne de remplissage rlsoll est appliquée à un étage de sélection de valeur maximale 114. Ce- lui-ci reçoit en outre une valeur de remplissage minimale rlmin obtenue suivant l'état de fonctionnement à partir des différentes caractéristiques 116 et 118 en fonction au moins de la vitesse de rotation du moteur. Cette valeur de remplis- sage minimale est choisie en mode de poussée avec le circuit de coupure de carburant pour avoir le couple de frein moteur le plus grand possible alors qu'en mode de fonctionnement normal, sans coupure de carburant, il est choisi pour mainte- nir le fonctionnement du moteur thermique aux vitesses de ro- tation faibles. La plus grande des deux valeurs rlmin et rlconsi est transmise comme valeur de consigne de remplissage rlcons.. Cette valeur de consigne est convertie dans le cas d'une régulation 116 en une valeur de consigne de réglage du volet d'étranglement qui grâce à un actionnement correspon- dant règle le volet d'étranglement par la ligne de sortie 12 de l'unité de commande. La présentation de la figure 2 a été choisie pour des raisons de simplification. L'invention n'est ni limitée à la succession des références aux valeurs de correction, ni à l'opération mathématique concrète de la division. Le champ de caractéristiques f à la base de la détermination du remplis- sage de consigne sous forme inverse, est également utilisé pour déterminer le couple du moteur à combustion interne sui- vant l'état de la technique (voir l'équation 1, Kfmiopt). Le couple Mi est le couple haute pression, c'est- à-dire le couple fourni par le moteur thermique pour une com- bustion en phase de haute pression. Selon un exemple de réa- lisation avantageux, le moteur thermique fonctionne toujours en activant tous les cylindres ou seulement avec un mélange stoechiométrique. Dans ces cas, on n'utilise pas la valeur de correction correspondante. Selon l'exemple de réalisation préférentiel, l'unité de commande 10 comprend au moins un micro-ordinateur exécutant les calculs décrits ci-dessus dans le cadre de pro- grammes. La figure 3 donne un ordinogramme comme exemple de réalisation d'un tel programme. Cet ordinogramme est démarré à des intervalles de temps prédéterminés par exemple quelque millisecondes. Au cours de la première étape 200, on introduit les grandeurs Micons, Nmot, la charge du moteur rl ainsi que le cas échéant d'autres paramètres de fonctionnement. Dans l'étape 202 sui- vante, on forme d'angle d'allumage de base zwbase à partir d'un champ de caractéristiques prédéterminé en utilisant la vitesse de rotation du moteur et la charge; la valeur de base de la composition du mélange et/ou le nombre de cylin- dres à inactiver sont définis suivant le mode de fonctionne- ment ou en fonction du comportement du conducteur. Puis dans l'étape 204, on définit les valeurs de correction du couple etazwbase, etalambase et/ou etaredbase à partir des courbes de rendement prédéterminées. Dans l'étape d'interrogation suivante 206, on vérifie si l'alimentation en carburant a été coupée en mode de poussée. Si cela n'est pas le cas, selon l'étape 208, on définit le remplissage minimum rlmin sur la base d'une première courbe caractéristique fl en fonction de la vitesse de rotation du moteur; au cas con- traire, selon l'étape 210, on procède avec une seconde courbe caractéristique f2. Dans l'étape 212 faisant suite aux étapes 208 ou 210, on forme le produit P à partir des valeurs de correction du couple. Dans l'étape 216 suivante, on définit le quotient du couple de consigne et du produit des valeurs de correction. Ce quotient est converti dans l'étape suivante 216 avec la vitesse de rotation du moteur à l'aide d'un champ de caractéristiques, prédéterminé pour donner une valeur de consigne de remplissage rlconsl. Dans l'étape 218 suivante, on détermine alors la valeur maximale à partir de la valeur de consigne de remplissage et de la valeur de remplissage mi- nimale et on les fixe comme remplissage de consigne. Dans l'étape 220 suivant, à partir de cette valeur de remplissage de consigne ainsi que d'autres paramètres de fonctionnement, sur la base d'au moins un circuit de régulation, on calcule et on fournit le signal de commande X du volet d'étranglement. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne d'un véhicule selon lequel on prédétermine une valeur de consigne du couple que doit fournir le moteur, cette valeur de consi- gne étant convertie en une valeur de consigne du remplissage du moteur à combustion interne et cette valeur de consigne de remplissage règle l'alimentation en d'air du moteur à combus- tion interne dans le sens de rapprochement entre le remplis- sage réel et le couple réel à la valeur de consigne, le calcul de la valeur de consigne du remplissage à partir de la valeur de consigne du couple tenant compte d'au moins un réglage de l'angle d'allumage du moteur à combustion interne, caractérisé en ce que pour le calcul de la valeur de remplissage de consigne à par- tir de la valeur de consigne du couple, on tient compte en outre du réglage de la composition du mélange et/ou du nombre de cylindres à inactiver. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on forme des grandeurs de base de l'angle d'allumage, la com- position du mélange et/ou du nombre de cylindres activés, ces grandeurs de base étant des grandeurs qui seraient réglées selon le point de fonctionnement actuel du moteur à combus- tion interne si aucune intervention externe, ni aucune limi- tation n'était active. 3 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu' à partir de la déviation des grandeurs de base par rapport aux grandeurs optimales, pour lesquelles le moteur à combus- tion interne présente le rendement le plus élevé, on déter- mine des valeurs de correction du couple de consigne à partir des indications de courbe caractéristiques de rendement, pré- déterminées. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu' à partir des grandeurs de base, on forme des valeurs de cor- rection de couple ou de leur rendement et à partir de ces va- leurs on corrige le couple de consigne. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en qu' à partir d'un champ de caractéristiques prédéterminé et en fonction de la valeur corrigée du couple de consigne et de la vitesse de rotation du moteur, on définit la valeur de consi- gne de remplissage. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu' on détermine une valeur de remplissage minimale en fonction de la vitesse de rotation du moteur. 7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que lorsque l'alimentation en carburant est coupé, en mode de poussée, on prédétermine une autre valeur de remplissage mi- nimale qu'à l'extérieur de cet état de fonctionnement. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu' on sélectionne la valeur de consigne de remplissage à partir de la valeur de remplissage minimale et de la valeur de con- signe calculée du remplissage. 9 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu' on règle l'alimentation en air du moteur à combustion interne suivant l'indication de la valeur de consigne de remplissage. ) Dispositif de commande d'un moteur à combustion interne d'un véhicule comprenant une unité de commande qui détermine une valeur de consigne du couple du moteur, transforme cette valeur de consigne au moins en tenant compte d'un réglage d'angle d'allumage du moteur à combustion interne en une va- leur de consigne de remplissage et influence cette valeur de10 consigne de remplissage par l'alimentation en air dans le sens d'un réglage de la valeur de consigne du couple, caractérisé en ce que pour le calcul de la valeur de consigne de remplissage, l'unité de commande tient compte en outre d'un réglage du mé- lange et/ou du nombre de cylindres à inactiver.