Brevet FR2838774A1 — publié le 20031024

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de contrôle de moteur d'un véhicule. Pour contrôler un moteur de véhicule, il est connu d'utiliser une pédale d'accélérateur en liaison mécanique avec le papillon d'un carburateur pour commander le débit d'air entrant dans le moteur. Pour différentes raisons, notamment liées aux économies de carburant, ces commandes mécaniques ont été remplacées par des commandes électriques avec lesquelles la position de la pédale d'accélérateur est captée et sert à commander un moteur électrique qui agit sur le papillon d'entrée d'air du carburateur. Dans les deux cas, le conducteur maîtrise directement le débit d'air entrant dans le moteur et, par conséquent, le couple moteur. Dans des versions plus évoluées, différents paramètres de fonctionnement du moteur, par exemple l'avance à l'allumage et l'injection, sont contrôlés selon une consigne de couple qui correspond à la position de la pédale d'accélérateur. Dans un tel dispositif, le position de la pédale d'accélérateur est interprétée par un dispositif électronique pour fournir une valeur de consigne de couple qui, selon un modèle théorique, permet le contrôle du couple du moteur. On observe qu'on ne dispose pas de capteur de couple direct sur les véhicules commerciaux, si bien que l'asservissement du couple est nécessairement en "boucle ouverte", c'est-à-dire sans vérification de la valeur réellement obtenue mais par estimation, de manière indirecte, en fonction notamment du débit d'air consommé, de la pression d'air dans le collecteur d'admission ou du rapport air / carburant utilisé. Du fait de l'imperfection du modèle théorique et des couples résistants (erreur de +/- 10 %), un tel dispositif peut provoquer des désagréments de conduite, saturations ou dispersions de réponse. La présente invention entend remédier à ces inconvénients. A cet effet, la présente invention vise un dispositif de contrôle de moteur d'un véhicule comportant une pédale d'accélérateur, caractérisé en ce qu'il comporte : - un circuit de contrôle du régime moteur en fonction univoque de la position de la pédale d'accélérateur, comportant un circuit d'interprétation de position de la pédale d'accélérateur qui fournit une consigne de régime moteur qui croît en fonction de la position de la pédale d'accélérateur, ladite consigne étant variable indépendamment de la position de la pédale d'accélérateur pour reproduire une partie des sensations habituellement ressenties par le conducteur lorsque le moteur est commandé en couple, et, - un circuit d'asservissement en boucle fermée du régime moteur. Grâce à ces dispositions, le moteur est contrôlé en régime et non en couple, ce qui permet de tenir compte de mesures précises du régime, de s'affranchir des effets d'au moins une partie des couples résistants et d'optimiser les transitoires. Du fait que le régime moteur peut être aisément mesuré, l'asservissement peut être précis, robuste et effectué avec des algorithmes simples. Selon des caractéristiques particulières, le circuit d'interprétation de position de la pédale d'accélérateur modifie la consigne de régime pour prendre en compte les variations de charge externes au véhicule. Grâce à ces dispositions, le conducteur peut ressentir les sensations habituelles de conduite. Par exemple lorsque le véhicule aborde une côte, la consigne de régime décroît et donne la sensation que le couple résistant dû à la côte provoque une variation du régime stabilisé Selon des caractéristiques particulières, le dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus comporte un circuit de génération de charges auxiliaires qui fournit un signal représentatif de charges résistantes prédéterminées internes au véhicule, le circuit d'interprétation de position de la pédale d'accélérateur ne modifiant pas le régime de consigne pour lesdites charges auxiliaires prédéterminées. Grâce à ces dispositions, on évite au conducteur les désagréments de conduite qui sont habituellement ressentis lorsque des charges internes au véhicule varient, par exemple lorsqu'un climatiseur se met en fonctionnement. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus comporte un moyen de commutation entre un mode de conduite économique et un mode de conduite sportive, la dynamique de convergence vers un régime moteur de consigne étant différente pour lesdits modes de conduite. Grâce à ces dispositions, le constructeur ou le conducteur du véhicule peuvent sélectionner un "tempérament" de comportement du véhicule. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus comporte un moyen de pondération entre un mode de fonctionnement avec modification de la consigne de régime moteur en fonction des charges externes, par le circuit d'interprétation de consigne de régime moteur et un mode de fonctionnement sans cette modification. Grâce à ces dispositions, le conducteur peut choisir s'il souhaite que le régime moteur de son véhicule change ou non en fonction de la pente de la route sur laquelle il se déplace. La présente invention vise aussi un procédé de contrôle de moteur d'un véhicule comportant une pédale d'accélérateur, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de détermination de la position de la pédale d'accélérateur, - une étape d'interprétation de position de la pédale d'accélérateur qui fournit une consigne de régime moteur qui croît en fonction de la position de la pédale d'accélérateur, ladite consigne étant variable, - une étape de détermination d'une consigne de régime correspondant, de manière univoque, avec la position de la pédale d'accélérateur, ladite consigne variant indépendamment de la position de la pédale d'accélérateur pour reproduire une partie des sensations habituellement ressenties par le conducteur lorsque le moteur est commandé en couple, et - une étape d'asservissement en boucle fermée du régime moteur en fonction de la consigne de régime. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention ; -la figure 2 représente un circuit d'estimation de charges, ou couples résistants, externes au véhicule, du dispositif illustré en figure 1. On observe, en figure 1, un générateur de signal de pédale d'accélérateur 101, qui fournit un signal représentatif de la position de la pédale d'accélérateur (non représentée) à un circuit d'interprétation de consigne de régime moteur 102 qui fournit un signal de consigne de régime moteur N cons à un contrôleur de régime moteur en boucle fermée 103. Le contrôleur de régime moteur 103 fournit une consigne de couple moteur TQ~cons au bloc de contrôle 104 qui commande des actionneurs du moteur 108 du véhicule. Un capteur de régime moteur 105 fournit un signal représentatif du régime effectif N r du moteur 108 d'une part au contrôleur de régime moteur 103 et, d'autre part, à un circuit d'estimation de charges externes 106. Un circuit de génération de signal de charges auxiliaires 107 fournit un signal L~aux représentatif des charges auxiliaires (par exemple dues au fonctionnement d'un climatiseur) au contrôleur de régime moteur 103 et au circuit d'estimation de charges externes 106. Le circuit d'estimation de charges externes 106 (voir figure 2) fournit un signal L~ext représentatif des charges externes à un circuit d'estimation de régime moteur maximum 109 qui fournit au circuit d'interprétation de consigne de régime moteur 102, un signal N~max représentatif du régime moteur maximum que le moteur peut atteindre en fonction des charges externes qui prévalent à un instant donné. Un générateur de régime minimum 110 fournit au circuit d'interprétation de consigne de régime moteur 102, un signal N min représentatif du régime minimum de fonctionnement du moteur 108, généralement appelé le "ralenti". Le régime minimum peut être variable, par exemple en fonction de la température du moteur 108. Le générateur de signal de pédale d'accélérateur 101 reçoit, en entrée, la position mécanique de la pédale d'accélérateur et fournit un signal représentatif de la position de la pédale d'accélérateur, selon des techniques connues qui ne sont pas détaillées ici Le circuit d'interprétation de consigne de régime moteur 102 reçoit, en entrée, plusieurs signaux : - le signal fourni par le générateur de signal de pédale d'accélérateur 101, - le signal N min fourni par le générateur de régime minimum 110, - le signal N~max fourni par le circuit d'estimation de régime moteur maximum 109, et - éventuellement, un signal représentatif du rapport de boîte de vitesses (non représentée). Il fournit un signal de consigne de régime moteur en fonction de ces signaux d'entrée. Dans un modèle linéaire, par exemple, le régime moteur correspondant à la consigne de régime moteur est égal à la somme du régime moteur minimum et du produit d'une part de la différence entre le régime moteur maximum et le régime moteur minimum et du signal de position de la pédale d'accélérateur, normalisé pour valoir "0" lorsque la pédale d'accélérateur est relâchée et "1" lorsqu'elle est en bout de course. Dans d'autres modèles, le régime moteur correspondant à la consigne de régime moteur est une fonction univoque du signal de position de la pédale d'accélérateur dont le graphe peut être typé en fonction du "tempérament" que l'on souhaite donner au véhicule. Le contrôleur de régime moteur en boucle fermée 103 reçoit, en entrée, plusieurs signaux : - le signal /\/~cons de consigne de régime moteur provenant du circuit d'interprétation de consigne de régime moteur 102, - le signal L aux représentatif de charges auxiliaires provenant du circuit de génération de signal de charges auxiliaires 107, et - le signal N~r représentatif du régime moteur effectif provenant d'un capteur de régime moteur 105. Le contrôleur de régime moteur 103 fournit une consigne de couple moteur TQ~cons au bloc de contrôle 104 en fonction de ces signaux d'entrée. A titre d'exemple de contraintes sur ladite fonction : la consigne de couple est d'autant plus élevée que la différence entre le régime effectif du moteur et le signal de consigne de régime moteur est élevée, en variante, la consigne de couple est d'autant plus élevée que les charges auxiliaires sont élevées. Le contrôleur de régime moteur 103 peut également recevoir une information supplémentaire (Eco) permettant de commuter entre un mode de conduite économique et un mode de conduite agressive, la dynamique de convergence vers la consigne de régime étant différente pour lesdits modes de conduite. On peut, par exemple, jouer sur le temps de réponse de l'asservissement en régime, ou encore, à temps de réponse équivalent, sur la forme de la variation de régime. La fonction d'asservissement du contrôleur de régime moteur en boucle fermée 103 est ainsi soit économe en énergie, pour optimiser les transitoires, ou plus consommatrice en énergie pour obtenir une réactivité accrue du moteur. Bien entendu cette commutation peut aussi être progressive, permettant ainsi toute une gamme de comportements intermédiaires. Le circuit de génération de signal de charges auxiliaires 107 surveille au moins une partie des charges du véhicule qui consomment suffisamment d'énergie pour affecter le régime moteur, en particulier la climatisation (A/C), et fournit un signal représentatif de la somme des charges auxiliaires supportées par le moteur. Les charges auxiliaires sont prédéterminées en fonction du type de véhicule et de ses équipements et accessoires : on définit à cet effet une liste de consommateurs de couple connus (climatisation, ouverture des fenêtres, etc. ) dont on peut surveiller la mise en action. Selon un mode de réalisation particulier, le circuit de génération de signal de charges auxiliaires 107 est relié à l'alternateur (Alt) du moteur 108 du véhicule. Les autres couples résistants, tels que ceux liés à la pente de la route, au vent ou à un attelage par exemple sont considérés comme des charges externes ou inconnues et sont évalués par le circuit d'estimation de charges externes 106 qui est constitué comme illustré en figure 2. Il comporte un circuit de modélisation de régime moteur 201, un comparateur 202 du régime théorique déterminé par le circuit de modélisation 201 et du régime mesuré par le capteur de régime 105 et un circuit d'estimation de charges inconnues 203. Le circuit de modélisation du régime 201 reçoit, en entrée, d'une part, la consigne de couple moteur TQ~cons issue du contrôleur de régime moteur 103, et d'autre part la somme du signal L~aux représentatif des charges auxiliaires supportées par le moteur, issu du circuit de génération de signal de charges auxiliaires 107 et du signal L~ext représentatif des charges externes issu du circuit d'estimation de charges inconnues 203. Le circuit de modélisation de régime 201 fournit en sortie un régime théorique que le moteur devrait atteindre en fonction des signaux d'entrée. Par exemple, le circuit de modélisation de régime 201 peut être constitué par un modèle des moments d'inertie du moteur et du véhicule ou encore comporter une table des valeurs de régime en fonction du couple de consigne et des charges appliquées établie par des essais préalables sur banc. Le circuit d'estimation de charges inconnues 203 détermine itérativement une évaluation des charges externes en fonction de la différence entre le régime théorique et le régime réel, par exemple en intégrant cette différence multipliée par un facteur constant. A l'observation de la figure 2 on comprend que le circuit d'estimation de charges externes 106 fournit un signal représentatif des charges externes qui tient compte de la consigne de couple moteur provenant du contrôleur de régime moteur en boucle fermé 103, du signal de charges auxiliaires provenant du circuit de génération de signal de charges auxiliaires 107, et du régime effectif du moteur 108, fourni par le capteur de régime moteur 105, en tenant compte de l'inertie du véhicule. Dans le mode de réalisation particulier illustré en figure 1, le circuit d'estimation de régime moteur maximum 109 reçoit, en entrée, le signal issu du circuit d'estimation de charges externes 106 et fournit un signal N max représentatif du régime moteur maximum que le moteur peut atteindre en fonction des charges externes qui sont appliquées au véhicule à l'instant considéré. Ce circuit peut être réalisé par exemple au moyen d'une table des valeurs du régime maximum obtenu sur banc d'essai en présence d'une charge appliquée variable. Cette table peut comprendre également des valeurs particulières, par exemple dans le cas où les charges externes seraient négatives (cas d'une descente prononcée ou d'un fort vent arrière) pour plafonner ou même réduire la valeur de N max. Le circuit d'estimation de régime moteur maximum 109 peut également comporter un moyen de pondération, non représenté, permettant de ne prendre en compte dans la détermination du régime maximum qu'une fraction des charges externes. On note que le circuit d'estimation de régime moteur maximum ne tient pas directement compte des charges auxiliaires. Le signal N~max représentatif du régime moteur maximum est alors fourni au circuit d'interprétation de consigne du régime moteur 102. Ainsi, dans ce dernier, la borne maximale du régime de consigne est représentative du régime maximal que peut atteindre le moteur dans les conditions actuelles De ce fait, l'interprétation de la position de la pédale d'accélérateur, et donc le régime de consigne N cons sera représentatif des conditions de charges externes subies par le véhicule et permet de rendre les sensations habituellement ressenties par les conducteurs lorsque le moteur est commandé en couple, comme dans l'art antérieur de la présente invention (une côte provoque une diminution de la consigne de régime pour reproduire la sensation habituelle selon laquelle, pour une même position de la pédale d'accélérateur, une côte provoque une baisse de régime moteur). Dans ce mode de réalisation particulier, on conserve les sensations de conduite des automobilistes en utilisant des facteurs modificatifs qui correspondent aux couples dus aux changements d'environnement du véhicule, par exemple côte, descente ou vent violent Comme on l'a vu plus haut, le moyen de pondération inclus dans le circuit d'estimation de régime moteur maximum 109 permet de faire varier l'intensité de ces sensations en fonction de la part des charges externes prise en compte. Bien entendu, le dispositif décrit ci-dessus de manière fonctionnelle peut être réalisé physiquement par tout moyen connu de l'homme du métier. Il sera néanmoins avantageusement incorporé dans un calculateur de contrôle moteur comportant au moins un microprocesseur, ses mémoires associées adaptées pour contenir les tables précitées et des instructions de programme, les fonctions des différents circuits étant mises en oeuvre par des sous programmes appropriés. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de contrôle de moteur (108) d'un véhicule comportant une pédale d'accélérateur (101), caractérisé en ce qu'il comporte : - un circuit de contrôle de régime moteur (102,103, 106,109) en fonction univoque de la position de la pédale d'accélérateur, comportant un circuit d'interprétation de position de la pédale d'accélérateur (102) qui fournit une consigne de régime moteur qui croît en fonction de la position de la pédale d'accélérateur, ladite consigne étant variable indépendamment de la position de la pédale d'accélérateur pour reproduire une partie des sensations habituellement ressenties par le conducteur lorsque le moteur est commandé en couple, et - un circuit d'asservissement en boucle fermée du régime moteur (103). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'interprétation de position de la pédale d'accélérateur (102) modifie la consigne de régime pour prendre en compte les variations de charge externes au véhicule. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'estimation de charges externes au véhicule (106) et le circuit d'interprétation de position de la pédale d'accélérateur (102) modifie la consigne de régime en fonction de l'estimation de charges externes fournie par le circuit d'estimation de charges externes. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'estimation de régime moteur maximum (109) qui estime le régime moteur maximum en fonction de l'estimation de charges externes fournie par le circuit d'estimation de charges externes (106) et en ce que le circuit d'interprétation de position de la pédale d'accélérateur (102) fournit un régime de consigne qui est fonction de la valeur maximum de régime moteur fournie par le circuit d'estimation de régime moteur. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de génération de charges auxiliaires (107) qui fournit un signal représentatif de charges résistantes prédéterminées internes au véhicule, le circuit d'interprétation de position de la pédale d'accélérateur (102) ne modifiant pas le régime de consigne pour lesdites charges auxiliaires prédéterminées. 6 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit d'estimation de régime moteur maximum (109) comporte en outre un moyen de pondération entre un mode de fonctionnement avec modification de la consigne de régime moteur en fonction des charges externes, par le circuit d'interprétation de consigne de régime moteur (102) et un mode de fonctionnement sans cette modification. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de commutation (Eco) entre un mode de conduite économique et un mode de conduite sportive, la dynamique de convergence vers la consigne de régime étant différente pour lesdits modes de conduite. 8 - Procédé de contrôle de moteur d'un véhicule comportant une pédale d'accélérateur (101), caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de détermination de la position de la pédale d'accélérateur, - une étape d'interprétation de position de la pédale d'accélérateur qui fournit une consigne de régime moteur qui croît en fonction de la position de la pédale d'accélérateur, ladite consigne étant variable, - une étape de détermination d'une consigne de régime correspondant, de manière univoque, avec la position de la pédale d'accélérateur, ladite consigne variant indépendamment de la position de la pédale d'accélérateur pour reproduire une partie des sensations habituellement ressenties par le conducteur lorsque le moteur est commandé en couple, et - une étape d'asservissement en boucle fermée du régime moteur en fonction de la consigne de régime.