Brevet FR2855850A1 — publié le 20041210

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé et un dispositif de gestion d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile équipé d'un dispositif de direction assisté par le moteur à combustion in5 terne. Etat de la technique On connaît déjà des dispositifs de direction sous forme de direction assistée utilisant le moteur à combustion interne du véhicule qui fournit le couple d'entraînement du moteur d'asservissement. Il est en outre connu d'enregistrer des modèles dans la commande de moteurs à combustion interne qui évaluent la demande instantanée respective en couple pour les accessoires d'entraînement mécaniques comme par exemple l'installation de climatisation ou la direction assistée. A l'aide de la demande de couple ainsi définie pour les accessoi15 res, on peut adapter l'alimentation en air frais complémentaire dans le système à pilotage par air ou l'alimentation en carburant complémentaire dans un système piloté par carburant, pour couvrir le couple demandé par les accessoires sans avoir à réduire le couple d'entraînement du véhicule généré en fonction du couple souhaité par le conducteur, prédéfini par la 20 position de la pédale d'accélérateur. Au contraire, le couple d'entraînement du véhicule peut être maintenu constant si la position de la pédale d'accélérateur est inchangée. Pour qu'en cas de variation positive rapide de charge, le couple requis puisse être fourni suivant la dynamique nécessaire, il faut 25 que la chambre de combustion du moteur à combustion interne reçoive la quantité d'oxygène ou la quantité de carburant nécessaire à la combustion. Si le moteur à combustion interne est dans un mode de fonctionnement avec optimisation du rendement ou des gaz d'échappement, il n'est pas possible d'avoir une telle augmentation brusque de la teneur en oxy30 gène ou en carburant dans la chambre de combustion à cause de l'inertie des composants du système d'alimentation en air ou en carburant. C'est pourquoi on forme de manière anticipée un signal dit de réserve sous la forme d'une réserve de couple permettant une adaptation par anticipation des conditions d'alimentation en air ou en carburant de la chambre de 35 combustion. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'en fonction d'une opération de braquage on forme un signal de réserve pour adapter une grandeur de sortie que doit fournir le moteur à combustion interne. L'invention concerne également un dispositif du type défini ci-dessus caractérisé par des moyens pour former un signal de réserve en 5 fonction d'une opération de braquage pour adapter une grandeur de sortie que doit fournir le moteur à combustion interne. Le procédé et le dispositif selon l'invention offrent l'avantage vis-àvis de l'état de la technique de créer, également en cas d'une variation positive rapide de la charge reçue par le dispositif de direction, la ré10 serve nécessaire pour créer un couple d'entraînement constant pour une position constante de la pédale d'accélérateur. Cela permet également d'augmenter le confort de déplacement. Il est particulièrement avantageux que le signal de réserve soit formé en fonction d'une accélération de l'angle de braquage. Cela 15 permet à la dynamique de tenir compte d'une manière particulièrement simple et précise d'une variation de la demande de charge du dispositif de direction pour former le signal de réserve. Dans ces circonstances, il est particulièrement avantageux de former à l'aide du signal de réserve, une réserve croissante en fonction 20 de l'accélération de l'angle de braquage. Grâce à la dynamique conditionnée par l'augmentation de l'accélération de l'angle de braquage, cela permet de tenir compte de l'augmentation de charge dynamique du dispositif de direction grâce à une réserve appropriée. I1 est également avantageux que le signal de réserve soit 25 formé en fonction d'un angle de braquage. Ainsi en fonction de la variation dynamique de la prise de charge par le dispositif de direction, en fonction de la position de ce dispositif de direction, cela permet de tenir compte de cette variation pour former la réserve adaptée d'une manière encore plus précise à la variation dynamique de la prise de charge par le dispositif de 30 direction, afin d'augmenter d'autant le confort de roulage. I1 est également avantageux que le signal de réserve soit diminué pour un angle de braquage prédéterminé avant d'atteindre le braquage total. On tient ainsi compte du fait que juste avant d'atteindre le braquage total, toute la compensation de la charge demandée par le dis35 positif de direction soit réalisée déjà de nouveau de manière statique par le moteur à combustion interne pour ne pas nécessiter de compensation dynamique par le signal de réserve. Il est également avantageux de diminuer le signal de réserve lorsque l'angle de braquage diminue. Dans ce cas également il n'est pas nécessaire d'avoir une réserve si la demande de charge du dispositif de direction est réduite. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins dans lesquels: - la figure 1 montre un schéma par blocs d'un moteur à combustion in10 terne; - la figure 2 montre un diagramme fonctionnel présentant un exemple de dispositif selon l'invention ainsi qu'un exemple d'exécution du procédé selon l'invention. Description du mode de réalisation Selon la figure 1, la référence 1 désigne le moteur à combustion interne d'un véhicule. Le moteur à combustion interne 1 se compose d'un moteur thermique 20. Le moteur thermique 20 peut par exemple être un moteur à essence ou un moteur diesel. Dans la suite et à titre d'exemple, on suppose que le moteur thermique 20 est constitué par 20 un moteur à essence. Le moteur à combustion interne 20 reçoit de l'air frais par une alimentation en air 25. La direction d'écoulement de l'air frais dans l'alimentation en air 25 est indiquée par des flèches. Comme le montre la figure 1, l'alimentation en air 25 peut comporter un compresseur 30 par exemple un turbocompresseur de gaz d'échappement qui 25 comprime l'air frais fourni. Le compresseur 30 est suivi dans le sens de l'écoulement de l'air frais dans la conduite d'alimentation en air 25 par un volet d'étranglement 35 pour régler la quantité d'air alimentant la chambre de combustion du moteur à combustion interne 20. Cette chambre de combustion n'est pas représentée à la figure 1. La position du volet 30 d'étranglement 35 est commandée par une commande 30. Un injecteur 40 injecte le carburant dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne 20; la masse de carburant à injecter ainsi que l'instant de l'injection sont également prédéfinis par la commande 10. Selon la figure 1, l'injection du carburant se fait par l'intermédiaire de l'injecteur 40 di35 rectement dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne 20. En variante, l'injecteur 40 peut également être prévu dans la tubulure d'aspiration entre le volet d'étranglement 35 et la soupape d'admission de la chambre de combustion, soupape non représentée à la figure 1. Dans ce cas, l'injection sera une injection dans la tubulure d'admission. Le mélange air/carburant qui se trouve dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne 20 est allumé par une bougie d'allumage 90 dont l'instant d'allumage est également prédéfini par la s commande 10. Les gaz d'échappement engendrés par la combustion du mélange air/carburant sont expulsés dans la tubulure d'échappement 45. La direction d'écoulement des gaz d'échappement dans la tubulure des gaz d'échappement 45 est également schématisée par des flèches. Comme représenté à la figure 1, on peut avoir un canal de réintroduction des gaz 10 d'échappement 50 reliant la tubulure des gaz d'échappement 45 à l'alimentation en air 25. La direction d'écoulement des gaz d'échappement réintroduits dans le canal de réintroduction des gaz d'échappement 50 est également représentée par une flèche à la figure 1. Le canal de réintroduction 15 des gaz d'échappement 50 est issu, selon la figure 1, de la tubulure de gaz d'échappement 45 entre la soupape d'échappement du moteur à combustion interne, non représentée à la figure 1 et une turbine 60 prévue en aval dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement; ce canal débouche dans l'alimentation en air 25 entre le compresseur 30 et le volet 20 d'étranglement 35. Une soupape de réintroduction des gaz d'échappement est prévue dans le canal de réintroduction des gaz d'échappement 50; le degré d'ouverture de cette soupape est également prédéfini par la commande 10 et se règle par celle-ci. Au cas o la tubulure de gaz d'échappement 45 est équipée d'un turbocompresseur de gaz 25 d'échappement selon la figure 1, on aura une turbine 60 entraînée par le débit massique des gaz d'échappement. Cette turbine 60 est reliée par un axe 65 au compresseur 30 pour entraîner ce compresseur 30. La commande 10 assure la commande de la puissance de compression fournie par le compresseur 30 par exemple en réglant la géométrie de la turbine 30 60 et/ou par une soupape de dérivation qui n'est pas non plus représentée à la figure 1 et fait partie le cas échéant d'une dérivation contournant la turbine 60. La figure 1 montre également le dispositif de direction 5 du véhicule par exemple sous la forme d'une direction assistée dont l'angle de braquage est détecté à l'aide d'un capteur d'angle de braquage non repré35 senté à la figure 1, et transmis à la commande 10. Il peut s'agir par exemple d'une direction assistée, hydraulique avec une pompe auxiliaire de direction. Selon l'invention, en fonction de l'opération de braquage du dispositif de direction 5, on forme un signal de réserve pour adapter une grandeur de sortie que doit fournir le moteur à combustion interne 1. Cette grandeur de sortie est par exemple un couple, une puissance, une 5 charge de cylindre ou une grandeur déduite de celles-ci. Dans la suite on supposera à titre d'exemple que la grandeur de sortie est un couple. De façon correspondante, on forme le signal de réserve comme réserve de couple. Le dispositif de direction 5 demande au moteur à combus10 tion interne 1 par la commande 10, un couple nécessaire pour convertir un mouvement de braquage exécuté par exemple par le conducteur avec le volant du dispositif de direction 5 par la direction assistée au niveau des roues avant du véhicule. En cas de variation positive rapide de la demande de couple ou de la demande de charge venant du dispositif de di15 rection 5 transmise au moteur à combustion interne 1, celui-ci doit générer le couple correspondant avec la dynamique requise sans produire d'effondrement brutal du couple d'entrainement du véhicule et ainsi de détériorer le confort de roulage et pour cela il faut fournir à la chambre de combustion la quantité d'oxygène ou de carburant nécessaire pour la 20 combustion qui s'effectue dans la chambre de combustion du moteur thermique 20. Si le moteur thermique 20 se trouve dans un mode de rendement optimisé ou de gaz d'échappement optimisé, il n'est pas possible d'avoir une telle augmentation brusque de la teneur en oxygène ou de la teneur en carburant à cause de l'inertie des composants du système 25 d'alimentation en air tel que le volet d'étranglement 35, la turbine 60 du turbocompresseur de gaz d'échappement et la soupape de réintroduction des gaz d'échappement 55 ou des composants de l'injecteur 40 utilisés dans le système d'alimentation en carburant. C'est pourquoi il faut former de façon anticipée le signal de réserve ou dans cet exemple, la réserve de 30 couple pour avoir une adaptation anticipée des conditions d'air ou de carburant. Selon l'invention, on observe la dynamique de direction du conducteur et en fonction de cette dynamique on forme une réserve; la réserve sera d'autant plus forte que la pompe auxiliaire de direction devra 35 rapprocher la plage de fonctionnement de la prise de charge maximale. Le procédé et le dispositif selon l'invention seront décrits ciaprès de manière plus détaillée à l'aide du diagramme fonctionnel représenté à la figure 2. La condition est de fournir le chronogramme de l'angle de braquage ca détecté par le capteur d'angle de braquage du volant en fonction du mouvement de braquage exécuté par le conducteur. En outre, la commande 10 connaît l'angle de braquage amax maximum possible pour le dispositif de braquage 5. A partir du chronogramme de l'angle de braquage o, la commande 10 détermine la première dérivée dans le temps du dt de l'angle de braquage a ainsi que la seconde dérivée dans le temps d2a dt2 de l'amplitude de l'angle de braquage oc Dans l'élément de soustraction 75 10 on retranche l'angle de braquage maximum possible a max de l'angle de braquage actuel a. La différence ainsi formée est fournie à un champs de caractéristiques 80 à deux grandeurs d'entrée et dont une autre grandeur d'entrée est formée par la dérivée seconde en fonction du temps d2a dt2 de l'angle de braquage ou Le champ de caractéristiques 80 peut être obtenu par application par exemple sur un banc d'essai et/ou dans des essais de véhicules; ce champ de caractéristiques donne en fonction de la seconde dérivée dans le temps d2a dt2 de l'angle de braquage a et de la distance de l'angle de braquage E par rapport à l'angle de braquage maximum possible a max, la réserve de couple requise ou de façon générale la réserve requise pour réaliser la variation de charge positive rapide nécessaire à la conversion de l'angle de direction souhaité o, sans effondrement gênant du couple d'entraînement 25 du véhicule. On fournit les données du champ de caractéristiques 80 en ce que pour des accélérations croissantes de l'angle de braquage c'est-àdire pour une augmentation de la dérivée seconde d2a dt2 de l'angle de braquage a, on forme une réserve croissante à l'aide du si30 gnal de réserve. Cette dérivée prend à chaque approximation de l'angle de braquage actuel a, l'angle de braquage maximum possible a max c'est-àdire le braquage maximum du volant. Cela permet d'augmenter la réserve si la pompe auxiliaire de direction rapproche la plage de fonctionnement de la prise de charge maximale. Juste avant d'atteindre la butée maxi35 male, c'est-à-dire avant d'atteindre la différence nulle à la sortie du sous- tracteur 75, on diminue de nouveau la réserve par le signal de dérivation. Pour cela, le signal de sortie du champ de caractéristiques 80 peut tendre vers 0 si l'on atteint un angle de braquage prédéterminé juste avant d'atteindre le braquage total par le mouvement de braquage du conduc5 teur en direction de la butée maximale. Si la butée maximale se situe à un angle de braquage de par exemple 450 , l'angle de direction peut se situer par exemple à 10 en amont de la butée maximale. L'angle de braquage prédéterminé est alors choisi pour que si l'on atteint cet angle, la demande de charge du dispositif de direction 5 soit compensée pratiquement d'une 10 manière statique, c'est-à-dire qu'il n'y a plus de variation positive brusque de demande de charge du dispositif de direction 5 de sorte qu'il n'est plus nécessaire d'avoir une dérivée. Même en cas de diminution d'angle de braquage a c'est-àdire lorsque le conducteur reconduit le volant en direction de sa position 15 médiane et ainsi en direction d'une faible charge, il n'est plus nécessaire d'avoir une dérivation et l'éventuel signal de réserve, existant pour le dispositif de direction 5 sera diminué. Cela se réalise suivant le diagramme fonctionnel de la figure 2 en ce que l'on applique la première dérivée en fonction du temps da dt de l'angle de braquage x et la valeur 0 à un comparateur 70. La sortie du comparateur 70 commande un commutateur commandé 85. Le commutateur commandé 85 peut commuter entre la valeur 0 et la sortie du champ de caractéristiques 80. Si la première dérivée en fonction du temps 25 du dt de l'amplitude de l'angle de braquage ou angle de direction a est supérieure à 0, alors on commande le commutateur 85 par la sortie du comparateur 70 pour qu'il sélectionne la sortie du champ de caractéristiques 80 comme réserve. Dans ce cas, le conducteur tourne le volant en direction 30 de la butée d'extrémité. Dans le cas contraire, c'est-à-dire si le conducteur n'entraîne pas le volant ou le déplace en direction de sa position centrale, c'est-à-dire si la dérivée première en fonction du temps du dt de l'angle de braquage a est égale à 0 ou inférieure à 0, alors le compara35 teur 70 commande le commutateur commandé 85 pour choisir la valeur 0 comme objectif, c'est-à- dire qu'il ne choisira pas de réserve. Le diagramme fonctionnel représenté à la figure 2 constitue un moyen 15 pour générer une réserve pour la demande dynamique de charge du dispositif de direction 5 et peut être implémenté par programme et/ou par circuit dans la commande 10. En fonction du signal de réserve, la commande 10 adapte la quantité d'air alimentant la chambre de combustion du moteur à combustion interne 20 notamment dans le cas d'un moteur à essence. Si la réserve pour le dispositif de direction 5 est par exemple prévue sous la forme d'une réserve de couple différente de 0 à la sortie du commutateur 10 commandé 85, cette réserve peut être convertie en augmentant l'alimentation en air de la chambre de combustion. Cette augmentation peut également se faire par augmentation de la puissance de compression du compresseur 30 pour augmenter l'alimentation en air frais, par réduction de la section d'ouverture de la soupape de réintroduction des gaz 15 d'échappement 55 pour avoir une plus forte teneur en air frais de la chambre de combustion et/ou par un réglage correspondant du volet d'étranglement 35, c'est-àdire par l'augmentation de la section d'ouverture du volet d'étranglement 35 pour augmenter l'alimentation en air frais du côté de la commande 10. En plus ou en variante, on peut réa20 liser une conversion de la réserve en fonction du signal de réserve à la sortie du commutateur commandé 85 également par l'adaptation de la quantité de carburant alimentant le moteur à combustion interne. Si dans ces conditions on a une réserve pour le dispositif de direction 5 par exemple sous la forme d'une réserve de couple différente de 0 à la sortie du 25 commutateur commandé 85, cette réserve peut être convertie en augmentant l'alimentation en carburant de la chambre de combustion. Cela peut se faire par une commande appropriée de la quantité de carburant injectée et de la durée d'injection que choisit la commande 10, d'une manière connue du spécialiste. Si la réserve, dans cet exemple la réserve de 30 couple, doit être convertie d'une manière neutre pour le couple, cela peut être réalisé d'une manière connue du spécialiste en réglant vers le retard l'angle d'allumage par la commande 10 tout en augmentant l'alimentation en air ou en carburant. La réserve ou dans cet exemple, la réserve de couple est de nouveau libérée par le réglage de l'angle d'allumage dans le sens 35 de l'avance par la commande 10 pour convertir la demande de charge dynamique du dispositif de direction 5 également de façon neutre vis à vis du couple d'entraînement. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de gestion d'un moteur à combustion interne (1) d'un véhicule automobile équipé d'un dispositif de direction (5) assisté par le moteur à combustion interne (1), caractérisé en ce qu' en fonction d'une opération de braquage on forme un signal de réserve pour adapter une grandeur de sortie que doit fournir le moteur à combustion interne (1). i0 2 ) Procédé selon la revendication 1, caracterise en ce que la grandeur de sortie du moteur à combustion interne (1) est le couple et le signal de réserve est une réserve de couple. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce que le signal de réserve est formé en fonction d'une accélération d'angle de braquage. 4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' à l'aide du signal de réserve on forme une réserve croissante suivant l'accélération d'angle de braquage croissant. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on forme le signal de réserve en fonction d'un angle de braquage. 6 ) Procédé selon la revendication 1, 30 caractérisé en ce qu' avant d'atteindre une butée maximale, on diminue le signal de réserve pour un angle de braquage prédéterminé. 7 ) Procédé selon la revendication 1, 35 caractérisé en ce qu' on diminue le signal de réserve lorsque l'angle de braquage diminue. 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on adapte la quantité d'air fourni à la chambre de combustion du moteur à combustion interne (1) en fonction du signal de réserve. 9 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on adapte la quantité de carburant alimentant la chambre de combustion du moteur à combustion interne (1) en fonction du signal de réserve. 10 ) Dispositif (10) pour gérer un moteur à combustion interne (1) d'un véhicule équipé d'un dispositif de direction (5) assisté par le moteur à combustion interne (1), caractérisé par des moyens (15) pour former un signal de réserve en fonction d'une opé15 ration de braquage pour adapter une grandeur de sortie que doit fournir le moteur à combustion interne (1) .