Brevet FR2878011A1 — publié le 20060519

PROCEDE DE COMMANDE D'UN EMBRAYAGE DE VENTILATEUR DU TYPE A COMMANDE EXTERIEURE ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne, de manière générale, un procédé de commande d'un embrayage de ventilateur du type à commande extérieure du type dans lequel les rotations du ventilateur permettant de refroidir un moteur à combustion interne d'une automobile ou similaire sont commandées en fonction d'un changement de la température ambiante ou de la rotation. Description de l'art apparenté Dans l'art antérieur, un embrayage de ventilateur du type à commande extérieure de ce genre existe (tel que mentionné dans les documents JP-C2911623, JP-A-2003-239741 et JP-A-9-119455). Une enceinte hermétique, qui est composée d'une enveloppe non magnétique portée, par l'intermédiaire d'un palier, par un arbre rotatif ayant un disque moteur fixé au niveau de son extrémité d'attaque et un couvercle fixé à l'enveloppe, a son intérieur cloisonné par une cloison en une chambre réservoir d'huile et une chambre de transmission de couple dans laquelle le disque moteur est installé. L'embrayage de ventilateur est muni d'un barrage dans une partie de la paroi de circonférence extérieure du couvercle opposée à la paroi de circonférence extérieure du disque moqueur, dans lequel l'huile est collectée au moment d'une rotation, et un élément d'électrovanne qui mène au barrage et qui est disposé dans la chambre réservoir d'huile pour ouvrirlfermer un passage de circulation d'huile formé entre la chambre de transmission de couple et la chambre réservoir d'huile. Du côté de la chambre réservoir d'huile de l'enceinte hermétique, un électro-aimant est supporté par l'arbre d'entraînement par l'intermédiaire d'un palier, et l'élément de soupape est actionné par l'électro-aimant pour commander les MARCHEIARRET du passage de circulation d'huile de telle sorte que la zone de contact effective de l'huile augmente/diminue dans l'espace libre de transmission du couple formé entre le côté menant et le côté mené, ce qui permet de commander la transmission du couple de rotation entre le côté menant et le côté mené. Dans l'embrayage de ventilateur du type à commande extérieure ainsi configuré, les MARCHEIARRET de l'élément de soupape sont commandés par une commande PID (c'est-à-dire un procédé de commande à réaction par proportion, différentiation et intégration) en se fondant sur au moins un signal d'une température de liquide de refroidissement de radiateur, une vitesse de ventilateur, une température d'huile à transmission, une vitesse de véhicule, un régime de moteur, la pression de compresseur d'un système de conditionnement d'air, et un signal de MARCHEIARRET du système de conditionnement d'air. Dans un autre procédé de commande d'un embrayage de ventilateur du type à commande extérieure similaire, un élément de soupape est actionné grâce à un électro-aimant pour commander les MARCHEIARRET d'un passage de circulation d'huile et dans celui-ci, la zone de contact effective de l'huile dans un espace libre de transmission de couple entre le côté menant et le côté mené est augmenté/diminué pour commander la transmission du couple de rotation entre le côté menant et le côté mené. Dans cet embrayage de ventilateur du type à commande extérieure, de plus, un élément magnétique en forme d'anneau est agencé entre l'électro-aimant et l'élément de soupape et est assemblé dans l'enceinte hermétique de telle façon que son flux magnétique peut être transmis à l'élément de soupape par l'intermédiaire de l'élément magnétique. Dans cet embrayage de ventilateur, l'embrayage de ventilateur est commandé par une commande PID (c'est-à-dire un procédé de commande à réaction par proportion, différentiation et intégration) en définissant la vitesse limite supérieure pour une vitesse optimale de ventilateur exigée par le côté moteur, en arrêtant temporairement un signal de commande de vitesse de ventilateur, en se fondant sur une différence de vitesse parmi le régime du moteur, la vitesse du ventilateur et la vitesse optimale de ventilateur, en arrêtant temporairement (ou en coupant) le signal de commande de la vitesse de ventilateur en se fondant sur l'accélération 2878011 3 du moteur ou l'accélération de la position de l'accélérateur (papillon des gaz), ou en restreignant le changement dans la vitesse optimale de ventilateur en se fondant sur la cadence de changement de la vitesse optimale de ventilateur (telle que mentionnée dans la Demande de brevet japonais 2004-11606). Selon le procédé de commande d'embrayage de ventilateur du type à commande extérieure, tel que décrit dans la Demande de brevet japonais 2004-113606, la rotation du ventilateur peut être commandée pour être toujours confinée dans les limites de la plage de température satisfaisante de l'efficacité de la combustion du moteur en commandant la température du liquide de refroidissement du radiateur comme paramètre de commande directe. La rotation du ventilateur pour l'efficacité satisfaisante du refroidissement du condensateur du système de conditionnement d'air peut être conservée pour améliorer les performances de refroidissement du système de conditionnement d'air en détectant la situation de MARCHEIARRET du système de conditionnement d'air et la pression du compresseur, à tout instant. En détectant le régime du moteur et l'ouverture de l'accélérateur, on peut empêcher que le ventilateur soit entraîné par l'accélération du démarrage ou l'accélération de dépassement, à partir du ralenti, et le bruit du ventilateur peut être réduit. Grâce à l'utilisation de moyens permettant de définir la vitesse limite supérieure pour la vitesse optimale de ventilateur exigée par le côté moteur, afin d'arrêter (ou de couper) temporairement le signal de commande de la vitesse du ventilateur en se fondant sur la différence de vitesse parmi le régime du moteur, la vitesse du ventilateur et la vitesse optimale de ventilateur, afin d'arrêter (ou de couper) temporairement le signal de commande de la vitesse de ventilateur en se fondant sur l'accélération du moteur ou l'accélération de la position de l'accélérateur (papillon des gaz), ou pour restreindre le changement de la vitesse optimale de ventilateur en se fondant sur la cadence de changement de la vitesse optimale de ventilateur, de plus, on obtient de nombreux résultats excellents, non seulement pour réduire le délai de la réponse à l'instruction de commande de la rotation du ventilateur, afin de réduire l'entraînement au moment où le régime du moteur varie, lorsque bien où le moteur démarre, et de stabiliser les comportements de la rotation du ventilateur, mais également de réduire la puissance qui doit être consommée par le ventilateur (ou d'améliorer la distance parcourue) et de réduire les bruits du ventilateur. 2878011 4 Dans le cas où les gains de type PID individuels (ou les gains proportionnels) sont constants, cependant, le procédé de commande d'un embrayage de ventilateur du type à commande extérieure, tel que décrit dans la Publication de brevet 4, adoptant la commande PID dans le procédé de commande de la rotation de ventilateur, ne peut pas répondre correctement aux variations demandées des vitesse du ventilateur, régime du moteur ou état de l'embrayage du ventilateur. Ainsi, l'embrayage du ventilateur est défectueux en termes de distance parcourue dégradée, chute de l'efficacité du système de conditionnement d'air (NC), ou en ce qu'il ne peut pas éliminer la génération de bruits de ventilateur dus à l'entraînement inutile de la rotation du ventilateur au moment de l'accélération, de telle sorte qu'il ne peut pas optimiser la commande de rotation du ventilateur. Résumé de l'invention L'invention a été conçue pour supprimer les défauts mentionnés ci-dessus du procédé de commande d'un embrayage de ventilateur du type à commande extérieure, adoptant la commande PID pour le procédé de commande de la rotation du ventilateur et a pour objet de proposer un tel procédé ayant une excellente commandabilité afin de commander un embrayage de ventilateur du type à commande extérieure qui pourra correspondre correctement aux changements demandés de la vitesse du ventilateur, régime du moteur ou état de l'embrayage du ventilateur, qui pourront améliorer la. distance parcourue, qui pourront relever l'efficacité de refroidissement d'un système de conditionnement d'air (NC) , et qui pourront supprimer les bruits de ventilateur dus à l'entraînement. Dans un procédé de commande d'un embrayage de ventilateur du type à commande extérieure, dans lequel un élément de soupape est actionné par un électro-aimant pour commander les MARCHEIARRET d'un passage de circulation d'huile et dans lequel la zone de contact effective de l'huile dans un espace libre de transmission de couple entre le côté menant et le côté mené augmenteldiminue, afin de commander la transmission du couple de rotation entre 3o le côté menant et le côté mené, selon l'invention, on fournit un procédé de commande des MARCHEIARRET de l'élément de soupape, grâce à une commande du type PID (c'est-à-dire un procédé de commande à réaction par proportion, différentiation et intégration) en se fondant sur au moins un signal d'une température de liquide de refroidissement d'un radiateur, une vitesse de 2878011 5 ventilateur, une température d'huile à transmission, une vitesse de véhicule, un régime de moteur, la pression du compresseur d'un système de conditionnement d'air, et un signal MARCHEIARRET du système de conditionnement d'air. Le procédé de commande est caractérisé en ce que les gains individuels de la commande PID sont déterminés grâce à une matrice de gain contenant la vitesse optimale de ventilateur demandée du côté moteur, la vitesse de ventilateur effectivement mesurée, et le régime du moteur, et en ce que la commande PID est constituée en se fondant sur les gains, de telle sorte qu'un signal de commande est sorti. Dans un procédé de commande d'un embrayage de ventilateur du type à Zo commande extérieure, dans lequel un élément de soupape est actionné par un électro-aimant afin de commander les MARCHE/ARRET d'un passage de circulation d'huile et dans lequel la zone de contact effective de l'huile dans un espace libre de transmission de couple entre le côté menant et le côté mené augmente/diminue pour commander la transmission de couple de rotation du côté menant au côté mené, on fournit également un procédé de commande de l'embrayage de ventilateur grâce à une commande du type PID (c'est-à-dire un procédé de commande à réaction par proportion, différentiation et intégration) en définissant la vitesse limite supérieure pour une vitesse optimale de ventilateur demandée par le côté moteur, en arrêtant temporairement un signal de commande de vitesse de ventilateur en se fondant sur une différence de vitesse parmi le régime du moteur, la vitesse du ventilateur et la vitesse optimale de ventilateur, en arrêtant temporairement le signal de commande de la vitesse de ventilateur en se fondant sur l'accélération du moteur ou l'accélération de la position de l'accélérateur (papillon des gaz), ou en restreignant le changement dans la vitesse optimale de ventilateur en se fondant sur la cadence de changement de ladite vitesse optimale de ventilateur. Dans le procédé de commande, les gains individuels de la commande PID sont déterminés grâce à une matrice de gain contenant la vitesse optimale de ventilateur demandée du côté moteur, la vitesse de ventilateur effectivement mesurée, et le régime du 3o moteur, et en ce que!a commande PID est constituée en se fondant sur les gains, de telle sorte qu'un signal de commande est sorti. Dans l'invention, les opérations P1D sont effectuées en déterminant les gains individuels de la commande P1D avec la matrice qui est composée du régime du moteur qui varie dans le temps, de la vitesse du ventilateur effectivement mesurée, et de la vitesse du ventilateur optimale exigée du côté moteur, et le signal de commande est sorti. Par rapport au cas où les gains individuels sont constants, par conséquent, une commande plus fine peut être réalisée selon la situation du moteur, la situation de l'embrayage du ventilateur et ainsi de suite, de telle sorte que la réalisation de la commande est encore améliorée. Ceci permet d'améliorer les performances de refroidissement du système de conditionnement d'air de manière drastique, d'éliminer les bruits de ventilateur dus à l'entraînement et d'améliorer radicalement la distance parcourue. Brève description des dessins l0 La figure 1 est une coupe longitudinale représentant un mode de réalisation d'un dispositif d'embrayage de ventilateur de type à commande extérieure selon l'invention; la figure 2 est une représentation schématique représentant un exemple de l'intégralité de la configuration d'un système de commande pour exécuter un 1.5 procédé de commande pour le dispositif d'embrayage de ventilateur de type à commande extérieure; la figure 3 est un organigramme représentant un mode de réalisation du procédé de commande pour le dispositif d'embrayage de ventilateur de type à commande extérieure; et la figure 4 est un diagramme explicatif représentant un exemple de chaque gain de type PID dans le procédé de commande pour le dispositif d'embrayage de ventilateur de type à commande extérieure. Description des modes de réalisation préférés Plus particulièrement dans le dispositif d'embrayage de ventilateur de type à commande extérieure représenté sur la figure 1, une enceinte hermétique 2 composée d'une enveloppe 2-1 et d'un couvercle 2-2 est supportée par l'intermédiaire d'un palier 13 par un arbre rotatif (ou un arbre d'entraînement) 1 qui doit être mis en rotation par l'entraînement d'une unité menante (ou un moteur). Cette enceinte hermétique 2 a son intérieur cloisonné en une chambre réservoir d'huile 5 et une chambre de transmission de couple 6 grâce à une cloison 4 ayant un trou de réglage de l'alimentation en huile 8. Dans la chambre de transmission de couple 6, est abrité un disque menant 3, qui est fixé au niveau de l'extrémité d'attaque de l'arbre rotatif 1, en formant ainsi un espace libre de transmission de 2878011 7 couple entre lui-même et la circonférence intérieure de la chambre de transmission de couple. Dans ce cas, un barrage 15 est formé dans une partie de la paroi de la circonférence intérieure du couvercle 2-2, telle qu'opposée à la partie de paroi de circonférence extérieure du disque menant 3, dans lequel l'huile est collectée au moment de la rotation. Le barrage 15 remplit la fonction de pomper l'huile vers un passage de circulation de récupération d'huile 7 formé dans l'enveloppe 2-1. Un élément de soupape d'alimentation en huile 9 pour ouvrir/fermer le trou de réglage de l'alimentation en huile 8 formé dans la cloison 4 est composé d'un ressort à lames 9-1 et d'une armature 9-2. Pour recevoir à peine la résistance de l'huile dans la chambre réservoir d'huile 5 au moment de la rotation du ventilateur, la partie d'extrémité du pied du ressort à lames 9-1 est fixé sur l'enveloppe 2-1 de telle façon que l'armature 9-2 de l'élément de soupape peut être positionnée près de l'arbre rotatif (ou de l'arbre d'entraînement). Du côté de l'unité d'entraînement de l'enceinte hermétique 2, un électroaimant 11 est supporté par un support d'électro-aimant 12, qui est porté par l'arbre rotatif 1, par l'intermédiaire d'un palier 14. Au même moment, un élément de boucle magnétique en forme d'anneau (ou un élément d'aimant) 10, tel qu'assemblé dans l'enveloppe 2-1, est monté pour s'opposer à l'armature 9-2 de l'élément de soupape. Le support d'électro- aimant 12 est partiellement installé dans l'élément de boucle magnétique 10. Afin de transmettre le flux magnétique de l'électro-aimant 11 à l'armature 9-2 de l'élément de soupape, l'élément de boucle magnétique en forme d'anneau 10 est utilisé pour configurer un mécanisme d'activation pour l'élément de soupape d'alimentation en huile 9. Lorsque l'électro-aimant 11 est sur ARRET (ou n'est pas excité) dans le dispositif d'embrayage de ventilateur configuré ainsi, l'armature 9-2 est éloignée de l'élément de boucle magnétique 10 grâce à l'action du ressort à lames 9-1, de telle sorte que le trou de réglage de l'alimentation en huile 8 est fermé pour arrêter l'alimentation de l'huile dans la chambre de transmission de couple 6. Lorsque 3o l'électro-aimant 11 est sur MARCHE (ou excité), l'armature 9-2 est attirée vers l'élément de boucle magnétique 10 contre le ressort à lames 9-1, de telle sorte que le ressort à lames 9-1 se tourne vers l'enceinte 2-1 pour ouvrir le trou de réglage de l'alimentation en huile 8, et alimenter ainsi en huile la chambre de transmission de couple 6. 2878011 8 En faisant référence à la figure 2, on décrit maintenant un système de commande permettant d'exécuter le procédé de commande du dispositif d'embrayage de ventilateur de type à commande extérieure décrit jusque là. Tout d'abord, la température du liquide de refroidissement (ou une température de l'eau de refroidissement du moteur) d'un radiateur 21, la vitesse de rotation d'un ventilateur 22, la température de l'huile à transmission, la vitesse du véhicule, la vitesse de rotation d'un moteur 28, la pression du compression d'un système de conditionnement d'air, le signal MARCHEIARRET du système de conditionnement d'air, etc. sont recherchés par un dispositif principal de commande de fonctionnement 27, et une vitesse optimale de ventilateur (ou une plage de vitesse de ventilateur) est décidée par le dispositif principal de commande de fonctionnement 27. Ensuite, un signal de soupape MARCHEIARRET nécessaire pour faire varier la rotation du ventilateur est envoyé jusqu'à un relais situé dans le dispositif principal de commande de fonctionnement 27 ou jusqu'à un dispositif de commande (ou un relais) 26 autre que le dispositif principal de commande de fonctionnement 27. Ce relais est commuté pour alimenter en courant électrique l'électro-aimant 11 du dispositif d'embrayage de ventilateur 24, afin d'ouvrir/de fermer ainsi le mécanisme de soupape d'alimentation 9. Dans le système, la rotation du ventilateur, telle que l'alimentation en huile de la soupape ouverte/fermée peut la faire varier, est détectée, et les données résultantes sont renvoyées vers le dispositif principal de commande de fonctionnement 27, de telle sorte que la vitesse optimale du ventilateur (ou la plage de vitesse du ventilateur) est décidée en se fondant sur les données contenant la température du liquide de refroidissement du radiateur 21, la température de l'huile à transmission, la vitesse du véhicule et le régime du moteur. Sur la figure 2, le numéro 23 désigne un détecteur de rotation du ventilateur, et le numéro 25 désigne une batterie. Ensuite, le procédé de commande de l'invention grâce au système de commande représenté sur la figure 2 est décrit en faisant référence à la figure 3. Plus particulièrement, alors que le véhicule en est marche, la vitesse optimale du ventilateur (TFS) est déterminée en se fondant sur les données contenant la température du liquide de refroidissement du radiateur, la température de l'huile à transmission, la vitesse du véhicule et le régime du moteur, et un écart e (c'est à dire FS TFS = e) , par rapport à la vitesse actuelle du ventilateur FS est décidée. En se fondant sur l'écart e, le dispositif principal de commande de fonctionnement 27 exécute les opérations PID pour calculer le signal de MARCHEIARRET de soupape, et ce signal de MARCHE/ARRET de soupape (ou la sortie de commande) est sorti vers le dispositif de commande (ou le relais) 26 afin d'ouvrir/de fermer ainsi la soupape d'alimentation en huile du dispositif d'embrayage de ventilateur 24. Dans ce cas, la commande PID mentionnée ci-dessus est décrite en détails. L'équation de l'opération de commande pour la commande PID est exprimée par la formule suivante 1: o (Formule 1) : Y=Kpxe+Kix1/Tijedt+KdxTdxdldtxe, e: écart y: sortie de commande Kp, Ki, Kd: gains individuels de PID Ti: Durée de l'Intégration (Constante) Td: Durée de la Différentiation (Constante). On décrit ici les procédés de détermination des gains individuels de PID (Kp, Ki, Kd) dans la Formule 1. Plus particulièrement, les gains individuels de PID sont déterminés grâce à partir d'une motrice de gain (ou informations d'entrée) contenant une, deux ou plus de la vitesse optimale de ventilateur (TSF) demandée du côté moteur, du régime du moteur (ES) et de la vitesse du ventilateur (FS). Par exemple, le cas (1) sans lequel les gains individuels (Kp, Ki, Kd) sont déterminées par une matrice linéaire de la vitesse optimale de ventilateur (TFS), et à l'enceinte (2), dans lequel les gains individuels de PID (Kp, Ki, Kd) sont déterminés grâce à une matrice quadratique composée de la vitesse optimale de ventilateur (TFS), et du régime du moteur (ES), sont énumérés dans le Tableau 1 et le Tableau 2, respectivement. Dans ce cas, le Tableau 2 est un exemple du cas dans lequel seul le gain Kp est déterminé, et les gains Ki et Kd sont déterminés, de la même façon, grâce à la matrice quadratique. Tableau 1 Matrice de gain TFS > 1000 Tableau 2 Matrice de gain de TFS 1000 Dans ce cas, la vitesse optimale de ventilateur (TFS), le régime du moteur (ES) et la vitesse du ventilateur (FS) utilisés comme informations d'entrée pour déterminer les gains individuels de PID sont des informations d'entrée générales. Il est également naturel que d'autres informations puissent être ajoutées ou remplacées. Dans l'invention, la performance de commande peut être encore plus améliorée en augmentant les informations d'entrée pour déterminer les gains 20 individuels de P1D, afin de préparer une matrice de gain d'un ordre plus élevé. 2878011 11 Dans un autre mode de réalisation de l'invention, de plus, les gains individuels de PID (Kp, Ki, Kd) peuvent être déterminés grâce à une formule utilisant les informations d'entrée (TFS, ES, FS etc.) comme paramètres. Dans le cas où le gain de type PID Kp doit être déterminé en utilisant le régime du moteur (ES) = 2000 tlmn et la vitesse optimale de ventilateur (TFS) = 1000 tlmn, par exemple, le gain Kp est calculé à 0,55 grâce à la Formule 2 suivante. Les autres gains Ki et Kd sont déterminés de la même manière. (Formule 2) Kp = 1000/EX + 501TFS. L'invention est activée, lorsqu'elle est appliquée à un dispositif d'embrayage de refroidissement de radiateur, pour améliorer les performances du moteur et la distance parcourue, pour améliorer les performances de refroidissement du condenseur (AIC) du système de conditionnement d'air, pour éliminer les bruits du ventilateur dus à l'entraînement, pour réduire le délai de réponse à l'instruction de commande de la rotation du ventilateur, pour réduire l'entraînement au moment de la variation du régime du moteur ou du démarrage du moteur, et pour stabiliser le comportement en rotation du ventilateur. 2878011 12 REVENDICATIONS, 1. Dans un procédé de commande d'un embrayage de ventilateur du type à commande extérieure, dans lequel un élément de soupape (9) est actionné par un électro-aimant (11) afin de commander les MARCHEIARRET d'un passage de circulation d'huile et dans lequel la zone de contact effective de l'huile dans un espace libre de transmission de couple entre le côté menant et le côté mené augmente/diminue pour commander la transmission de couple de rotation du côté menant au côté mené, lo procédé de commande des MARCHE/ARRET dudit élément de soupape grâceà une commande du type PID (c'est-à-dire un procédé de commande à réaction par proportion, différentiation et intégration) en se fondant sur au moins un signal d'une température de liquide de refroidissement d'un radiateur (21) , une vitesse de ventilateur (22), une température d'huile à transmission, une vitesse de véhicule, un régime de moteur (28), la pression du compresseur d'un système de conditionnement d'air, et un signal MARCHE/ARRET du système de conditionnement d'air, dans lequel les gains individuels de ladite commande PID sont déterminés grâce à une matrice de gain contenant la vitesse optimale de ventilateur (22) demandée du côté moteur, la vitesse de ventilateur effectivement mesurée, et le régime du moteur (28), et dans lequel la commande PID est constituée en se fondant sur les gains, de telle sorte qu'un signal de commande est sorti. 2. Dans un procédé de commande d'un embrayage de ventilateur du type à commande extérieure, dans lequel un élément de soupape (8) est actionné par un électro-aimant (11) afin de commander les MARCHE/ARRET d'un passage de circulation d'huile et dans lequel la zone de contact effective de l'huile dans un espace libre de transmission de couple entre le côté menant et le côté mené augmente/diminue pour commander la transmission de couple de rotation du côté menant au côté mené, 3o procédé de commande de l'embrayage de ventilateur par une commande PID (c'est-à-dire un procédé de commande à réaction par proportion, différentiation et intégration) en définissant la vitesse limite supérieure pour une vitesse optimale de ventilateur (22) demandée par le côté moteur, en arrêtant temporairement un signal de commande de vitesse de ventilateur en se fondant 2878011 13 sur une différence de vitesse parmi le régime du moteur (28), la vitesse du ventilateur (22) et ladite vitesse optimale de ventilateur, en arrêtant temporairement le signal de commande de la vitesse de ventilateur en se fondant sur l'accélération du moteur ou l'accélération de la position de l'accélérateur (papillon des gaz), ou en restreignant le changement dans ladite vitesse optimale de ventilateur en se fondant sur la cadence de changement de ladite vitesse optimale de ventilateur, dans lequel les gains individuels de ladite commande PID sont déterminés grâce à une matrice de gain contenant la vitesse optimale de ventilateur (22) demandée du côté moteur, la vitesse de ventilateur (22) effectivement mesurée, et le régime du moteur (28), et dans lequel la commande P1D est constituée en se fondant sur les gains, de telle sorte qu'un signal de commande est sorti.