Brevet FR2772080A1 — publié le 19990611

La présente invention concerne un procédé de commande d'un moteur à combustion interne destiné à compenser des oscillations dues à des àcoups, du type qui, en étant couplé à une ligne d'entraînement d'un véhicule automobile, constitue un système de transfert qui peut être excité par des modifications de la quantité d'alimentation de carburant, de manière à faire l'objet d'oscillations à basse fréquence dues à des à-coups, lesquelles sont prédéfinies par la fonction de transfert du système de transfert, et sont compensées en corrigeant l'alimentation en carburant, à l'aide d'un organe de transfert. Un moteur à combustion interne constitue, par son couplage avec une ligne d'entraînement d'un véhicule automobile, un système de transfert qui, lorsqu'il se présente des influences perturbatrices, peut être excité de manière à faire l'objet d'oscillations plus ou moins amorties. Les influences perturbatrices sont, par exemple, une saute brutale de la quantité de carburant pendant le dosage du carburant envoyé au moteur à combustion interne, ou une saute brutale du couple, due à une cause extérieure, par exemple un nid-de-poule dans la voie de circulation. Les oscillations peuvent se manifester par des variations de la vitesse de rotation et sont d'habitude situées entre 1 et 15 Hz. On les désigne par des à-coups ou par des oscillations dues à des à-coups. Par DE 195 37 787 Al, on connait un procédé de compensation d'oscillations dues à des à-coups. Dans ce cas, le signal représentant le souhait du conducteur est filtré au moyen d'un organe de transfert. Les paramètres de l'organe de transfert, et avec lui, le comportement de transfert de ce dernier, sont, lorsque le moteur à combustion interne est en marche, modifiés en tenant compte de paramètres de fonctionnement. De plus, on utilise une régulation en cascade de la vitesse de rotation pour le fonctionnement non- stationnaire, ce qui conduit à un nombre important de paramètres d'application. Le but de l'invention est de proposer un procédé de commande d'un moteur à combustion interne du type indiqué au début, qui compense le plus largement possible les oscillations dues à des à-coups. Ce problème est résolu selon l'invention dans un procédé du type décrit ci-dessus, qui est caractérisé en ce que la fonction de transfert de l'organe de transfert est inverse de la fonction de transfert du système de transfert, et, dans la représentation de la fréquence, est une fonction fractionnaire rationnelle, le numérateur de la fonction fractionnaire rationnelle étant égal au dénominateur de la fonction de transfert du système de transfert, et un amortissement des oscillations dues à des à-coups étant obtenu par le choix d'une constante de temps et d'une constante d'amortissement au numérateur de la fonction de transfert inverse, et un amortissement des à- coups de charge étant obtenu par le choix d'une constante de temps et d'une constante d'amortissement au dénominateur de la fonction de transfert inverse. De façon avantageuse, l'invention prévoit que la fonction de transfert du système de transfert est un système du deuxième ordre comportant un pôle conjugué complexe (élément PD2T2). Dans le cas o on prévoit une rétroaction par la vitesse de rotation, pour calculer la quantité de carburant à alimenter, l'invention propose avantageusement de disposer, dans la branche de rétroaction, un filtre passe-bande, ou un filtre passe-bas, destinés à supprimer la zone de fréquence des oscillations dues à des à-coups. Selon l'invention, un organe de transfert, dont la fonction de transfert est inverse de la fonction de transfert du système de transfert, est branché en amont du système de transfert, susceptible d'osciller et composé de l'alimentation de carburant, du moteur à combustion interne et de la ligne d'entraînement. La fonction de transfert du système de transfert susceptible d'osciller est représentée par un système du deuxième ordre, avec un pôle complexe conjugué. La fonction de transfert inverse, de l'organe de transfert monté en série en amont, est ajustée, en ce qui concerne ses paramètres de constantes de temps et d'amortissement, aux paramètres déterminés du système de transfert susceptible d'osciller et composé de l'alimentation en carburant, du moteur à combustion interne et de la ligne d'entraînement. De cette manière, les pôles du système de transfert sont compensés et l'excitation des oscillations est empêchée le plus largement possible. L'organe de transfert connecté en amont, se comportant de façon inverse à la fonction de transfert du système de transfert, empêche que la zone de fréquence critique soit excitée. Pour établir la fonction rationnelle fractionnaire de l'organe de transfert, des paramètres supplémentaires sont nécessaires au dénominateur. De façon étonnante, on a constaté qu'à l'aide de ces paramètres, on peut réaliser un amortissement des à-coups de charge. Suivant le choix des paramètres figurant au dénominateur de la fonction fractionnaire rationnelle, cet amortissement des à-coups de charge est particulièrement efficace et ce pour un amortissement égal des oscillations dues aux à-coups. Un autre problème dans le cas d'oscillations dues à des à-coups est constituée par le fait que, apparemment, le véhicule automobile se comporte autrement en cas d'accélérations, qu'en cas de ralentissements. La raison en est due à la rétroaction par la vitesse de rotation lors du calcul de la quantité de carburant. Des oscillations dues à des à-coups, qui viennent de se produire, sont de nouveau mises en mémoire par un champ de caractéristiques dépendant de la vitesse de rotation, à l'entrée du système de transfert. Pour empêcher cela, dans la branche de rétroaction, destinée à ramener la vitesse de rotation à l'entrée du champ de caractéristiques, il est prévu, selon l'invention, un filtre passe-bande qui supprime la zone de fréquence des oscillations dues aux à- coups. On décrira ci-après plus en détail des exemples d'exécution de l'invention, en référence aux dessins, sur lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique du déroulement du procédé; la figure 2 représente le tracé de grandeurs de signaux d'après l'état de la technique; la figure 3 représente le tracé de grandeurs de signaux d'après l'invention. Sur la figure 1, on a représenté un schéma synoptique du déroulement du procédé destiné à commander un moteur à combustion interne. Un détecteur 1, placé sur la pédale d'accélérateur, prend en compte, à partir d'une position de la pédale d'accélérateur, un souhait F du conducteur. A partir de ce souhait F du conducteur, on détermine, dans un champ de caractéristiques 2, en utilisant d'autres grandeurs décrivant l'état du moteur à combustion interne, la quantité M de carburant à envoyer à celui-ci. Cette quantité M de carburant apparait à la sortie du champ de caractéristiques 2 et est envoyée à un organe de transfert 3. L'organe de transfert 3 modifie la quantité M de carburant en fonction de sa fonction de transfert et délivre, à la sortie, le signal correspondant à la quantité compensée MK de carburant. Le signal MK est envoyé au système de transfert 4. Le système de transfert 4 est constitué de l'alimentation en carburant 5, du moteur à combustion interne 6 et de la ligne d'entraînement 7 d'un véhicule automobile et est décrit par la fonction de transfert 8. La fonction de transfert 8 indique suivant quel comportement temporel la grandeur de sortie vitesse de rotation N suit la grandeur d'entrée quantité de carburant. La vitesse de rotation N est ramenée à l'entrée du champ de caractéristiques 2 qui détermine, à partir du souhait F du conducteur, la quantité M de carburant. Le filtre passe-bande 9 disposé dans cette branche de rétroaction sera décrit plus tard. Le système de transfert 4, composé de l'alimentation en carburant 5, du moteur à combustion interne 6 et de la ligne d'entraînement 7, peut, dans des conditions extérieures déterminées, être excité pour faire l'objet d'oscillations à basse fréquence. Cette propriété d'osciller du système de transfert 4 est représentée sur la figure 2. La figure 2a représente un souhait F du conducteur, se modifiant par une saute brutale vers une valeur plus élevée. On peut voir sur la figure 2b la réponse du système de transfert 4. La vitesse de rotation croît à l'instant tO en faisant un saut, et effectue une oscillation amortie jusqu'à se stabiliser à une valeur plus haute. L'analyse de cette réponse du système de transfert 4 au saut montre que la fonction de transfert 8 peut être représentée par un système du deuxième ordre comportant un pôle complexe conjugué (élément PD2T2): fonction de transfert = ---------------------. p2T1 + 2pTlDl + 1 La constante de temps Tl et l'amortissement D1 déterminent la fonction de transfert 8 du système de transfert 4. L'oscillation de la vitesse de rotation représentée sur la figure 2b se présente, en état de marche, comme une oscillation due à des à-coups. Pour la compenser, l'organe de transfert 3 exécute la fonction de transfert inverse du système de transfert 4. Cette fonction de transfert inverse peut être représentée comme suit: p2T1 + 2pTlD1 + 1 fonction de transfert inverse = --------------------. p2T2 + 2pT2D2 + 1 Du fait du branchement en série de l'organe de transfert 3 et du système de transfert 4, les pôles de la fonction de transfert 8 sont compensés et l'excitation des oscillations dues à des à-coups est largement empêchée. Les paramètres supplémentaires figurant au dénominateur sont nécessaires pour réaliser une fonction fractionnaire rationnelle. D'une manière étonnante, on obtient que, par un choix approprié des paramètres au dénominateur, l'organe de transfert 3 exécute, de plus, un amortissement des à-coups de la charge. Cette fonction est déterminée par le choix de la constante de temps T2. La figure 3 représente l'influence de cette constante de temps T2. Sur la figure 3a, on peut voir de nouveau, à l'instant tO, une modification brutale du souhait F du conducteur vers une valeur plus élevée. La figure 3b représente le tracé du signal de sortie M_K de l'organe de transfert 3 et la figure 3c le tracé de la vitesse de rotation du système de transfert 4. La figure 3d montre le même tracé du souhait F du conducteur que la figure 3a. Sur la figure 3e, est représentée la sortie M_K d'un organe de transfert 3 qui, par rapport à l'organe de transfert de la figure 3b, présente une plus grande constante de temps T2. Comme résultat, on obtient, sur la figure 3f, que la vitesse de rotation N croît plus lentement après l'instant tO, ce qui fournit un plus grand amortissement des à-coups de charge. On attirera l'attention sur le fait qu'un amortissement identique est obtenu, indépendamment du choix de la constante de temps T2, pour des oscillations dues à des à- coups. Sur la figure 1, un filtre passe-bande 9 est connecté dans la branche dans laquelle la vitesse de rotation N est ramenée à l'entrée du champ de caractéristiques 2. Comme des oscillations qui se sont déjà produites sont de nouveau renvoyées au système de transfert 4 par le champ de caractéristiques 2, fonction de la vitesse de rotation, la capacité d'osciller du système de transfert 4 serait renforcée sans le filtre passe-bande 9. Ce dernier filtre ainsi des rétroactions dans la zone de fréquence des oscillations dues aux à-coups, et contribue ainsi à supprimer ces dernières. REVENDICATIONS l.Procédé de commande d'un moteur à combustion interne, qui, en étant couplé à une ligne d'entraînement (7) d'un véhicule automobile, constitue un système de transfert (4) qui peut être excité par des modifications de la quantité d'alimentation de carburant, de manière à faire l'objet d'oscillations à basse fréquence dues à des à-coups, lesquelles sont prédéfinies par la fonction de transfert (8) du système de transfert (4) et sont compensées en corrigeant l'alimentation en carburant à l'aide d'un organe de transfert (3), caractérisé en ce que la fonction de transfert de l'organe de transfert (3) est inverse de la fonction de transfert du système de transfert (4), et, dans la représentation de la fréquence, est une fonction fractionnaire rationnelle, le numérateur de la fonction fractionnaire rationnelle étant égal au dénominateur de la fonction de transfert du système de transfert (4), et un amortissement des oscillations dues à des à-coups étant obtenu par le choix d'une constante de temps (T1) et d'un amortissement (D1l) au numérateur de la fonction de transfert inverse (8), et un amortissement des à- coups de charge étant obtenu par le choix d'une constante de temps (T2) et d'un amortissement (D2) au dénominateur de la fonction de transfert inverse (8). 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la fonction de transfert du système de transfert est un système du deuxième ordre comportant un pôle conjugué complexe (élément PD2T2). 3. Procédé suivant la revendication 1 ou la revendication 2, avec rétroaction de la vitesse de rotation pour calculer la quantité de carburant à alimenter, caractérisé en ce que, dans la branche de rétroaction, est prévu un filtre passe-bande (9) qui supprime la zone de fréquence des oscillations dues à des à-coups. 4. Procédé suivant la revendication 1 ou la revendication 2, avec rétroaction de la vitesse de rotation pour calculer la quantité de carburant à alimenter, caractérisé en ce que, dans la branche de5 rétroaction, est disposé un filtre passe-bas (9) qui supprime la zone de fréquence des oscillations dues à des à-coups.