Brevet FR2891872A1 — publié le 20070413

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de gestion d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile selon lequel pour un changement de rapport on diminue un couple de consigne par rapport à un couple souhaité par le conducteur. L'invention concerne également un programme d'ordinateur ainsi qu'une mémoire électrique et une installation de commande et/ ou de régulation pour la mise en oeuvre du procédé. Etat de la technique Les véhicules automobiles équipés de boîtes de vitesses automatisées ou automatiques permettent un changement de rapport pratiquement sans secousse car le couple fourni par le moteur à combustion interne lors d'une demande de changement de rapport est tout d'abord diminué en dessous du couple demandé par le conducteur, puis après le changement de rapport de vitesses, est de nouveau relevé au ni-veau souhaité par le conducteur. On prédéfinit ainsi un couple de consigne et par le réglage du volet d'étranglement et de l'angle d'allumage on asservit aussi précisément que possible le couple réel sur le couple de consigne. Il est également connu qu'une variation rapide de couple par réglage du volet d'étranglement seul, est difficile, voire impossible, car la charge d'air arrivant dans les chambres de combustion ne suit la position du volet d'étranglement, du fait du volume d'air compris entre le volet d'étranglement et les chambres de combustion, qu'avec une certaine iner-tie ou retard. Le document DE 102 25 448 Al propose ainsi de pré-définir une réserve de couple pendant une opération de commutation en ouvrant plus fortement le volet d'étranglement que cela ne serait nécessaire pour obtenir le couple de consigne et en ce qu'on règle l'angle d'allumage en sens opposé pour que le couple réel corresponde néanmoins aussi bien que possible au couple de consigne. Si le couple de consigne augmente brusquement et fortement, un réglage correspondant de l'angle d'allumage permet d'asservir le couple réel sur le couple de consigne sans subir de retard. Le document DE 42 32 973 Al prévoit en outre de commencer la commande d'ouverture du volet d'étranglement avant que le couple de consigne n'augmente et de retarder en même temps l'angle d'allumage pour permettre de cette manière, si le couple de consigne aug- mente, de disposer ainsi d'une certaine réserve de couple. Ainsi, le couple réel peut être bien asservi sur le couple de consigne. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé 5 fonctionnant de manière simple et permettant à un couple réel de suivre aussi exactement que possible un couple de consigne. Exposé de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que lorsque le couple de consigne est diminué, 10 on applique un décalage à une charge d'air de consigne ou à une grandeur correspondante de façon que le couple réel fondé sur la charge d'air soit supérieur à un couple réel fondé sur l'angle d'allumage. Suivant d'autres caractéristiques, l'invention concerne un programme d'ordinateur, une mémoire électrique ainsi qu'une installation 15 de commande et/ou de régulation mettant en oeuvre ce procédé. Avantages de l'invention Le procédé selon l'invention permet de créer de manière simple une réserve de couple. Cela signifie que dans tous les cas on dis-pose d'une plage de réglage suffisante pour l'angle d'allumage afin 20 d'asservir le couple réel aussi bien que possible sur le couple de consigne. Pour cela, l'invention prévoit que la charge d'air (ou remplissage d'air) et une grandeur correspondante, par exemple un couple de consigne fondé sur la charge d'air, soit soumis à un décalage positif. Ainsi, le volet d'étranglement s'ouvre ce qui entraîne une déviation du couple réel fondé 25 sur la charge d'air par rapport au couple de consigne. Pour que néanmoins le couple réel suive aussi près que possible le couple de consigne, il faut détériorer l'angle d'allumage d'une valeur correspondante. Ensuite, l'angle d'allumage peut être réglé suffisamment dans les deux directions pour que le couple réel suive bien le couple de consigne. 30 Précisément, dans le cas d'un changement de rapport, la phase d'augmentation du couple, après une diminution précédente, est particulièrement critique car jusqu'à présent, du fait de l'inertie du système d'alimentation en air selon les techniques classiques, il pouvait se faire que l'on ne disposait pas d'une plage de réglage suffisante pour 35 l'angle d'allumage. Cela est exclu par la variante du procédé de l'invention selon laquelle la charge d'air de consigne ou la grandeur correspondante est soumise à un décalage positif si la valeur de couple de consigne a un gradient positif, c'est-à-dire si l'on demande une augmentation de couple. Entre temps il n'y a pas de tel décalage antérieur et le moteur à combustion interne fonctionne jusqu'alors avec le meilleur rendement possible pour cet état de fonctionnement. Selon un développement, la charge de consigne ou la gran- deur correspondante ne sera soumise au décalage positif que s'il y a un gradient positif pendant un intervalle de temps déterminé et/ou si celui-ci correspond à au moins une certaine valeur. On évite ainsi toute mise en oeuvre non souhaitée du décalage, par exemple pour les variations habituelles du couple de consigne. Ainsi, le moteur à combustion interne ne fonctionne avec un rendement détérioré par le décalage que si cela est effectivement nécessaire. La durée pendant laquelle il faut avoir un gradient positif pour provoquer l'application du décalage positif à la charge d'air dépend notamment de l'amplitude du gradient. En d'autres termes : un gradient faible doit être appliqué plus longtemps qu'un gradient fort pour provoquer le décalage positif sur la charge d'air de consigne. En variante au déclenchement du décalage par un gradient positif du couple de consigne, on peut également appliquer un décalage positif à la charge d'air de consigne ou à la grandeur correspondante, sur demande, notamment provenant d'un appareil de commande de boîte de vitesses. Cela permet un déclenchement anticipé et particulièrement pré-cis de l'application du décalage (mode prévisionnel). Le décalage peut être influencé par l'appareil de commande de boîte de vitesses. Le décalage peut dépendre du gradient du couple de consigne. Pour cela, on injecte une grandeur caractéristique correspondant au couple de consigne ou à son gradient avec par exemple la vitesse de rotation du moteur à combustion interne dans un champ de caractéristiques qui fournit alors le décalage ou une grandeur influençant celui-ci. La précision du procédé de l'invention est particulièrement élevée dans de telles conditions. Le procédé selon l'invention permet en outre de réduire les données qui doivent être par exemple transmises par l'appareil de commande de boîte de vitesses à l'appareil de commande ou de gestion du moteur. C'est ainsi que par exemple le couple de consigne, dont l'évolution est la cause de l'application du décalage, peut être pré-défini par l'appareil de commande de la boîte de vitesses. L'importance du décalage peut dépendre de la vitesse de rotation car celle-ci influence l'inertie du système d'alimentation en air. Plus l'inertie prévisible est faible et plus faible sera le décalage. Cela évite toute détérioration inutile du rendement. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 5 détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation préférentiel représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un moteur à combustion interne équipé d'une boîte de vitesses, d'une installation d'allumage et d'un volet d'étranglement, 10 - la figure 2 montre un diagramme de différents couples pendant une opération de commutation de la boîte de vitesses de la figure 1 en fonction du temps, - la figure 3 est un diagramme donnant la position du volet d'étranglement de la figure 1 selon l'opération de commutation de la fi-15 gure 2 en fonction du temps, - la figure 4 est une représentation analogue à celle de la figure 3 donnant un angle d'allumage, et - la figure 5 est un diagramme analogue à celui de la figure 2 pour un second type de changement de rapport de vitesses. 20 Description de modes de réalisation Selon la figure 1, un moteur à combustion interne porte la référence 10 et la boîte de vitesses associée porte la référence 12 ; le véhicule automobile est simplement schématisé par un trait mixte ; il est équipé du moteur à combustion interne 10 et de la boîte de vitesses 12. Le 25 véhicule porte la référence 14. Un cylindre avec une chambre de combustion 16 et un piston 18 est représenté à titre d'exemple pour le moteur à combustion interne 10. L'air comburant arrive dans la chambre de combustion 16 par une soupape d'admission 20 reliée à un canal d'admission 22. Le canal 30 est équipé d'un volet d'étranglement 24 permettant de régler la quantité d'air arrivant dans la chambre de combustion 16. Pour cela, le volet d'étranglement 24 est relié à une installation de réglage ou d'actionnement 25. Les gaz de combustion chauds sont expulsés de la chambre de combustion 16 à travers la soupape d'échappement 26 dans la conduite des 35 gaz d'échappement 28. L'allumage du mélange air/carburant de la chambre de combustion 16 est assuré par une bougie d'allumage 30 commandée par une installation d'allumage 32. Le piston 18 entraîne un vilebrequin 34 lui-même relié à la boîte de vitesses 12. La vitesse de rotation du vilebrequin 34 est détectée par un capteur de vitesse de rotation 36 ; la position de vitesses ou rap- port de vitesses de la boîte de vitesses 12 est détecté par un capteur de boîte de vitesses 38. La position du volet d'étranglement 24 est détectée par un capteur de volet d'étranglement 40 et la quantité d'air traversant le canal d'admission 22 est détectée par un capteur à film chaud HFM 42. Le fonctionnement du moteur à combustion interne 10 est commandé et régulé par une installation de commande et de régulation 44 encore appelée ci-après appareil de commande ou de gestion du moteur. L'appareil de commande du moteur 44 reçoit par exemple les signaux du capteur HFM 42 ainsi que ceux du capteur du volet d'étranglement 40 et ceux du capteur de vitesse de rotation 36 ; il reçoit également les signaux d'une installation de commande et de régulation 45 qui commande la boîte de vitesses 12 et est de ce fait appelée appareil de commande de boîte de vitesses. Pour éviter une secousse de commutation lors d'un changement de rapport de vitesses de la boîte de vitesses 12, l'appareil de commande de moteur 44 est informé de l'appareil de commande de boîte de vitesses 46 lorsqu'il y a lieu de changer de rapport de vitesses qu'il faut diminuer le couple de consigne Mons par rapport au couple Mfawu demandé par le conducteur du véhicule 14 (comparer la courbe en très interrompu à la figure 2). Cette diminution du couple de consigne Mons commence à un instant ti. Comme cela apparaît à la figure 3, l'angle WDK du volet d'étranglement 24 est diminué selon une fonction linéaire d'une valeur WDK1 à une valeur WDK2 ; le volet d'étranglement 24 est ainsi fermé suivant une consigne d'un couple de consigne MLeons fondé sur la charge ou remplissage d'air ; ce couple de consigne sera appelé ci-après couple de consigne d'air. La courbe en trait pointillé de la figure 2 montre que le couple réel MLreel fondé sur la charge d'air (appelé ci-après couple d'air, réel) ne suit qu'avec un certain retard lié à l'inertie du système d'admission d'air formé par le volet d'étranglement 24, le canal d'admission 22, la sou-pape d'admission 20 et la chambre de combustion 16 par rapport au cou-ple d'air de consigne MLeons. C'est pourquoi il est ainsi question du chemin de couple fondé sur le remplissage d'air et qui est entaché d'inertie. Pour régler le couple réel Mreel du moteur à combustion in-terne 10 on dispose également d'un second chemin de couple, à savoir un chemin de couple fondé sur l'allumage. Le couple fourni par le moteur à combustion interne 10 peut en effet se régler, comme cela est connu, non seulement par le remplissage d'air réglé des chambres de combustion 16, mais aussi par l'angle d'allumage ZW (figure 4). Dans des conditions nor-males, on choisit l'angle d'allumage ZW pour que le moteur à combustion interne 10 offre un rendement optimum et minimise ainsi la consommation de carburant. Le rendement peut toutefois être détérioré, par exemple en réglant l'angle d'allumage ZW dans le sens du retard, correspondant à une détérioration artificielle pour influencer ainsi le couple réel Mreel du moteur à combustion interne 10. Dans le cadre de ce chemin de couple fondé sur l'allumage on fait correspondre un couple de consigne fondé sur l'allumage MZeons (appelé ci-après couple d'allumage de consigne) au couple de consigne Meons. L'angle d'allumage ZW de la figure 4 est alors réglé en continu pour obtenir le couple réel MZreel représenté par un trait en pointillés à la figure 2. Ce couple réel correspond effectivement au coupe réel fourni Mreei pour suivre aussi bien que possible le couple d'allumage de consigne MZeons. L'importance du retard nécessaire pour l'angle d'allumage ZW correspond qualitativement sensiblement à la distance AM entre le couple d'allumage réel MZreel (ligne en pointillés à la figure 2) et le couple d'air réel MLreel (ligne en traits points à la figure 2). On voit qu'à l'instant ti, l'angle d'allumage ZW chute brutalement au maximum jusqu'à une valeur mini-male ZWmin. Le couple d'air de consigne MLeons est toutefois limité vers le bas par un couple d'air minimum possible ML,T,In qui correspond à la position WDK2 du volet d'étranglement 24. Cette position est atteinte par le volet d'étranglement 24 à l'instant t2. Pour néanmoins atteindre une va-leur Meomm, située en dessous de la valeur MLmin pour le couple de consigne Mcons, comme le demande l'appareil de commande de boîte de vitesses 46, l'angle d'allumage ZW reste encore réglé sur le retard par rapport à l'angle d'allumage de base ZWopt. Si à l'instant t3, le couple d'air de consigne MLreel correspond de nouveau au couple d'air de consigne MLeons. Une fois le changement de rapport effectué, à l'instant t4 l'appareil de commande de boîte de vitesses 46 relève le couple de consi- gne Meons pour revenir au couple Mfawu souhaité par le véhicule 14 ou de-mandé par celui-ci. A partir de l'instant t4, le couple de consigne Wons aura un gradient positif. Dans l'appareil de commande de moteur 44 on détermine l'amplitude du gradient dM/dt et à partir de là on détermine une durée xt au cours de laquelle il faut avoir au moins le gradient positif dM / dt. Pour remplir cette condition, on applique un décalage positif OS au couple d'air de consigne MLeons à l'instant t4 et partant de cette nouvelle valeur de départ MLos on revient selon une fonction linéaire sur le couple de consigne Mfawu souhaité par le conducteur du véhicule 14. Cela se traduit par un réglage brusque du volet d'étranglement 24 passant de la valeur minimale WDK2 à la valeur WDKos, partant de l'angle WDK du volet d'étranglement 24 revenant à la valeur de départ WDK1. Cela s'obtient à l'instant ts. L'inertie du système d'alimentation en air devient de nou-veau perceptible, si bien que le couple d'air réel MLreel ne suit le couple d'air de consigne MLeons que de façon retardée. Du fait du décalage OS, la distance entre le couple d'air réel MLreel et le couple d'allumage réel MZreel est suffisamment grand pour que l'angle d'allumage ZW (figure 4) se situe également dans cette phase, dans une plage moyenne entre l'angle d'allumage optimum ZWopt et l'angle d'allumage le plus retardé possible ZWmin. Dans cette phase, l'angle d'allumage peut se régler dans les deux directions, ce qui permet une adaptation précise du couple d'allumage réelle MZreel ou du couple réel Mreel sur le couple de consigne Meons. A cet instant t6 tous les couples M sont de nouveau identiques au couple Mfawu souhaité par le conducteur du véhicule 14 et l'angle d'allumage se situe de nouveau dans la plage de l'angle d'allumage opti-mum ZWopt. La figure 5 montre un diagramme analogue à celui de la figure 2 pour une autre opération de commutation de la boîte de vitesses 12. A la différence de l'opération de commutation présentée aux figures 2 à 4, dans le cas de la présente commutation, le couple d'air de consigne MLeons n'atteint pas le couple d'air minimum possible MLmin. Dans ce cas, le sens du décalage OS est particulièrement bien perceptible. Ce n'est que par le décalage OS que le couple d'air réel MLreel aura, après l'instant t4, une distance significative AM par rapport au couple d'allumage réel MZreel• Dans ce cas également, l'angle d'allumage reste retardé, ce qui permet d'asservir le couple réel Mreel de façon très précise sur le couple de consigne Mcons. La différence AM entre le couple d'air réel MLreel et le couple d'allumage réel MZreel représente une réserve de couple dans la mesure où l'on utilise l'asservissement particulièrement précis du couple réel Mreei. La figure 5 montre que le décalage OS utilisé est inférieur à celui de la figure 2. Cela provient du fait que l'amplitude du décalage OS dépend de la vitesse de rotation actuelle du moteur à combustion interne 10. Dans l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, le décalage OS est résolu pour un gradient positif du couple de consigne Wons observé pendant une certaine durée xt. Mais il est également possible de déclencher l'application du décalage OS au couple d'air de consigne MLeons par une commande explicite, par exemple par un signal de déclenchement de l'appareil de commande de boîte de vitesses 46. L'amplitude du décalage OS peut alors être influencée par l'appareil de commande de boîte de vitesses 46. Le décalage OS peut dépendre par exemple du gradient du couple de consigne Moons. Pour cela, on injecte une grandeur caractérisant le gradient dMeons/dt avec par exemple la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 10 dans un champ de caractéristiques qui fournit en réponse le décalage OS ou une grandeur influençant celui-ci.20 REVENDICATIONS 1) Procédé de gestion d'un moteur à combustion interne (10) d'un véhicule automobile (14) selon lequel pour un changement de rapport on diminue un couple de consigne (Mons) par rapport à un couple souhaité par le conducteur (Mfawu), caractérisé en ce que lorsque le couple de consigne est diminué (Mons), on applique un décalage (OS) à une charge d'air de consigne ou à une grandeur correspondante (MLeons) de façon que le couple réel (MLreel) fondé sur la charge d'air soit supérieur à un couple réel (MZreei) fondé sur l'angle d'allumage (ZW). 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge d'air de consigne ou la grandeur correspondante (MLeons) sera 15 soumise à un décalage positif (OS) si le couple de consigne (Wons) a un gradient positif (dM/dt). 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que 20 la charge d'air de consigne ou la grandeur correspondante (MLeons) ne sera soumise qu'à un décalage positif (OS) que si le gradient positif (dM/dt) est appliqué pendant une durée donnée (xt) et/ ou pour une amplitude déterminée. 25 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la durée (xt) dépend de l'amplitude du gradient (dM/dt). 5) Procédé selon la revendication 1, 30 caractérisé en ce que la charge d'air de consigne ou la grandeur correspondante (MLcons) sera soumise à un décalage positif (OS) à la demande notamment d'un appareil de commande de boîte de vitesses (46). 35 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'amplitude du décalage (OS) est influencée par un appareil de commande de boîte de vitesses (46). 5 IoIo 7) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couple de consigne (Mons) est pré-défini par un appareil de commande de boîte de vitesses (46). 8) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le décalage (OS) dépend de la vitesse de rotation actuelle et/ou d'un gradient (dMeons/ dt) du couple de consigne (Mons). 9) Programme d'ordinateur, caractérisé en ce qu' il est programmé pour appliquer un procédé selon l'une des revendications 1 à8. 15 10) Support de mémoire électrique pour une installation de commande et/ou de régulation (44) d'un moteur à combustion interne (10) d'un véhicule automobile (14), caractérisé en ce qu' 20 il contient un programme d'ordinateur pour être appliqué à un procédé selon l'une des revendications 1 à 8. 11) Installation de commande et/ou de régulation (44) d'un moteur à combustion interne (10) d'un véhicule automobile (14), 25 caractérisée en ce qu' elle est programmée pour être appliquée à un procédé selon l'une des revendications 1 à 8. 30