Brevet FR2842567A1 — publié le 20040123

L'invention concerne un procédé de commande pour délivrer un couple uniforme pour un moteur à combustion interne à turbocompression à gaz d'échappement et à réglage variable d'arbre à cames. Un réglage variable d'arbre à cames est par exemple décrit dans WO 99/43930. Ainsi que cela est connu d'une manière générale, pour commander le changement de charge dans un procédé à quatre temps, un arbre à cames tournant à la moitié de la vitesse de rotation du moteur est entraîné par le vilebrequin. L'arbre à cames ouvre les soupapes de changement de charge conçues pour l'expulsion des gaz usés et pour l'aspiration des gaz frais. La soupape d'échappement s'ouvre peu avant le point mort bas. Le piston qui se déplace vers le haut assure, pendant le temps d'échappement, une évacuation presque complète des gaz de combustion hors de la chambre de combustion. Peu avant le point mort haut du piston, ici le point mort haut - de changement de charge, la soupape d'admission s'ouvre alors que la soupape d'échappement est encore ouverte. Ensuite, la soupape d'échappement se ferme et, lorsque la soupape d'admission est ouverte, le piston qui se déplace vers le bas peut aspirer de l'air frais. Pendant la phase de chevauchement, les gaz d'échappement reviennent directement de la chambre de combustion dans le conduit d'admission ou du conduit d'échappement dans la chambre de combustion, puis sont aspirés dans le conduit d'admission. Cet effet est appelé réaspiration intérieure de gaz d'échappement. Lors du réglage de l'arbre à cames, il se produit une modification des durées de commande "admission ouverte", respectivement "admission fermée", au moyen d'un décalage en rotation de l'arbre à cames d'admission par l'intermédiaire d'un dispositif de réglage hydraulique d'une manière dépendante. Le réglage s'effectue de préférence d'une manière dépendant de la vitesse de rotation de moteur. Dans le cas de procédés classiques, la position de consigne d'arbre à cames est calculée en fonction du souhait de conducteur sur la pédale d'accélérateur, de la vitesse de rotation de moteur et de la température d'agent de refroidissement. En outre, pour le calcul de la position de consigne pour l'arbre à cames, il est tenu compte de la température d'air d'admission et de la pression environnante. Dans le cas d'une turbocompression à gaz d'échappement, le comportement de démarrage dynamique est partiellement retardé. Le retard a lieu notamment lors de la transition du régime à charge partielle au régime à pleine charge et est parfois appelé "trou turbo". Lors de cette transition du point de fonctionnement, le couple délivré est non uniforme. L'invention a pour but de fournir un procédé qui assure, d'une manière fiable et sans moyens nécessaires importants, que le couple délivré soit uniforme lors de la transition vers le régime à pleine charge. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour délivrer un couple uniforme pour un moteur à combustion interne à turbocompresseur à gaz d'échappement et à réglage variable d'arbre à cames, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - une modification de la charge demandée est détectée, - dans le cas d'une charge demandée accrue, un chevauchement de soupapes accru est établi en fonction du point de fonctionnement, - après une modification du point de fonctionnement vers les valeurs de charge plus élevées, le chevauchement de soupapes est de nouveau réduit. Selon le procédé conforme à l'invention, il est déterminé s'il existe une modification de la charge demandée, et cette modification est de préférence détectée au moyen d'une modification du débit massique d'air correspondant au couple demandé. Si une demande de charge accrue est relevée, un chevauchement de soupapes accru est alors établi en fonction du point de fonctionnement. Ultérieurement, lorsqu'une modification du point de fonctionnement vers une charge plus élevée s'est déjà établie, le chevauchement de soupapes est de nouveau réduit. Le chevauchement de soupapes accru entraîne un taux accru de réaspiration intérieure de gaz d'échappement. Avec un taux de réaspiration intérieure de gaz d'échappement qui est augmenté, la quantité de gaz d'échappement dans le cylindre est conservée plus longtemps et la contre-pression de gaz d'échappement augmente ainsi. Du fait de cette respiration intérieure croissante de gaz d'échappement, la pression de tubulure d'admission croît pour un chevauchement de soupapes plus grand. Dans ce cas, il se présente, du fait du grand chevauchement de soupapes, ce qu'il est convenu d'appeler un "balayage", lequel contribue également d'une manière positive à l'accélération du turbocompresseur. Si le point de fonctionnement s'est alors déplacé vers des charges plus élevées, le chevauchement de soupapes est alors réduit, de sorte que l'énergie accumulée dans le cylindre est délivrée à la turbine à gaz d'échappement. Ainsi, la vitesse de rotation du turbocompresseur se ralentit au début légèrement dans la zone de charge partielle, mais, dans la zone de transition vers la pleine charge de tubulure d'admission, il se produit un comportement plus rapide de réponse du turbocompresseur à gaz d'échappement, de sorte que le "trou turbo" est réduit. Le procédé conforme à l'invention peut en outre présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - la modification du débit massique d'air pour le couple demandé est utilisée pour la modification de la charge demandée, - le chevauchement de soupapes est établi au moyen d'un réglage d'arbre à cames, - la position de consigne pour l'arbre à cames est déterminée en fonction de la température d'agent de refroidissement, - la position de consigne pour différents états de fonctionnement est chaque fois déterminée avec plusieurs tables caractéristiques, - la position de consigne pour l'arbre à cames est chaque fois interpolée ou extrapolée d'une manière linéaire à partir des tables caractéristiques, - lorsqu'une charge préfixée est atteinte, le chevauchement de soupapes est 1 0 réduit. Dans une réalisation préférée, la position de consigne pour l'arbre à cames est déterminée en fonction de la température d'agent de refroidissement. Il s'est également avéré judicieux de tenir compte de différents états de fonctionnement lors du calcul de la position de consigne pour l'arbre à cames. On distingue notamment, en tant qu'états de fonctionnement différents, le ralenti, la charge partielle et la pleine charge. Lors de la détermination de la position de consigne, il est chaque fois tenu compte de plusieurs tables caractéristiques qui sont prévues chacune pour différentes températures d'agent de refroidissement respectives. La valeur de consigne est interpolée ou extrapolée de préférence d'une manière linéaire entre les différentes températures d'agent de refroidissement. Dans une réalisation particulièrement préférée du procédé conforme à l'invention, lorsqu'une charge préfixée, notamment une vitesse de rotation préfixée et/ou un débit massique d'air préfixé, est atteinte, le chevauchement de soupapes est réduit. Le procédé conforme à l'invention est décrit ci-après en détail en regard des dessins sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un arbre à cames réglable avec un cylindre, - la figure 2 représente l'ouverture et la fermeture des soupapes de changement de charge en fonction de l'angle de rotation de l'arbre à cames, - la figure 3 représente la pression en amont du papillon des gaz en fonction du temps pour un turbocompresseur à gaz d'échappement à calcul de valeurs de consigne classique, - la figure 4 représente la pression en amont du papillon des gaz avec un chevauchement de soupapes conforme à l'invention et, - la figure 5 est un schéma de déroulement du procédé conforme l'invention. La figure 1 représente, suivant une vue schématique, un moteur à combustion interne comportant un cylindre 10, un piston 12 et une bielle 14. La bielle 14 est reliée au piston 12 et à un vilebrequin 16. Le vilebrequin 16 est pourvu d'une première roue dentée 18 qui est couplée mécaniquement avec une seconde roue dentée 22 par l'intermédiaire d'une chaîne 20. La seconde roue dentée 22 est disposée sur l'arbre à cames 24. L'arbre à cames 24 est pourvu de cames 26, 28 qui actionnent les soupapes de changement de charge 30 et 32. Pour des raisons de clarté, on n'a pas représenté le trajet d'admission et le trajet d'échappement par lesquels le cylindre est alimenté en air et les gaz de combustion sont évacués, ni d'éventuels autres cylindres du moteur. Entre la seconde roue dentée 22 et les cames 26, 28, il est prévu un dispositif de réglage d'arbre à cames qui fait tourner la position de phase des cames 26 et 28 vis-à-vis de la roue dentée 22. Ainsi, le dispositif de réglage d'arbre à cames 34 permet de régler le déphasage des cames 26 et 28 vis-à-vis du vilebrequin et donc vis-à-vis du piston. La figure 2 représente schématiquement l'ouverture d'une soupape d'admission et d'une soupape d'échappement en fonction de l'angle de l'arbre à cames. Le graphe se rapporte à un point de position 00. La ligne en trait plein 36 représente la levée de la soupape d'échappement. Dès que la soupape d'échappement est fermée, la levée de la soupape d'admission 38 entre en jeu. La distance entre les levées maximales des soupapes de changement de charge est désignée par A. A titre indicatif, il n'est pas prévu dans l'exemple de chevauchement de soupapes entre les courbes 36 et 38. Maintenant, selon le procédé conforme à l'invention, la levée de la soupape d'échappement 40 est retardée. Simultanément, la levée de la soupape d'admission 42 est avancée. Du fait du décalage, la distance B entre les levées de soupape maximales est réduite. Selon le procédé conforme à l'invention, il se présente le chevauchement de soupapes 44 représenté en pointillés, une réaspiration intérieure de gaz d'échappement ayant lieu. La figure 3 représente schématiquement la variation de la pression en amont du papillon des gaz en fonction du temps. La courbe droite représente la valeur de consigne pour la pression de charge qui présente des sauts aux instants 5 et 25. La figure 3 représente la manière dont la valeur réelle de la pression suit cette courbe lors de l'utilisation d'un turbocompresseur à gaz d'échappement. Après une première augmentation linéaire de pression, il se présente ce qu'il est convenu d'appeler le trou turbo 46 pour lequel l'augmentation de pression et donc le couple délivré diminuent nettement. Ce n'est qu'après le plat 46 que la pression croît de nouveau d'une manière linéaire, de sorte que se présentent les valeurs d'accélération correspondantes. La figure 4 représente, en supplément à la courbe 44, la variation de pression 48 lors de l'utilisation du procédé conforme à l'invention. A la suite du signal de saut prévu pour la valeur de consigne de la pression de charge, l'augmentation de pression 48 s'établit plus tard dans le cas du procédé conforme à l'invention. Le retard 50 a donc pour effet qu'avec un chevauchement de soupapes, c'est d'abord une augmentation de pression qui est retardée. Après la réduction du chevauchement de soupapes, la pression augmente presque d'une manière linéaire, sans qu'il se forme de plateau. Par ailleurs, dans le cas du procédé conforme à l'invention, la suroscillation 52 des valeurs réelles est nettement réduite. La figure 5 représente le déroulement du procédé conforme à l'invention. Une commande de moteur 54 fournit des données qui caractérisent le point de fonctionnement du moteur à combustion interne. Ces données sont représentées sous forme de flèches 56 à la figure 5. La commande de moteur 54 délivre également la grandeur du débit massique d'air pour le couple demandé 58 (MAFSP). A un premier pas de procédé 60, une modification de la charge demandée est détectée. Au pas de procédé 62, une valeur est déterminée et réglée pour le chevauchement de soupapes accru en fonction des grandeurs de fonctionnement 56. Au pas de procédé 64 suivant, il est déterminé, sur la base d'autres données 66 correspondant à l'état du moteur, si une modification des points de fonctionnement vers des valeurs de charge plus élevées a eu lieu. Les grandeurs 66 caractérisant les points de fonctionnement du moteur ne doivent pas être nécessairement complètement identiques aux grandeurs de fonctionnement 56. Si des points de fonctionnement avec des valeurs de charges plus élevées sont déterminées au pas 64, une valeur de consigne pour un chevauchement de soupapes plus faible est alors préfixée au moyen de la grandeur de sortie 68. La valeur de consigne pour la position d'arbre à cames est déterminée en fonction de la température d'agent de refroidissement. Pour le ralenti, la charge partielle et la pleine charge, il est chaque fois déposé, dans la commande de moteur, des tables caractéristiques respectives différentes qui sont déterminées en fonction de la vitesse de rotation (N) et du débit massique d'air (MAF.TQI) demandé pour l'obtention d'un couple, pour deux valeurs de température différentes TCO_1 et TCO_2. Les tables caractéristiques contiennent, pour la température chaque fois considérée, la valeur de consigne pour la position d'arbre à cames (CAMSP) . Pour une température d'agent de refroidissement TCO, une droite est déterminée entre les valeurs de température. Selon le procédé conforme à l'invention, en supplément la modification de la position de pédale (PV GRD) ou la modification du débit massique d'air (MAFTQISPGRD) demandé pour une valeur de consigne de couple est utilisée pour modifier, d'une manière additive et/ou multiplicative au moyen de tables caractéristiques, les valeurs de consigne actuelles pour la position de l'arbre à cames. La modification a de préférence lieu en fonction du point de fonctionnement, par exemple de la pression de charge (PUT) et de la pression de tubulure d'admission (MAP). REVENDICATIONS 1. Procédé pour délivrer un couple uniforme pour un moteur à combustion interne à turbocompression à gaz d'échappement et à réglage variable d'arbre à cames, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: une modification de la charge demandée est détectée, - dans le cas d'une charge demandée accrue, un chevauchement de soupapes (44) accru est établi en fonction du point de fonctionnement, - après une modification du point de fonctionnement vers les valeurs de charge plus élevées, le chevauchement de soupapes est de nouveau réduit. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la modification du débit massique d'air pour le couple demandé est utilisée pour la modification de la charge demandée. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le chevauchement de soupapes est établi au moyen d'un réglage d'arbre à cames (34). 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la position de consigne pour l'arbre à cames est déterminée en fonction de la température d'agent de refroidissement. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la position de consigne pour différents états de fonctionnement est chaque fois déterminée avec plusieurs tables caractéristiques. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la position de consigne pour l'arbre à cames est chaque fois interpolée ou extrapolée d'une manière linéaire à partir des tables caractéristiques. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, lorsqu'une charge préfixée est atteinte, le chevauchement de soupapes est réduit.