Brevet FR2766873A1 — publié le 19990205

L'invention concerne un dispositif de commande de moteur à combustion interne, comprenant un capteur de pression situé dans une ligne d'admission et servant à détecter une pression d'admission, un débitmètre d'air servant à détecter un débit massique d'air, et un dispositif de suralimentation auquel un organe de réglage est associé. Un tel dispositif de commande de moteur à combustion interne est connu par DE 43 44 960 Al. Le moteur à combustion interne, ci-après également appelé plus simplement "moteur", comprend une ligne d'admission comportant un capteur de pression, qui détecte une pression d'admission, et un débitmètre d'air qui détecte un débit massique d'air. Un dispositif de suralimentation comprend un compresseur, une turbine et une valve de dérivation située dans un tuyau de dérivation qui contourne la turbine. Il est prévu un régulateur dont la grandeur de régulation est la pression d'admission et dont la grandeur de réglage est un signal servant à commander la valve de dérivation. Toutefois, la pression d'admission ne varie qu'après un temps de retard important à la suite du moment o une influence s'est exercée sur la valve de dérivation. Il en résulte que, précisément dans le fonctionnement non régulier du moteur, le régulateur présente une mauvaise qualité de régulation. L'invention a pour but de fournir un dispositif de commande de moteur à combustion interne qui règle une pression d'admission d'une manière rapide et précise même en fonctionnement non régulier du moteur. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif, du type générique défini en introduction, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de régulation en cascade comprenant un premier régulateur, dont la grandeur de régulation est la pression d'admission et dont la grandeur de réglage est le débit massique d'air, et un deuxième régulateur dont la grandeur de régulation est le débit massique d'air et dont la grandeur de réglage agit sur l'organe de réglage. Cet organe de réglage est associé à un dispositif de suralimentation. Le deuxième régulateur compense rapidement des écarts de débit massique d'air, de sorte que les écarts de régulation du premier régulateur sont réduits. Le dispositif de commande de moteur conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - la grandeur de réglage du deuxième régulateur est une pression de gaz d'échappement et le dispositif de régulation en cascade comporte un troisième régulateur dont la grandeur de régulation est la pression de gaz d'échappement et dont la grandeur de réglage agit sur l'organe de réglage, - le premier régulateur est un régulateur proportionnel et par intégration, - le deuxième régulateur est un régulateur proportionnel, - une valeur de consigne de la pression d'admission est déterminée en fonction d'une position d'une pédale d'accélérateur et de la vitesse de rotation, - la pression d'admission est déterminée en outre en fonction de la température d'air d'admission, - l'organe de réglage est un organe servant à régler la variation de la configuration géométrique d'une turbine située dans le dispositif de suralimentation, - l'organe de réglage est une valve de dérivation située dans un tuyau de dérivation. Des exemples de mise en oeuvre de l'invention sont exposés ci-après en regard des dessins schématiques. On voit: à la figure 1, un moteur à combustion interne comportant un dispositif de commande, à la figure 2, un schéma-bloc d'un premier mode de réalisation du dispositif de régulation en cascade, à la figure 3, un schéma-bloc d'un second mode de réalisation du dispositif de régulation en cascade. Un moteur à combustion interne (figure 1) comprend une ligne d'admission 1, comportant un compresseur 10, et un bloc-moteur 2 qui comporte un cylindre 20 et un vilebrequin 23. Un piston 21 et une bielle 22 sont associés au cylindre 20. La bielle 22 est reliée au piston 21 et au vilebrequin 23. Il est par ailleurs prévu une culasse de cylindre 3 dans laquelle est disposé un mécanisme de soupapes, comportant au moins une soupape d'admission 30 et une soupape d'échappement 31. Il est en outre prévu, dans la culasse 3, un injecteur 33 qui est disposé de façon que soit réalisé un apport dosé de carburant directement dans la chambre du cylindre 20. C'est de préférence du diesel qui est apporté de manière dosée en tant que carburant, mais, en variante, ce peut aussi être de l'essence qui est apportée de manière dosée. Si de l'essence est utilisée en tant que carburant, une bougie d'allumage est en outre prévue dans la culasse 3. Le moteur à combustion interne est représenté à la figure 1 avec un cylindre. Il peut toutefois comporter aussi plusieurs cylindres. Le moteur comprend par ailleurs une ligne de gaz d'échappement 4, ci-après ligne d'échappement, comportant une turbine 40 qui est couplée mécaniquement au compresseur 10. Un tuyau de dérivation 41 est raccordé à la ligne de gaz d'échappement en amont et en aval de la turbine 40. Une valve de dérivation 42 est disposée dans le tuyau de dérivation 41. A la place du tuyau de dérivation comportant la valve de dérivation 42, il peut aussi être prévu un entraînement de réglage 43 au moyen duquel la configuration géométrique de la turbine 40 est réglable. Ce sont par exemple les roues à aubes de la turbine 40 qui sont réglées. En variante, le compresseur 10 peut aussi être couplé mécaniquement au vilebrequin 23. A la place de la turbine 40 et du tuyau de dérivation 41 ou de l'entraînement de réglage 43, il est alors prévu une conduite de dérivation, menant au compresseur 10, dans laquelle la valve de dérivation 42 est disposée. Il est prévu un dispositif 5 de commande du moteur à combustion interne auquel sont associés des capteurs qui détectent différentes grandeurs à mesurer et transmettent chacun la valeur de la grandeur mesurée. Le dispositif de commande 5 transmet, en fonction d'au moins une grandeur mesurée, un ou plusieurs signaux de réglage qui commandent chacun un dispositif de réglage. Les capteurs sont un capteur de position de pédale 61, qui détecte une position PV de la pédale d'accélérateur 6, un débitmètre 12, qui détecte un débit massique d'air, un capteur de pression 13, qui détecte une pression d'admission, un capteur de température 14, qui détecte une température d'air d'admission TAL, un capteur de vitesse de rotation 24, qui détecte une vitesse de rotation N du vilebrequin 23, et un autre capteur de pression 44, qui détecte la pression des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement 4. Suivant la forme de mise en oeuvre de l'invention, il peut être prévu un moins grand nombre, choisi, des capteurs indiqués, ou aussi des capteurs supplémentaires. Les grandeurs de fonctionnement comprennent les grandeurs mesurées, ainsi que des grandeurs déduites de celles-ci, telles qu'une température de gaz d'échappement, qui sont déterminées au moyen d'une relation par table caractéristique ou au moyen d'un observateur. Les dispositifs de commande comprennent chacun un entraînement de réglage et un organe de réglage. L'entraînement de réglage est un entraînement par moteur électrique, un entraînement électromagnétique, un entraînement mécanique ou un autre entraînement connu du spécialiste. Les organes de réglage sont réalisés sous forme de l'injecteur 33, de la valve de dérivation 42 ou de l'entraînement de réglage 43 servant à régler la configuration géométrique de la turbine. Le dispositif de commande est de préférence réalisé sous forme d'une commande électronique de moteur. Il peut toutefois comprendre aussi plusieurs appareils de commande qui sont reliés entre eux d'une manière électrique, par exemple au moyen d'un système de bus. La figure 2 représente un schéma-bloc d'un dispositif de régulation en cascade qui est situé dans le dispositif de commande 5. Dans un bloc 50, une valeur de consigne MAPSP de la pression d'admission est déterminée en fonction de la valeur de pédale PV, de la vitesse de rotation N et de la température d'air d'admission TAL. A cet effet, il est de préférence prévu une table caractéristique dans laquelle des valeurs de la valeur de consigne MAPSP sont rangées en mémoire en fonction de la valeur de pédale et/ou de la vitesse de rotation N et/ou de la température de l'air d'admission TAL. Un premier régulateur 51 comporte comme grandeur de régulation la pression d'admission. Ce premier régulateur 51 détermine une valeur de consigne MAFSP du débit massique d'air en fonction de la différence de la valeur de consigne MAPSP et de la valeur réelle MAPAV de la pression d'admission. Le premier régulateur 51 est de préférence réalisé sous forme d'un régulateur proportionnel et par intégration et est donc d'une part rapide et d'autre part aussi précis pour un fonctionnement régulier. Il est prévu un deuxième régulateur 52 dont la grandeur de régulation est le débit massique d'air. Ce deuxième régulateur 52 détermine un degré d'ouverture de la valve de dérivation, ou, dans une autre forme de réalisation, un angle de calage des aubes de la turbine 40, en fonction de la différence de la valeur de consigne MAFSP et de la valeur réelle MAFAV du débit massique d'air. Le deuxième régulateur 52 est de préférence réalisé sous forme d'un régulateur proportionnel ou d'un régulateur proportionnel et par dérivation. Il est prévu un modulateur 53 qui module en largeur d'impulsion un signal de tension U PWM en fonction du degré d'ouverture OG. Dans une situation de fonctionnement non régulier, la valeur réelle MAFAV du débit massique d'air varie d'abord plus rapidement que la valeur réelle MAP_AV de la pression d'admission. Le deuxième régulateur 52 peut ainsi déjà compenser plus tôt un écart de régulation, de sorte que le premier régulateur n'a plus à compenser qu'un écart de régulation plus réduit. Dans un autre exemple de réalisation (figure 3), le deuxième régulateur 52 détermine une valeur de consigne BPSP de la pression de gaz d'échappement. La grandeur de régulation d'un troisième régulateur 54 est constituée par cette pression de gaz d'échappement. Le troisième régulateur 54 détermine le degré d'ouverture OG de la valve de dérivation, ou un angle de calage des aubes de la turbine 40, en fonction de la différence de la valeur de consigne BP_SP et de la valeur réelle BP_AV de la pression de gaz d'échappement. Le troisième régulateur est de préférence réalisé sous forme d'un régulateur proportionnel ou d'un régulateur proportionnel et par dérivation. Le dispositif de régulation en cascade de la figure 3 assure une qualité de régulation particulièrement élevée, étant donné que la pression de gaz d'échappement a directement une influence sur la puissance de la turbine 40. Des tables caractéristiques sont déterminées au moyen de mesures en régime régulier effectuées sur un banc d'essai de moteur ou au moyen d'essais de conduite. L'invention n'est pas limités aux exemples de réalisation ici décrits. C'est ainsi par exemple que le dispositif de régulation en cascade peut aussi comporter d'autres régulateurs encore. En variante, les paramètres des régulateurs 51, 52, 54 peuvent aussi dépendre de la vitesse de rotation N. Si le moteur comporte un dispositif de suralimentation dont le compresseur est couplé mécaniquement au vilebrequin 23, la grandeur de régulation du deuxième ou du troisième régulateur 52, 54 est alors de préférence la vitesse de rotation N. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de moteur à combustion interne, comprenant - un capteur de pression (13) situé dans une ligne d'admission (1) et servant à détecter une pression d'admission, - un débitmètre d'air (12) servant à détecter un débit massique d'air, et - un dispositif de suralimentation auquel un organe de réglage est associé, caractérisé - en ce qu'il comporte un dispositif de régulation en cascade comprenant un premier régulateur (51), dont la grandeur de régulation est la pression d'admission et dont la grandeur de réglage est le débit massique d'air, et un deuxième régulateur (52) dont la grandeur de régulation est le débit massique d'air et dont la grandeur de réglage agit sur l'organe de réglage. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur de réglage du deuxième régulateur (52) est une pression de gaz d'échappement et en ce que le dispositif de régulation en cascade comporte un troisième régulateur (54) dont la grandeur de régulation est la pression de gaz d'échappement et dont la grandeur de réglage agit sur l'organe de réglage. 3. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier régulateur (51) est un régulateur proportionnel et par intégration. 4. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième régulateur (52) est un régulateur proportionnel. 5. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une valeur de consigne (MAP_SP) de la pression d'admission est déterminée en fonction d'une position (PV) d'une pédale d'accélérateur et de la vitesse de rotation (N). 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la pression d'admission est déterminée en outre en fonction de la température d'air d'admission (TAL). 7. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de réglage est un organe servant à régler la variation de la configuration géométrique d'une turbine située dans le dispositif de suralimentation. 8. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'organe de réglage est une valve de dérivation (42) située dans un tuyau de dérivation (41).