Brevet FR2850612A1 — publié le 20040806

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour gérer une unité motrice, notamment un véhicule automobile, comprenant des moyens de commande pour commander l'unité motrice à l'aide d'au moins une grandeur de commande. Etat de la technique On connaît déjà des procédés de commande d'une unité motrice avec au moins une grandeur de commande. Cette grandeur de commande est par exemple l'alimentation en carburant, l'angle 10 d'allumage ou l'alimentation en air. Ces deux dernières grandeurs ne s'appliquent toutefois en général qu'aux moteurs Diesel. Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'un premier couple réel calculé à partir d'au moins 15 un paramètre de fonctionnement différent de la grandeur de commande de l'unité motrice est contrôlé comme plausible avec une valeur de couple caractéristique de cette grandeur de commande. L'invention concerne également un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé par des moyens de contrôle de plausibilité qui 20 contrôlent la plausibilité d'un premier couple réel de l'unité motrice calculé à partir d'au moins un paramètre de fonctionnement différent de la grandeur de commande de l'unité motrice, avec une valeur de couple caractéristique pour cette grandeur de commande. Le procédé et le dispositif selon l'invention ont l'avantage 25 vis-à-vis de l'état de la technique de contrôler la pluralité ou la vraisemblance d'un premier couple réel fourni par l'unité motrice, et de reconnaître des erreurs augmentant le couple, en dehors de la commande ou de l'appareil de commande, par exemple résultant de la combustion de corps étrangers. Il est particulièrement avantageux de sélectionner pour cette grandeur de commande comme valeur de couple caractéristique, un second couple réel déduit de cette grandeur de commande de l'unité motrice. Cela permet un contrôle de vraisemblance particulière35 ment fiable par la comparaison du couple réel formé avec cette gran- deur de commande et du couple réel effectivement déduit d'au moins un paramètre de fonctionnement. Alors que le couple réel formé à partir de cette grandeur de commande ne saisit pas une erreur augmentant le couple extérieurement à la commande, une telle erreur d'augmentation 5 de couple sera détectée par le couple réel effectif déduit d'au moins un paramètre de fonctionnement. Suivant une autre caractéristique avantageuse, on sélectionne un couple de consigne de l'unité motrice comme valeur de couple caractéristique pour cette grandeur de commande. Ainsi, les tolérances d'un modèle de couple pour déterminer la grandeur de sortie à partir du couple de consigne ainsi que les tolérances du calcul inverse du second couple réel à partir de cette grandeur de commande n'interviennent pas dans le contrôle de vraisemblance. Le contrôle de vraisemblance peut être de cette manière 15 plus précis. Il est également avantageux de surveiller le second couple réel de l'unité motrice en le comparant à un couple autorisé. Cela permet d'avoir une surveillance continue du couple. Il est en outre avantageux de déterminer le premier cou20 ple réel en fonction du régime moteur de l'unité motrice. Cela permet de déterminer d'une manière particulièrement simple le premier couple réel et sans avoir à utiliser des capteurs supplémentaires. La détermination du premier couple réel peut en outre se réaliser de cette manière dans tous les moteurs à combustion interne qui disposent comme cela 25 est habituel, déjà d'un capteur de vitesse de rotation. Cela est la règle générale des moteurs à combustion interne actuels. Il est également avantageux, si le premier couple réel dépasse de la valeur caractéristique du couple de plus d'une valeur prédéterminée, de considérer le contrôle de vraisemblance comme erroné et 30 de lancer une réaction d'erreur. On garantit ainsi que l'erreur augmentant le couple n'a pas d'autre conséquence en dehors de cette commande de lancer des fonctionnements erronés pour l'unité motrice ou d'avoir une surveillance défectueuse du couple. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par blocs d'une commande de moteur, - la figure 2 montre un premier diagramme fonctionnel pour décrire le procédé et le dispositif selon l'invention, - la figure 3 montre un second diagramme fonctionnel pour décrire le procédé et le dispositif selon l'invention, - la figure 4 montre un troisième diagramme fonctionnel pour décrire 10 le procédé et le dispositif selon l'invention. Description de modes de réalisation Selon la figure 1, la référence 20 désigne un dispositif selon l'invention pour commander une unité motrice i représentée aux figures 2 à 4. L'unité motrice i entraîne par exemple un véhicule autolS mobile. L'unité motrice i comprend par exemple un moteur. Le moteur peut être un moteur à combustion interne ou un moteur électrique ou un concept de motorisation alternative à base de moteur. On supposera dans la suite de la description que le moteur est un moteur à combustion interne. Le moteur à combustion interne peut être un moteur à es20 sence ou un moteur Diesel. Le dispositif 20 de cet exemple est réalisé sous la forme d'une commande de moteur. La commande de moteur 20 selon la figure i reçoit le couple souhaité par le conducteur transmis par la pédale d'accélérateur 45. La commande de moteur 20 peut recevoir, comme représenté à la 25 figure 1, une ou plusieurs demandes externes de couple 50. Les demandes externes de couple 50 peuvent provenir de fonctions externes du véhicule comme par exemple celles d'un système antiblocage, d'une régulation antipatinage, d'une régulation de vitesse ou d'une source analogue. Ces signaux sont transmis à la commande de moteur 20. La 30 commande de moteur 20 fera une coordination des couples à partir des demandes ou requêtes de couple 50 et du couple souhaité par le conducteur. Il en résulte un couple de consigne que doit convertir l'unité motrice i. La détermination du couple de consigne se fait dans un premier plan 85 de la commande de moteur 20 selon la figure 3, c'est-à35 dire le plan fonctionnel servant à réaliser l'ensemble des fonctions né- cessaires à la mise en oeuvre du moteur à combustion interne. Selon la figure 3, la détermination du couple de consigne est assurée par une unité de détermination de couple de consigne 35. Le couple de consigne formé est ensuite appliqué à un modèle de couple 30 qui le transforme 5 en tenant compte des paramètres de fonctionnement 55 fournis également à la commande de moteur 20 selon la figure 1 en une durée de commande et/ou en un début de commande pour au moins une grandeur de commande. Les paramètres de fonctionnement 55 peuvent être par 10 exemple le régime moteur (vitesse de rotation du moteur), la température du moteur, la pression dans la conduite d'aspiration ou autres paramètres de ce type. Au moins une grandeur de commande peut être l'injection de carburant 5, l'angle d'allumage 10 ou l'alimentation en air 15 15. Dans le cas d'un moteur Diesel on choisira l'injection de carburant comme grandeur de commande. Dans le cas d'un moteur à essence, on peut sélectionner l'une ou plusieurs des grandeurs de commande cidessus pour convertir le couple de consigne. Dans le cas de l'injection de carburant 5, à partir de la durée de commande et du début de la 20 commande, on aura une masse de carburant fournie à la chambre de combustion du moteur à combustion interne, masse nécessaire à la transformation du couple de consigne. Dans le cas de l'angle d'allumage 10, à partir du début de la commande on aura un angle d'allumage pour l'allumage du mélange air/carburant contenu dans la chambre de 25 combustion et qui est nécessaire à la transformation ou conversion du couple de consigne. Dans le cas de l'alimentation en air 15, à partir de la durée de commande et du début de la commande, par exemple d'un volet d'étranglement, on aura une charge d'air vrais dans la chambre de combustion, nécessaire à la transformation (conversion) du couple de 30 consigne. La formation de la durée de commande et du début de la commande d'au moins une grandeur de commande se font dans le bloc 25 dans le premier plan 85 de la commande de moteur 20 en fonction de la prédéfinition du modèle de couple 30 également prévu dans le premier plan 85. A l'aide d'au moins une grandeur de sortie représentée par le bloc 25 on convertit le couple de consigne prédéfini par l'unité motrice 1. Un premier exemple de réalisation sera décrit ci-après à l'aide de la figure 2. Dans le premier plan 85 de la commande de moteur 5 20, seul est représenté le bloc 25 qui correspond à une grandeur de commande. Comme dans le second exemple de réalisation de la figure 3, cette grandeur de commande peut se régler à l'aide du modèle de couple 30 mais également de n'importe quelle autre manière pour définir sa durée de commande et/ou le début de la commande. Dans un 10 second plan 90 de la commande de moteur 20 on effectue une surveillance de couple. Du fait de la durée de commande calculée dans le premier plan 85 et/ou du début de la commande de la grandeur de commande on aura effectivement un premier couple réel fourni par le moteur à combustion interne ou unité motrice 1. Dans le second plan 15 90 de la commande de moteur 20, à l'aide d'au moins une grandeur de commande, à partir du premier plan 85, on définit un second couple réel dans l'unité de calcul de retour 65 à l'aide de l'inverse du modèle de couple 30. Ce second couple réel du moteur à combustion interne 20 ou de l'unité motrice 1 est comparé dans une unité de comparaison de couple 70 à un couple autorisé. Le couple autorisé est formé dans une unité de détermination 75 en fonction d'une saisie redondante de signal 80 dans le second plan 90. Le couple autorisé peut être déterminé par exemple en fonction du souhait du conducteur traduit par la pédale 25 d'accélérateur 45. La saisie redondante de signal 80 peut se faire par exemple à l'aide de deux capteurs qui détectent de manière redondante la position de la pédale d'accélérateur 45. Si le second couple réel dépasse le couple autorisé, une réaction de défaut sera déclenchée. Le procédé décrit garantit que des erreurs internes à l'appareil de com30 mande et qui se traduisent par une augmentation erronée de la grandeur de commande et ainsi du second couple réel peuvent être détectées en toute sécurité. Grâce aux faibles tolérances entre la détermination de la durée de commande et/ou le début de la commande d'au moins une grandeur de commande, par exemple à partir d'une part du 35 modèle de couple 30 et/ou d'autre part du début de commande de la grandeur de commande par exemple en utilisant l'inverse du modèle de couple 30, on peut effectuer la comparaison de couple dans le comparateur de couple 70 avec une faible tolérance si bien que la réaction d'erreur se produit rapidement. Selon l'invention, il est prévu de préparer dans le second plan 90, la réaction du moteur à combustion interne sur la conversion du couple de consigne ou sur la commande l'unité motrice 1 par au moins une grandeur de commande par exemple sous la forme d'une évolution de régime moteur. L'évolution ou courbe de régime moteur 10 peut se détecter par exemple à l'aide d'un capteur de vitesse de rotation non représenté aux figures et être transmise à la commande de moteur 20 sous la forme de l'un des paramètres de fonctionnement 55. La préparation peut se faire par exemple sous la forme du calcul du premier couple réel effectif à partir du signal de couple moteur fourni par le 15 capteur de vitesse de rotation. On trouvera un exemple de calcul du premier couple réel effectif à partir de l'évolution de la vitesse de rotation du moteur dans le document MTZ 12/2002, 63ème année, pages 1020-1027. La détermination du premier couple réel se fait selon la figure 2 dans une unité de préparation de temps de rotation 60 dans le 20 second plan 90. Le premier couple réel est comparé dans une unité de vraisemblance (plausibilité) 40 du second plan 90 au second couple réel venant de l'unité de calcul en retour 65. Si le second couple réel diffère de plus d'une valeur prédéterminée par rapport au premier couple réel, la plausibilité sera reconnue défectueuse et on lancera une réaction de 25 défaut. La valeur prédéterminée peut s'obtenir par exemple par application sur un banc d'essai (mesure sur un banc d'essai) en acceptant certaines faibles tolérances entre le premier couple réel et le second couple réel comme tolérances d'erreurs de mesure mais en détectant comme défauts ou erreurs des déviations importantes entre le premier 30 couple réel et le second couple réel correspondant à des défauts augmentant le couple et qui se situent en dehors de la plage d'action de la commande de moteur 20. Cela permet de détecter en sécurité des erreurs augmentant le couple en dehors de la commande de moteur 20, par exemple celles résultant de la combustion de corps étrangers et qui 35 conduisent à une réaction d'erreur. Dans le second exemple de réalisation selon la figure 3 on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes éléments que dans le premier exemple selon la figure 2. La détermination de la durée de commande et/ou du début de la commande d'au moins une gran5 deur de commande à partir du modèle de couple 3 et du couple de consigne dans le premier plan 85 ont déjà été décrites ci-dessus. La surveillance du couple dans le second plan 90 correspond au second exemple de réalisation de surveillance de couple dans le second plan 90 selon le premier exemple de réalisation. A la différence du premier 10 exemple de réalisation, dans le cas du second exemple de réalisation, on compare le premier couple réel de l'unité de préparation de régime 60 dans l'unité de vraisemblance (plausibilité) 40 au couple de consigne fourni par l'unité de détermination du couple de consigne 35. Si le premier couple réel diffère de plus de la valeur prédéterminée du couple de 15 consigne, la vraisemblance sera considérée comme erronée et une réaction d'erreur sera lancée. L'avantage de ce contrôle de vraisemblance du premier couple réel avec le couple de consigne résulte du fait que les tolérances du modèle de couple 30 et de l'inverse du modèle de couple 30 n'interviennent pas dans le contrôle de plausibilité. Le contrôle de 20 plausibilité devient encore plus précis de sorte que la valeur prédéterminée et l'erreur augmentant le couple en dehors de la plage d'action de la commande de moteur 20 se détecteront plus rapidement. Selon le troisième exemple de réalisation représenté à la figure 4, en utilisant les mêmes références que dans les figures précé25 dentes, on a une unité de préparation de vitesse de rotation 60 dans le premier plan 85 de la commande de moteur 20. Cette solution a l'avantage que pour déterminer le premier couple réel dans l'unité de préparation de vitesse de rotation 60 il faudra moins de capacité de mémoire et moins de temps de parcours que dans le second plan 90 qui 30 est le plan de surveillance. Comme indiqué par des flèches en trait interrompu à la figure 4, le contrôle de vraisemblance du premier couple réel dans l'unité de contrôle de plausibilité 40 peut se faire soit avec le second couple réel selon un premier exemple de réalisation soit avec le couple de consigne selon le second exemple de réalisation. La sur35 veillance du couple se fait dans le troisième exemple de réalisation comme dans les exemples de réalisation précédents, dans le second plan 90 qui réalise la fonction de surveillance de l'unité motrice 1. Le calcul du premier couple réel qui s'établit effectivement a déjà été décrit à titre d'exemple à l'aide du signal de régime mo5 teur. Le premier couple réel qui s'établit effectivement peut également se déterminer à partir d'un ou plusieurs paramètres de fonctionnement de l'unité motrice 1, par exemple également à partir du rapport de mélange air/carburant mesuré dans la conduite d'échappement du moteur à combustion interne, paramètres de fonctionnement qui sont différents 10 de cette grandeur de commande. Cela garantit qu'une erreur augmentant le couple et qui se situe en dehors de la plage d'action de la commande de moteur 20 pourra être reconnue par le contrôle de plausibilité avec le couple de consigne ou avec le second couple réel. D'autres possibilités de calcul du premier couple réel qui 15 s'établit effectivement résultent par exemple de l'exploitation du signal de pression fourni par le capteur de pression à l'intérieur du cylindre ou par l'exploitation des capteurs de cliquetis en extrayant du comportement oscillatoire du bloc moteur, une composante de fréquence d'allumage en fonction de laquelle on pourra déterminer le premier cou20 ple réel. Le procédé et le dispositif selon l'invention s'appliquent à la fois à des moteurs à essence et à des moteurs Diesel et dans chaque cas on choisira au moins une grandeur de commande. Le second couple réel ou couple de consigne constitue 25 chaque fois une valeur caractéristique de couple pour cette grandeur de commande pour effectuer un contrôle de plausibilité avec le premier couple réel. Comme réaction d'erreur on peut prévoir en dernier lieu la coupure de l'unité motrice 1 par exemple en coupant l'alimentation 30 en carburant. En cas de contrôle de plausibilité n'ayant pas abouti on peut en outre arrêter la surveillance du couple. REVEND I CATI O NS 10) Procédé de gestion d'une unité motrice (1), notamment d'un véhicule selon lequel on commande l'unité motrice (1) par au moins une grandeur de commande, 5 caractérisé en ce qu' un premier couple réel calculé à partir d'au moins un paramètre de fonctionnement différent de la grandeur de commande de l'unité motrice (1) est contrôlé comme plausible avec une valeur de couple caractéristique de cette grandeur de commande. 10 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour cette grandeur de commande on sélectionne comme valeur de couple caractéristique, un second couple réel déduit de cette grandeur 15 de commande de l'unité motrice (1). 30) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on sélectionne un couple de consigne de l'unité motrice (1) comme va20 leur de couple caractéristique pour cette grandeur de commande. 40) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' on surveille le second couple réel de l'unité motrice (1) en le comparant 25 à un couple autorisé. 50) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine le premier couple réel en fonction du régime moteur de 30 l'unité motrice (1). 60) Procédé selon les revendications 2, 4 et 5, caractérisé en ce qu' on détermine le second couple réel en fonction d'une durée de commande et/ou d'un début de commande d'au moins une grandeur de commande. 70) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on sélectionne, comme grandeur de commande, une injection de carburant (5), un angle d'allumage (10) ou un réglage de l'alimentation en air (15), de préférence par un volet d'étranglement. 10 80) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' au cas o le premier couple réel diffère de la valeur caractéristique du couple de plus d'une valeur prédéterminée, on considère que le contrôle 15 de plausibilité est faux et on lance une réaction d'erreur. 9 ) Dispositif (20) pour gérer une unité motrice (1), notamment un véhicule automobile, comprenant des moyens de commande (25, 30, 35) pour commander l'unité motrice (1) à l'aide d'au moins une grandeur de 20 commande, caractérisé par des moyens de contrôle de plausibilité (40) qui contrôlent la plausibilité d'un premier couple réel de l'unité motrice (1) calculé à partir d'au moins un paramètre de fonctionnement différent de la grandeur de 25 commande de l'unité motrice (1), avec une valeur de couple caractéristique pour cette grandeur de commande.