Brevet FR2843781A1 — publié le 20040227

La présente invention se rapporte à un procédé pour l'adaptation de paramètres de régulation d'un régulateur de pression de suralimentation pour un moteur à combustion interne équipé d'un turbocompresseur sur gaz d'échappement. Dans les moteurs à combustion interne équipés d'un turbocompresseur sur gaz d'échappement, il est connu d'utiliser un régulateur de pression de suralimentation. Selon la construction du turbocompresseur sur gaz d'échappement, le régulateur de pression de suralimentation peut régler la pression de suralimentation par l'intermédiaire de différents actionneurs. Par 10 exemple, il est connu de prévoir, en parallèle avec la turbine du turbocompresseur sur gaz d'échappement, une conduite de dérivation qui peut être ouverte plus ou moins largement par l'intermédiaire de ce qu'on appelle une wastegate (ou porte de dégagement). Par ce moyen, une partie plus ou moins grande du flux massique sortant du moteur à combustion interne est envoyée en 15 dérivation par rapport à la turbine, de sorte que le compresseur du turbocompresseur sur gaz d'échappement est entraîné plus ou moins fortement. Dans d'autres formes de réalisation, on peut aussi utiliser un turbocompresseur sur gaz d'échappement comprenant une turbine qui possède une géométrie de turbine variable. En réglant l'angle d'incidence des pales de la turbine, cette 20 dernière peut prélever plus ou moins de puissance sur le flux de gaz d'échappement, de sorte que le compresseur du turbocompresseur sur gaz d'échappement fournit une puissance plus ou moins grande à l'air de suralimentation à comprimer. Il peut aussi être prévu un suralimentateur à manchon coulissant. Les régulateurs de pression de suralimentation connus sont 25 fréquemment réalisés sous la forme de régulateurs PID et forment une partie de la commande du moteur. L'invention a pour but de fournir un procédé pour l'adaptation des paramètres de régulateur d'un régulateur de pression de suralimentation qui adapte de façon continue et fiable les paramètres du régulateur de pression de 30 suralimentation pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne, d'une façon qui n'est pas ressentie par le conducteur. Dans une première étape du procédé, le procédé selon l'invention détecte l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne et, en présence d'un état de fonctionnement stationnaire, il vérifie s'il y a lieu d'effectuer une adaptation des 35 paramètres de réglage. Pour garantir un fonctionnement fiable du moteur à combustion interne, l'adaptation des paramètres de régulateur n'est exécutée qu'en présence de certaines grandeurs de fonctionnement, par exemple à une température de fonctionnement suffisante. Si l'adaptation des paramètres de régulateur doit être exécutée, dans une deuxième étape du procédé, une parmi plusieurs formes pour 5 une excitation d'une première grandeur réglante du système réglé est sélectionnée en fonction de grandeurs de fonctionnement. Dans le procédé selon l'invention, l'excitation pour une première grandeur réglante est exécutée sous différentes formes et sélectionnée en fonction de paramètres du fonctionnement. Avec cette excitation, la valeur de consigne pour la première grandeur réglante excitée est déterminée. 10 Dans une troisième étape du procédé, en supplément de la valeur de consigne de la première grandeur réglante excitée, une valeur de consigne d'une deuxième grandeur réglante est calculée de telle manière qu'un couple développé par le moteur à combustion interne reste constant. Dans une quatrième étape du procédé, on détermine les paramètres de régulation pour le système réglé à partir des valeurs 15 réelles pour la première grandeur réglante qui s'établissent après l'excitation. Il est connu en soi de dériver des paramètres pour un régulateur à partir de la variation dans le temps de la fonction de réponse d'un système à une excitation. L'avantage du procédé selon l'invention consiste en ce que les paramètres du régulateur sont continuellement recalculés dans des états de fonctionnement prédéterminés sans que 20 le fonctionnement du moteur à combustion interne n'en soit perturbé. En particulier, dans le procédé selon l'invention, on se base sur le fait que l'adaptation n'est exécutée que pour des états de fonctionnement dans lesquels le moteur à combustion interne travaille de façon stable et qu'une adaptation des paramètres de régulateur ne conduit pas à un dérangement. Le procédé selon l'invention se déroule sans être perçu par le conducteur, puisque la deuxième grandeur réglante compense l'excitation du système de telle manière que le couple développé par le moteur à combustion interne soit constant. Dans un mode préféré du procédé selon l'invention, une valeur de consigne pour une pression de suralimentation du moteur à combustion interne est déterminée 30 dans la deuxième étape du procédé. La fonction d'excitation est sélectionnée en fonction de grandeurs de fonctionnement du moteur à combustion interne, la fonction d'excitation étant de préférence multipliée par la valeur de consigne pour la pression de suralimentation. Comme grandeurs de fonctionnement pour la sélection de la fonction d'excitation, il s'est révélé avantageux d'utiliser en particulier le flux massique 35 d'air et/ou le flux massique sortant du moteur à combustion interne. Comme autre fonction d'excitation, on utilise de préférence une fonction sinusodale, une fonction discontinue ou une suite d'impulsions. Toutefois, il est aussi possible d'adopter encore d'autres fonctions d'excitation dont la fonction de réponse est appropriée pour l'analyse des paramètres de régulateur. Dans un mode préféré de mise en ceuvre du procédé selon l'invention, la valeur de consigne pour la pression de suralimentation est réglée par l'intermédiaire d'une wastegate qui est disposée dans une conduite parallèle contournant une turbine du turbocompresseur sur gaz d'échappement. Comme on l'a déjà mentionné plus haut, le réglage de la pression de suralimentation peut aussi s'effectuer au moyen 10 d'autres actionneurs prévus sur la turbine du turbocompresseur sur gaz d'échappement. Dans le procédé selon l'invention, dans la troisième étape du procédé, une valeur de consigne pour un volet de réglage intercalé dans le conduit d'admission et/ou pour des paramètres de l'angle d'allumage, est de préférence calculée comme 15 deuxième grandeur réglante. On a constaté qu'une excitation de la pression de suralimentation provoquée par l'intermédiaire de la turbine du turbocompresseur sur gaz d'échappement peut être particulièrement bien compensée en modifiant la position du volet de réglage et/ou des paramètres de l'angle d'allumage. Pour l'exploitation de la fonction de réponse dans la quatrième étape du 20 procédé, des valeurs réelles successives de la pression de suralimentation sont enregistrées. Lorsqu'on connaît la fonction d'excitation et l'instant de l'excitation, la courbe de variation des valeurs de la pression de suralimentation sur le temps permet de déterminer fiablement les paramètres pertinents du régulateur. Ici, il est préférable d'utiliser un algorithme qui détermine de nouveau, à partir de la courbe de variation 25 dans le temps des valeurs de la pression de suralimentation, tous les paramètres pour le régulateur de pression de suralimentation. Toutefois, on peut aussi envisager de choisir des excitations spéciales pour différents paramètres du régulateur. Le procédé selon l'invention est décrit de façon plus détaillée ci-après à propos d'un exemple. La Fig. 1 montre une vue schématique d'un moteur à combustion interne et la Fig. 2 montre le procédé selon l'invention dans un schéma bloc. La Fig. 1 montre un moteur à combustion interne 10 dans une vue schématique. De l'air neuf est acheminé au moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'un conduit d'admission 12. L'air neuf acheminé traverse un filtre à air 35 14 et un refroidisseur d'air de suralimentation 16. En amont du refroidisseur d'air de suralimentation 16, est prévu un compresseur 18 appartenant à un turbocompresseur sur gaz d'échappement. En aval du refroidisseur d'air de suralimentation 16, est prévu un volet de réglage 20. L'air neuf comprimé entre dans un des cylindres 22, et, pour améliorer la clarté de la représentation, on a seulement dessiné quatre cylindres sur 5 la Figure. En aval du moteur à combustion interne 10, se trouve le conduit d'échappement 24 comprenant un catalyseur 26. En amont du catalyseur 26 est disposée une turbine 28 du turbocompresseur sur gaz d'échappement. Il va de soi que la turbine 28 est accouplée au compresseur 18 pour entraîner le compresseur 18 au moyen de la turbine 28 pendant le fonctionnement. Un bipasse 30 muni d'une wastegate 32 est prévu en parallèle avec le conduit d'échappement 24, dans la région de la turbine 28. Sur la Fig. 1, on montre qu'une commande de moteur 34 pilote la wastegate 32 et le volet de réglage 20. Des valeurs d'état, comme l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne, sont mises à disposition en tant que données 36 dans la commande de moteur 34. La Fig. 2 montre un schéma de transmission de signaux qui reflète le présent procédé. Comme grandeur d'entrée dans le système, est prévue une grandeur calculée pour la position de la wastegate 32. Dans le cas o la wastegate est réglée par une capsule à membrane commandée par la pression, le signal réglant pour la position de la wastegate peut être présent sous la forme d'un signal modulé par la 20 largeur des impulsions (WGPWMCLC). Le signal réglant pour la position de la wastegate 11 est appliqué à un commutateur 13. Dans la position du commutateur 13 qui est représentée sur la Fig. 2, aucun signal n'est présent à l'entrée de commutation, de sorte que la grandeur réglante calculée 11 est transmise à la commande de moteur 34 en tant que grandeur de sortie réglante 15. Le signal de 25 commutation pour le commutateur 13 (LW_TCHA_PARAM_ADACT) est la grandeur de sortie d'un module 17 dont la grandeur d'entrée est constituée par les états de fonctionnement 19 du moteur à combustion interne, par un signal d'état 21 pour un état stationnaire et le rapport de transmission 23 sélectionné. Les états de fonctionnement 19 comprennent, par exemple, la température de fonctionnement du 30 moteur à combustion interne. Le module de reconnaissance 17 compare, pour un état stationnaire 21, les paramètres de fonctionnement 19 à des paramètres de fonctionnement prédéterminés et il règle en conséquence un signal de sortie sur 1 lorsque l'adaptation des paramètres du régulateur doit se produire. Dans la phase d'adaptation des paramètres du régulateur, une fonction 35 d'excitation est sélectionnée dans un module 25. La sélection s'effectue en fonction des valeurs du flux massique d'air (MAF) et du flux massique sortant du moteur à combustion interne (FLOW_ENG). Toutefois, on peut aussi prendre en compte d'autres paramètres du fonctionnement lors de la sélection de la courbe d'excitation. Il est aussi possible de modifier la fréquence et l'amplitude des fonctions d'excitation en fonction des paramètres du fonctionnement. Sur la Fig. 2, on a représenté les courbes d'excitation 27 pour une excitation sinusodale, la fonction d'excitation 29 pour une fonction de saut de Heavyside, et une suite d'impulsions 31 en tant que de fonction d'excitation. La valeur de la fonction d'excitation sélectionnée est multipliée dans les étapes 33, 35, 37 par la valeur de 10 consigne pour le réglage de la wastegate. La valeur de consigne pour le réglage de la wastegate est calculée en fonction de la valeur de consigne pour la pression de suralimentation 38 et pour la vitesse de rotation 40. Dans l'exemple de réalisation représenté, on prévoit pour le calcul à chaque fois un module 42, 44 et 46, en fonction de la fonction d'excitation sélectionnée. Toutefois, on peut aussi envisager de prévoir 15 seulement un module qui détermine, indépendamment de la fonction d'excitation sélectionnée, la valeur de consigne pour la position de la wastegate ou le signal de pilotage pour la wastegate. Le résultat des étapes de multiplication par la fonction d'excitation 33, 35 ou 37 est appliqué à un commutateur multiple 48. Le commutateur multiple 48 est piloté 20 par un module 50 de sélection de l'excitation. En fonction de la pression de suralimentation 52 (PUT) et du flux massique sortant du moteur à combustion interne 54, le module de sélection 50 commande le commutateur multiple 48 et fixe la sortie de ce dernier. Dans la position représentée, l'excitation sinusodale est appliquée au commutateur 13 et, dans le cas d'un signal de commande correspondant du module 25 17, elle est émise en tant que valeur de consigne 15. A partir de la valeur de consigne pour la wastegate dans une excitation, l'écart attendu de la pression de suralimentation en raison de l'excitation est déterminée dans un module suivant 56. Cette grandeur est de préférence fonction du flux massique sortant du moteur à combustion interne 58 (FLOW_ENG) et de la 30 température de la turbine 60 (TEG_TUR_UP). Pour compenser l'écart attendu de la pression de suralimentation, la valeur de consigne pour la pression de suralimentation 64 et la valeur de consigne pour le flux massique d'air 66 (MAFKGHSP) sont appliquées à un module 62. Le signal de sortie du module 62 est la position du volet de réglage 68 (TPSTCHA_PARAM AD) qui est nécessaire pour la compensation de 35 l'écart attendu de la pression de suralimentation. La valeur de consigne pour la wastegate à l'état excité est mise à disposition pour le traitement ultérieur en tant que signal 70 de la commande du moteur. Dans les étapes 72 du procédé, on obtient, à partir de la courbe de variation dans le temps des valeurs mesurées de la pression de suralimentation, les 5 paramètres de régulation, 74, 76, 78 pour un régulateur PID. L'obtention des paramètres de régulation s'effectue en fonction de la vitesse de rotation 80. Pour mieux faire comprendre, on expliquera l'adaptation des paramètres de régulation à propos de l'algorithme de Takahashi tel qu'il est décrit dans le Taschenbuch fr Reglungstechnik de Luts et Wendt, éditions Harry Deutsch 1998. La Fig. 3 montre les grandeurs caractéristiques de la fonction de réponse d'un système réglé proportionnel sur une fonction discontinue. Les intervalles de temps sont ici définis comme suit: T, est le temps de retard, tandis que Tg est le temps de compensation. La valeur terminale asymptotique de la fonction de réponse est caractérisée par Ks YO o, comme cela est habituel dans la 15 technique de régulation, les grandeurs d'entrée sont désignées par Y et les grandeurs de sortie par X. En prenant T comme temps de détection, on peut calculer les valeurs pour KR, TN et Tv comme suit selon l'algorithme de Takahashi: KR= 1,2- Tg KS (TU + T) T2 2. - (T ±) TN= 2 T. +T Tv=0,5 (TU+T) Pour un algorithme de régulation PID présentant les coefficients généraux: 25 YK = alYk-1 + bo'Xd,k + bl'Xd, k-1+ b2'Xd, k-2 on obtient les paramètres de régulation avec utilisation des paramètres cités plus haut comme suit: al=l bo= KR' [ + 2TN + 2 T T] b L= -KR' 1 2-T--N 2 2 b2=KR. TV T Encore d'autres algorithmes pour la détermination des paramètres de régulation sont possibles, en dehors du procédé de réglage de Takahashi précité, entre autres, les règles de réglage de Ziegler et Nichols sont appropriées. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'adaptation de paramètres de régulation d'un régulateur de pression de suralimentation dans un moteur à combustion interne possédant au moins un turbocompresseur sur gaz d'échappement, qui comprend les étapes de procédé suivantes: - dans une première étape du procédé, l'état du fonctionnement (19, 21, 23) du moteur à combustion interne est détecté et, dans le cas d'un état de fonctionnement stationnaire et en présence de certaines grandeurs de fonctionnement du moteur à combustion interne, on détermine s'il doit se produire une 10 adaptation (17) des paramètres de régulation, - dans ce cas, dans la deuxième étape du procédé, en fonction de grandeurs de fonctionnement, une parmi plusieurs formes possibles (27, 29, 31) pour une excitation d'une première grandeur réglante (15) du système réglé est sélectionnée, et la valeur de consigne de la première grandeur réglante excitée est déterminée (42, 15 44, 46), dans une troisième étape du procédé, en supplément de la valeur de consigne de la première grandeur réglante excitée, une valeur de consigne (68) d'une deuxième grandeur réglante est calculée de telle manière qu'un couple développé par le moteur à combustion interne reste constant, - dans une quatrième étape, on détermine, à partir des valeurs réelles pour la première grandeur réglante qui s'établissent après l'excitation, de nouveaux paramètres de régulation pour le système réglé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la deuxième étape du procédé, on détermine une valeur de consigne pour cette pression de 25 suralimentation du moteur à combustion interne. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'en fonction de grandeurs de fonctionnement du moteur à combustion interne, en particulier du flux massique d'air et du flux massique sortant du moteur à combustion interne, dans une deuxième étape du procédé, on sélectionne une fonction d'excitation qui est multipliée 30 par la valeur de consigne pour la pression de suralimentation (33, 35, 37). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est prévu, comme fonction d'excitation, une fonction sinusodale (27), une fonction discontinue (29), et une suite d'impulsions (31). 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la valeur de 35 consigne pour la pression de suralimentation est réglée au moyen d'une wastegate qui est disposée dans un conduit parallèle à une turbine du turbocompresseur sur gaz d'échappement. 6. Procédé selon une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que, dans la troisième étape du procédé, une valeur de consigne pour un volet de réglage placé 5 dans le conduit d'admission et/ou pour des paramètres de l'angle d'allumage sont déterminées en qualité de deuxième grandeur réglante. 7. Procédé selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, dans la quatrième étape du procédé, des valeurs réelles successives pour la pression de suralimentation sont mémorisées. 8. Procédé selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'à partir de la courbe de variation dans le temps de la pression de suralimentation, on obtient un jeu de nouveaux paramètres (74, 76, 78) pour la régulation de la pression de suralimentation.