Brevet FR2774425A1 — publié le 19990806

L'invention concerne un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne. Par DE 196 12 451, on connaît un procédé et un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne. Une tuyauterie d'admission et une dérivation à cette tuyauterie d'admission sont associées au moteur. Un papillon des gaz est disposé dans la tuyauterie d'admission. Une valve est disposée dans la dérivation. Des entraînements à moteur électrique sont prévus pour le papillon des gaz et la valve en tant qu'entraînement de réglage. Une valeur de consigne du couple au niveau du vilebrequin est déterminée en fonction de la position de la pédale d'accélérateur et est corrigée en fonction de valeurs pilotes qui sont déterminées par des fonctions de commande du moteur. Une valeur de consigne d'une section transversale de passage réduite située à l'endroit du papillon des gaz est déterminée en fonction de la valeur de consigne du couple. A partir de là, un signal de réglage est alors déterminé pour l'entraînement de réglage du papillon des gaz. De tels procédés et dispositifs assurent une commande précise du moteur à combustion interne. Ils rattachent toutes les grandeurs ayant une influence sur la commande au couple du vilebrequin. Ainsi, les différentes fonctions peuvent être réalisées simplement et indépendamment l'une de l'autre. Sans moyens importants d'application, elles peuvent être prévues en combinaison quelconque dans des commandes de moteur. Toutefois, l'utilisation se limitait jusqu'à présent à des moteurs à combustion interne dont le papillon des gaz est commandé par moteur électrique ("E- Gas" = papillon électrique). L'invention a pour but de perfectionner le procédé/dispositif connu de façon qu'il puisse aussi être utilisé pour un moteur à combustion interne comportant un papillon des gaz qui est couplé mécaniquement à la pédale d'accélérateur. Dans ce but, l'invention a pour objet un procédé de commande d'un moteur à combustion interne comportant: - une ligne d'admission dans laquelle un papillon des gaz est disposé dans une tuyauterie d'admission et une valve dans une dérivation à la tuyauterie d'admission, - une pédale d'accélérateur qui est couplée mécaniquement au papillon des gaz et - un capteur servant à détecter la position de pédale d'accélérateur, caractérisé en ce que: - une valeur de consigne d'un couple au niveau du vilebrequin, ou d'un arbre de sortie de force couplé mécaniquement au vilebrequin, est déterminée en fonction de la position de pédale d'accélérateur et de demandes de couple de la part de fonctions de commande du moteur à combustion interne, - une valeur de consigne d'une grandeur déterminant le débit massique dans la tuyauterie d'admission est déterminée en fonction dé la valeur de consigne du couple, - une valeur réelle de la grandeur déterminant le débit massique dans la tuyauterie d'admission est déterminée en fonction de la position de pédale d'accélérateur et - un signal de réglage servant à commander la valve est déterminé en fonction de la valeur de consigne et de la valeur réelle de la grandeur déterminant le débit massique dans la tuyauterie d'admission. Dans le même but, l'invention a pour objet un dispositif de commande d'un moteur à combustion interne comportant: - une ligne d'admission dans laquelle un papillon des gaz est disposé dans une tuyauterie d'admission et une valve dans une dérivation à la tuyauterie d'admission, - une pédale d'accélérateur qui est couplée mécaniquement au papillon des gaz et - un capteur servant à détecter la position de pédale d'accélérateur, caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens de détermination d'une valeur de consigne d'un couple au niveau du vilebrequin, ou d'un arbre de sortie de force couplé mécaniquement au vilebrequin, en fonction de la position de pédale d'accélérateur et de demandes de couple de la part de fonctions de commande du moteur à combustion interne, - des moyens de détermination d'une valeur de consigne d'une grandeur déterminant le débit massique dans la tuyauterie d'admission en fonction de la valeur de consigne du couple, - des moyens de détermination d'une valeur réelle de la grandeur déterminant le débit massique dans la tuyauterie d'admission en fonction de la position de pédale d'accélérateur et - des moyens de détermination d'un signal de réglage servant à commander la valve en fonction de la valeur de consigne et de la valeur réelle de la grandeur déterminant le débit massique dans la tuyauterie d'admission. Cette solution se caractérise par le fait qu'elle assure une commande précise d'un moteur à combustion interne comportant un papillon des gaz accouplé mécaniquement à la pédale d'accélérateur. Elle permet que des commandes prévues pour des moteurs à papillon des gaz actionné par moteur électrique soient utilisables, avec de faibles moyens d'adaptation, également pour des moteurs moins chers comportant des papillons des gaz accouplés mécaniquement à la pédale d'accélérateur. Elle assure en outre une commande confortable du moteur. Le procédé conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - la grandeur déterminant le débit massique dans la tuyauterie d'admission est la section transversale de passage réduite située à l'endroit du papillon des gaz, - une seconde section transversale de passage réduite est déterminée à l'endroit de la valve, plus précisément à partir de la différence entre la valeur de consigne et la valeur réelle de la section transversale de passage réduite, et une valeur d'adaptation est déterminée lorsque la seconde section transversale de passage réduite remplit une condition préfixée, - la condition préfixée est remplie lorsque la valeur de la section transversale d'écoulement réduite est, plus longtemps qu'une durée préfixée, inférieure à une valeur minimale préfixée, - la valeur d'adaptation est initialisée avec une valeur neutre et est modifiée pas-à-pas, lorsque la condition préfixée est remplie, jusqu'à ce que la seconde section transversale d'écoulement réduite soit supérieure à la valeur minimale, - le capteur servant à détecter la position de pédale d'accélérateur est un capteur qui détecte un degré d'ouverture du papillon des gaz. Le dispositif conforme à l'invention peut aussi présenter la particularité suivante: - le capteur servant à détecter la position de pédale d'accélérateur est un capteur qui détecte un degré d'ouverture du papillon des gaz. Un exemple de mise en oeuvre de l'invention est exposé ci-après en détail en regard des dessins schématiques. On voit: à la figure 1, un moteur à combustion interne comportant un dispositif de commande et, à la figure 2, un schéma-bloc du dispositif de commande. Un moteur à combustion interne (figure 1) comprend une ligne d'admission 1 comportant une tuyauterie d'admission , dans laquelle un papillon des gaz 11 est disposé, et une dérivation 12 dans laquelle une valve 13 est disposée. Un injecteur 14 servant à l'apport dosé de carburant est disposé dans la ligne d'admission 1. Le moteur comprend en outre 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 prévu une tête de culasse 3 dans laquelle un mécanisme de valve comportant au moins une valve d'admission 30 et une valve d'échappement 31 est disposé. Une bougie d'allumage 32 est en outre montée dans la tête de culasse 3. Si le moteur à combustion interne est réalisé sous forme de moteur à auto-allumage, il n'est pas prévu de bougie d'allumage 32 et, à la place de celle-ci, il est prévu un injecteur ou éventuellement une pompe d'injection et une buse d'injection. Le moteur est représenté à la figure 1 avec un seul cylindre 20. Il peut toutefois comporter aussi plusieurs cylindres. Il est prévu une ligne d'échappement 4 dans laquelle un catalyseur 40 et une sonde à oxygène 41 sont disposés. Des capteurs, qui détectent différentes grandeurs de mesure et déterminent chacun la valeur de mesure d'une grandeur respective, sont associés à un dispositif 5 de commande du moteur à combustion interne. Le dispositif de commande 5 établit, en fonction d'au moins une grandeur de mesure, des signaux de réglage qui commandent un ou plusieurs appareils de réglage. Les capteurs sont un capteur de pédale d'accélérateur 61, qui détecte la position PV de la pédale d'accélérateur 6, un débitmètre massique d'air 15, qui détermine une valeur de mesure MAFMES du débit massique d'air et/ou un capteur de pression de tuyauterie d'admission 16, qui détecte une pression de tuyauterie d'admission MAP, un capteur de température 17, qui détecte une température d'air d'admission, un capteur de vitesse de rotation 24, qui détecte une vitesse de rotation N du vilebrequin 23, et la sonde à oxygène 41 qui détecte l'oxygène résiduel des gaz d'échappement et qui associe à celui-ci un coefficient d'air. En fonction de la forme de réalisation, il peut exister un nombre moins élevé quelconque des capteurs indiqués ou aussi des capteurs supplémentaires. C'est ainsi que, dans une forme de réalisation, à la place du capteur de pédale d'accélérateur 61, il est prévu un détecteur de position de papillon des gaz. La valeur de mesure de ce détecteur de position de papillon des gaz représente la position de pédale d'accélérateur, étant donné que la pédale d'accélérateur est couplée mécaniquement au papillon des gaz. Il est de préférence aussi prévu un dispositif de surveillance qui contient un modèle matériel de la ligne d'admission et calcule les valeurs estimées du débit massique d'air dans la zone du débitmètre d'air 15, du débit massique dans le cylindre 20, de la pression de tuyauterie d'admission et de la pression ambiante. Les appareils de réglage comprennent chacun un entraînement de réglage et un organe de réglage. L'entraînement de réglage est un entraînement à moteur électrique, un entraînement électromagnétique ou un autre entraînement connu du spécialiste. Les organes de réglage sont réalisés sous la forme de la valve 13, de l'injecteur 14 ou de la bougie d'allumage 32. En ce qui concerne les appareils de réglage, on se réfère ci-après pour chacun à l'organe de réglage associé. Le dispositif de commande 5 est de préférence réalisé sous forme d'une commande électronique de moteur. Il peut toutefois comprendre aussi plusieurs appareils de commande qui sont reliés électriquement entre eux, comme par exemple au moyen d'un système de bus. La figure 2 représente un schéma-bloc de la forme préférée de réalisation du dispositif de commande 5. Dans une table caractéristique KF1, un facteur de couple TQ_FAC est déterminé en fonction de la position de pédale d'accélérateur PV et de la vitesse de rotation N. Dans un multiplicateur Ml, le facteur de couple TQFAC est multiplié par un facteur d'adaptation AD_FAC. Ce facteur d'adaptation AD_FAC est décrit ci-après en détail. Dans un bloc B1, une valeur de consigne TQ_SP du couple désiré sur le vilebrequin 23 est déterminée en fonction du facteur de couple corrigé TQ_FAC_COR, déterminé dans le multiplicateur Ml, et de valeurs estimées pour le couple minimal et le couple maximal disponibles sur le vilebrequin. Dans ce bloc B1, il peut aussi être prévu une fonction d'amortissement de saut de charge qui filtre la valeur de consigne TQ_SP du couple désiré de façon qu'il ne se présente aucune variation soudaine importante du couple qui puisse se faire ressentir sous forme de sauts de charge désagréables pour le conducteur. -7 Dans un bloc B2, il est déterminé une valeur de consigne TQFSP d'un couple à réglage rapide et une valeur de consigne TQMAF_SP du couple à réglage en fonction de la charge. Outre la valeur de consigne TQ_SP du couple désiré par le conducteur, il est aussi tenu compte chaque fois de demandes de couple de la part de fonctions de commande du moteur. De telles fonctions de commande sont par exemple une régulation de ralenti, une régulation antiglissement, une régulation de couple en coupure de traction du moteur, une limitation de vitesse, une fonction de chauffage de catalyseur ou une fonction de protection de catalyseur. Dans un bloc B3, des signaux d'angle d'allumage IGA, des signaux de durée d'injection TI et/ou un signal de coupure de cylindre SCC, appropriés, sont déterminés, et les entraînements de réglage associés aux organes de réglage correspondants sont commandés, en fonction de la valeur de consigne TQF_SP du couple à réglage rapide. Dans un bloc B4, une valeur de consigne AREDSP d'une section transversale de passage réduite à l'endroit du papillon des gaz 11 est déterminée au moyen d'un modèle de la ligne d'admission. Dans un bloc BS, une valeur réelle AREDAV de la section transversale de passage réduite à l'endroit du papillon des gaz 11 est déterminée en fonction de la position de pédale d'accélérateur PV. Le calcul s'effectue dans le bloc B5 en fonction de valeurs de table caractéristique conservées en mémoire. La position de pédale d'accélérateur PV est proportionnelle au degré d'ouverture du papillon des gaz, étant donné que la pédale d'accélérateur est couplée mécaniquement à ce papillon des gaz. Il est ainsi possible d'une manière simple de déterminer la valeur réelle AREDAV de la section transversale de passage réduite à l'endroit du papillon des gaz 11. La différence de la valeur de consigne ARED SP et de la valeur réelle AREDAV de la section transversale de passage réduite à l'endroit du papillon des gaz est formée dans un sommateur S1. Dans un bloc B6, une valeur de correction DARED est déterminée en fonction de la valeur de mesure MAFMES et d'une valeur estimée MAF_MOD du débit massique d'air. Cela permet de corriger des imprécisions du modèle de la ligne d'admission. La différence de la grandeur de sortie du sommateur Sl et de la valeur de correction DARED est associée dans le sommateur S2 à une valeur de consigne AREDVSP de la section transversale de passage réduite à l'endroit de la valve située dans la dérivation 12. Une limitation de la valeur de consigne AREDVSP à une valeur minimale préfixée MW (par exemple zéro) est alors effectuée dans un bloc B7. Le signal de réglage V destiné à la valve 13 est alors déterminé dans un bloc B8 à partir d'une courbe caractéristique ou d'une table caractéristique KF2. Ainsi, la valeur de consigne TQ_MAF_SP peut être réglée au moyen de la valve 13 indépendamment du degré d'ouverture du papillon des gaz. Dans un bloc B9, il est vérifié si la valeur de consigne AREDV_SP de la section transversale de passage réduite à l'endroit de la valve 13 située dans la dérivation 12 est ou non inférieure à la valeur minimale MW. Si tel est le cas, un compteur situé dans le bloc Bil est alors incrémenté. Dans le bloc BO10, il est vérifié si la valeur de consigne AREDVSP est ou non supérieure ou égale à la valeur minimale. Si tel est le cas, le compteur situé dans le bloc Bll est alors ramené à une valeur d'initialisation. Dans un bloc B12, il est vérifié si le compteur du bloc Bl1 est ou non supérieur à une valeur qui correspond à une durée préfixée TD. Si tel est le cas, le facteur d'adaptation AD_FAC est alors augmenté d'une valeur delta A dans un bloc B13. Toutefois, les blocs B9 à B13 ne sont de préférence mis en oeuvre que lorsqu'aucune demande de couple des autres fonctions de commande n'est présente. Le facteur d'adaptation AD_FAC est conservé en mémoire à demeure et est de nouveau disponible, même après la mise à l'arrêt du moteur, lors d'une nouvelle mise en marche de celui-ci. Le facteur d'adaptation permet d'obtenir une correction d'erreurs du modèle et on a ainsi l'assurance qu'en régime stationnaire du moteur, aucun décalage de l'angle d'allumage n'a lieu à partir de la position optimale d'angle d'allumage préfixée et les émissions sont ainsi abaissées. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit. C'est ainsi par exemple que, outre la section transversale de passage réduite, le degré d'ouverture du papillon des gaz 11 peut aussi être la grandeur déterminant le débit massique dans la tuyauterie d'admission. REVEND I CATIONS 1. Procédé de commande d'un moteur à combustion interne comportant: - une ligne d'admission (1) dans laquelle un papillon des gaz (11) est disposé dans une tuyauterie d'admission (10) et une valve (13) dans une dérivation (12) à la tuyauterie d'admission (10), - une pédale d'accélérateur (6) qui est couplée mécaniquement au papillon des gaz (11) et - un capteur (61) servant à détecter la position de pédale d'accélérateur (PV), caractérisé en ce que: - une valeur de consigne d'un couple au niveau du vilebrequin (23), ou d'un arbre de sortie de force couplé mécaniquement au vilebrequin (23), est déterminée en fonction de la position de pédale d'accélérateur (PV) et de demandes de couple de la part de fonctions de commande du moteur à combustion interne, - une valeur de consigne d'une grandeur déterminant le débit massique dans la tuyauterie d'admission est déterminée en fonction de la valeur de consigne du couple, - une valeur réelle de la grandeur déterminant le débit massique dans la tuyauterie d'admission est déterminée en fonction de la position de pédale d'accélérateur (PV) et - un signal de réglage (V) servant à commander la valve (13) est déterminé en fonction de la valeur de consigne et de la valeur réelle de la grandeur déterminant le débit massique dans la tuyauterie d'admission. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur déterminant le débit massique dans la tuyauterie d'admission est la section transversale de passage réduite située à l'endroit du papillon des gaz. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'une seconde section transversale de passage réduite est déterminée à l'endroit de la valve, plus précisément à partir de la différence entre la valeur de consigne (ARED_SP) et la valeur réelle (AREDAV) de la section transversale de passage réduite et en ce qu'une valeur d'adaptation est déterminée lorsque la seconde section transversale de passage réduite remplit une condition préfixée. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la condition préfixée est remplie lorsque la valeur de la section transversale d'écoulement réduite est, plus longtemps qu'une durée préfixée (TD), inférieure à une valeur minimale (MW) préfixée. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la valeur d'adaptation est initialisée avec une valeur neutre et est modifiée pasà-pas, lorsque la condition préfixée est remplie, jusqu'à ce que la seconde section transversale d'écoulement réduite soit supérieure à la valeur minimale (MW). 6. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le capteur (61) servant à détecter la position de pédale d'accélérateur (PV) est un capteur qui détecte un degré d'ouverture du papillon des gaz. 7. Dispositif de commande d'un moteur à combustion interne comportant: une ligne d'admission (1) dans laquelle un papillon des gaz (11) est disposé dans une tuyauterie d'admission (10) et une valve (13) dans une dérivation (12) à la tuyauterie d'admission (10), - une pédale d'accélérateur (6) qui est couplée mécaniquement au papillon des gaz (11) et - un capteur (61) servant à détecter la position de pédale d'accélérateur (PV), caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens de détermination d'une valeur de consigne d'un couple au niveau du vilebrequin (23), ou d'un arbre de sortie de force couplé mécaniquement au vilebrequin (23), en fonction de la position de pédale d'accélérateur (PV) et de demandes de couple de la part de fonctions de commande du moteur à combustion interne, - des moyens de détermination d'une valeur de consigne d'une grandeur déterminant le débit massique dans la tuyauterie d'admission en fonction de la valeur de consigne du couple, - des moyens de détermination d'une valeur réelle de la grandeur déterminant le débit massique dans la tuyauterie d'admission en fonction de la position de pédale d'accélérateur (PV) et - des moyens de détermination d'un signal de réglage (V) servant à commander la valve (13) en fonction de la valeur de consigne et de la valeur réelle de la grandeur déterminant le débit massique dans la tuyauterie d'admission. 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le capteur (61) servant à détecter la position de pédale d'accélérateur (PV) est un capteur qui détecte un degré d'ouverture du papillon des gaz.