Brevet FR2892149A1 — publié le 20070420

"Dispositif de contrôle d'un moteur à essence à mise au point simplifiée et procédé de préparation d'un tel dispositif" La présente invention concerne un dispositif de contrôle d'un moteur à essence à mise au point simplifiée et un procédé permettant de mettre au point le dispositif de contrôle. Elle concerne aussi un procédé de préparation d'un tel dispositif. Dans l'état de la technique, on a déjà décrit des dispositifs de contrôle de détection d'une commande d'accélération ou de io décélération, et de mesure du régime instantané du moteur à essence. En réponse, un dispositif de contrôle du fonctionnement d'un moteur à essence produit une consigne de couple qui est transmise à des actionneurs de réglage de fonctionnement du is moteur à essence. Dans un tel état de la technique, le dispositif de contrôle utilise de nombreuses tables de conversion dans chacune desquelles est enregistrée une cartographie et qui permettent de transformer une ou deux données d'entrée selon qu'il s'agit d'une 20 cartographie à une (1 D) ou deux (2D) dimensions, en une donnée de sortie. Dans le cas d'un dispositif de contrôle d'un moteur à essence, on trouve donc dans l'état de la technique : - un moyen de conversion de la position de commande d'accélération ou de décélération en une commande 25 normalisée ; et - un moyen pour convertir la commande d'accélération ou de décélération normalisée en une consigne de couple adaptée à la commande des actionneurs de réglage du moteur à essence. Malheureusement, ainsi qu'il sera décrit ultérieurement, 30 une telle technique pose de nombreux problèmes lors de la mise au point. De plus, la cartographie constituée alors dans chacun des moyens de conversion conduit à utiliser des techniques d'interpolation qui ne sont pas toujours en adéquation avec le fonctionnement du moteur. Dans l'état de la technique, on peut trouver les documents CA-A-2.139.491 et WO-A-94/01674 qui concernent un dispositif de contrôle dans lequel l'asservissement de haut niveau transformant l'angle de la pédale de l'accélérateur en un couple n'est pas pris en compte, ce qui rend le contrôle beaucoup moins efficace. Dans le document ES-A-53.30.78, le dispositif de contrôle du moteur ne décrit pas non plus d'asservissements de haut niveau transformant l'angle pédale de l'accélérateur en un couple. io II décrit un système de contrôle du moteur basé sur des cartographies et sur un microprocesseur pour réaliser ensuite l'asservissement du moteur thermique. Dans le document US-A-5.083.037, un dispositif de pilotage en régime moteur travaille sur deux moteurs thermiques is et non pas sur un seul moteur thermique. Dans ce dispositif de pilotage, seul est décrit l'asservissement de position qui pilote la consigne de régime du moteur thermique. Dans le document US-A-5.020.501, il est décrit un système pilotant en boucle fermée ou en boucle ouverte, un moteur à 20 essence à partir d'une sonde à oxygène (sonde Lambda) et d'un capteur de régime moteur. Il est surtout décrit l'utilisation d'une zone morte pour éviter que des objectifs antagonistes entre le contrôle Lambda et le pilotage de la vitesse n'empêchent une bonne régulation du système. 25 Dans le document GB-A-2.024.462, il est décrit un système qui pilote un moteur à combustion interne en boucle fermée. Le système utilise un capteur de régime et d'autres capteurs pour générer une commande, notamment une commande de quantité de carburant injecté et/ou un degré d'avance à l'allumage. Le 30 couple est estimé à partir de cette information de vitesse de rotation instantanée au moyen d'un montage électronique numérique complexe basé sur des portes logiques. Ce document n'enseigne pas à générer une consigne de couple de manière efficace. Pour remédier à cet état de la technique, la présente invention concerne un dispositif de contrôle d'un moteur à essence à mise au point simplifiée dans lequel un premier moyen permet de normaliser la commande d'accélération, puis un second moyen permet d'établir une commande en couple à destination de l'actionneur de réglage du moteur à essence. L'invention se caractérise en ce que le premier et/ou le second moyen de contrôle comporte, pour remplacer une mémoire de cartographie, un calculateur d'une fonction de transfert io représentative de la normalisation de la commande d'accélération et/ou de la commande de couple du moteur. Selon un autre aspect de l'invention, au moins une fonction de transfert dudit calculateur de fonctions de transfert est une fonction de normalisation de la commande d'accélération et/ou de is décélération produite par une pédale d'accélérateur. Selon un autre aspect de l'invention, la fonction de transfert est une fonction de conversion de la commande normalisée d'accélération et/ou de décélération en un signal de couple de consigne du moteur. 20 Selon un autre aspect de l'invention, la fonction de normalisation est constituée par la fonction identique. Selon un autre aspect de l'invention, la fonction de conversion de la commande normalisée en une consigne de couple comporte aussi une addition d'un signal d'écart de vitesse 25 et de la commande d'accélération normalisée. Selon un autre aspect de l'invention, la fonction de conversion de la consigne normalisée en consigne de couple comporte un élément de filtrage linéaire à réponse impulsionnelle finie. 30 Selon un autre aspect de l'invention, la fonction de conversion de la commande d'accélération normalisée en consigne de couple comporte une fonction affine. Selon un autre aspect de l'invention, la fonction affine est constituée sur la base de la mesure de la vitesse ou du régime instantané du moteur. Par ailleurs, l'invention concerne aussi un procédé de préparation du dispositif de l'invention. Selon un aspect de l'invention, le procédé consiste à établir d'abord les paramètres de la fonction de transfert de normalisation sur la base d'une contrainte de régime minimum. Selon un aspect de l'invention, le procédé consiste à io établir les paramètres de définition de la fonction de conversion de la commande normalisée en consigne de couple sur la base d'un temps de réponse déterminé pour une commande déterminée d'accélération. D'autres avantages et caractéristiques de la présente is invention seront mieux compris à l'aide de la description et des figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 représente le schéma bloc d'un dispositif de contrôle selon l'état de la technique, ainsi que les moyens utilisés pour réaliser sa mise au point ; 20 - la figure 2 représente un mode préféré de réalisation du dispositif selon l'invention ; - les figures 3 à 6 représentent des modes de réalisation particuliers de parties du dispositif de la figure 2 ; et - la figure 7 représente un organigramme simplifié du 25 procédé de préparation du dispositif selon l'invention A la figure 1, on a représenté un schéma bloc d'un dispositif de contrôle du moteur à essence selon l'état de la technique. Le dispositif de contrôle GMP comporte essentiellement un 30 moyen 1 de détection d'une commande d'accélération ou de décélération et un moyen 3 de détection du régime instantané du moteur à essence. La valeur instantanée du signal de détection de la commande d'accélération est transmise à une entrée d'adressage El d'un moyen mémoire 2 dans lequel est enregistrée une cartographie unidimensionnelle LUT1 D dont la valeur de lecture S est transmise à une première entrée d'adressage El d'un moyen mémoire 4 dans lequel est enregistrée une cartographie bidimensionnelle LUT2D. Ainsi qu'il sera décrit plus loin, lors de la mise au point, grâce à une entrée de chargement EC2, la mémoire 2 de cartographie reçoit des données de cartographie qui sont adaptées au moteur à essence sur lequel le dispositif de contrôle io GMP est prévu. Par ailleurs, le moyen de mesure instantanée du régime du moteur 3 est connecté à une seconde entrée d'adressage E2 de la mémoire 4 de cartographie bidimensionnelle LUT2D dont la valeur de sortie S est directement transmise à titre de signal de is consigne en couple, aux actionneurs 10 de réglage du fonctionnement du moteur à essence. Il en résulte que, lors du fonctionnement de ce dispositif, la donnée caractéristique du signal de commande normalisée est d'abord calculée, puis la conversion en signal de consigne de 20 couple est ensuite exécutée sur le circuit 4. Ainsi qu'on l'a déjà indiqué plus haut, l'utilisation de cartographies nécessite l'établissement préalable lors de la mise au point des valeurs de cartographie. Or dans le cas d'un moteur à essence utilisé sur un véhicule automobile, une telle 25 cartographie doit être mise au point en tenant compte du fait qu'un grand nombre de moteurs du même genre sera équipé du même genre de dispositifs de contrôle du moteur à essence. Il faut donc établir une cartographie moyenne à l'aide d'un dispositif de mise au point MAP qui a été représenté ainsi à la figure 1. 30 Afin de réaliser le chargement des mémoires de cartographie 4, le dispositif de mise au point MAP est exploité lors de la fabrication de chaque véhicule sur lequel un moteur à essence doit être contrôlé par un tel dispositif de contrôle GMP. Lors de la mise au point du véhicule, le dispositif de contrôle GMP est connecté au dispositif de mise au point MAP et il est d'abord chargé à l'aide de données sélectionnées et enregistrées en fonction du type de véhicule et du type du moteur par respectivement un générateur de cartographie de normalisation 8 et un générateur de cartographie de conversion en consigne 9. Pour établir l'ensemble des données nécessaires à l'établissement de telles cartographies, il faut réaliser à l'aide io d'un banc d'essai 7 une analyse du fonctionnement d'un lot d'échantillonnage de moteurs à essence du même genre que celui qui sera utilisé avec le dispositif GMP de la figure 1. Un cyclage est alors exécuté sur différents modes de fonctionnement du véhicule, d'abord sur la commande d'accélérateur à l'aide d'un is moyen de testage d'accélération 6, puis sur le régime instantané du moteur à l'aide d'un moyen 5 de testage de régime de moteur, ces données étant alors appliquées d'une part à chaque moteur du banc 7 et aussi à des entrées convenables des cartographies 8 et 9 dans le dispositif de mise au point MAP. 20 A la fin de l'essai, l'ensemble des cartographies selon les types de moteur est ainsi enregistré. Lorsqu'un véhicule particulier est équipé du dispositif de contrôle GMP de son moteur à essence, le jeu correct de cartographies 2, 4 est alors chargé par des entrées de chargement de cartographie EC2 pour la 25 mémoire 2 de cartographie à une dimension LUT1D et EC4 pour la mémoire 4 de cartographie à deux dimensions LUT2D. La même chose s'applique lors de la maintenance du véhicule si de nouvelles mises à jour des cartographies sont demandées ou désirées. 30 On remarque que, une fois que l'une ou l'autre des cartographies a été enregistrée dans la mémoire de cartographie 2 ou 4 du dispositif de contrôle GMP du véhicule particulier, il n'est plus possible de la changer sauf à reconnecter les entrées de chargement du dispositif de contrôle GMP du véhicule particulier avec le dispositif de mise au point MAP en y sélectionnant le type correct de moteur et de cartographies mises à jour. En fonctionnement normal, le dispositif de contrôle GMP du véhicule particulier dans lequel ont été chargées les deux cartographies LUT1 D et LUT2D comporte un moyen 1 de détection de la position instantanée de la pédale d'accélérateur et un moyen 3 de détection du régime instantané du moteur contrôlé par le dispositif de contrôle GMP. io La valeur de consigne de la pédale d'accélération 1 est transmise comme valeur d'entrée El de la lecture de la mémoire de cartographie 2. La sortie S de la mémoire 2 présente alors la valeur de réponse lue dans la cartographie LUT1 D concernée. La valeur de sortie S de la mémoire 2 sert alors de is première valeur d'entrée El de la lecture de la mémoire de la cartographie 4 à deux dimensions qui ne peut produire une valeur de sortie que sur présentation de deux valeurs d'entrée El et E2. La valeur de détection du régime moteur issue du détecteur 3 est transmise comme seconde valeur d'entrée E2 de 20 lecture de la mémoire de la cartographie 4. La sortie S de la mémoire 4 présente alors la valeur de réponse lue dans la cartographie LUT2D concernée. La valeur de sortie S de la mémoire 4 sert alors de valeur de consigne de couple qui est transmise à l'entrée de consigne 25 des actionneurs 10 de commande du moteur contrôlé par le dispositif de contrôle GMP. A la figure 2, on a représenté un mode de réalisation préféré du dispositif de contrôle de l'invention dans lequel les deux cartographies du dispositif de contrôle GMP de la figure 1 30 ont été remplacées par un calculateur P doté de moyens de calcul de fonction de transfert respectivement 14 et 20. Le calculateur ou dispositif de contrôle de l'invention P est connecté par des entrées convenables à un capteur de degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur 10 d'une part et à un détecteur produisant un signal de sortie proportionnel au, ou indicatif du régime instantané du moteur 12. Un premier moyen de calcul 14 exécute une fonction de transfert F1 qui normalise entre 0 et la vitesse maximale le degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur produit par le capteur 10. Le signal de sortie du moyen de calcul 14 est transmis à une première entrée de l'additionneur 16 dont une seconde entrée est directement connectée à la sortie du capteur du régime moteur 12. La sortie de l'additionneur 16 est connectée à l'entrée positive io d'un soustracteur 18 dont l'entrée négative est connectée à un registre maintenant une valeur d'un régime minimal 22. Le signal de différence issu à la sortie du soustracteur 18 est transmis à l'entrée du moyen de calcul à titre d'argument de la seconde fonction de transfert F2. Le signal de sortie du moyen de calcul 15 20 représente une consigne en couple C* qui est transmise à une entrée convenable d'actionneur 24 de réglage du fonctionnement du moteur à essence. A la figure 3, on a représenté dans un autre mode de réalisation un dispositif P' de contrôle du moteur à essence dans 20 lequel la fonction de transfert F1 de normalisation est la fonction identique. Dans un tel mode de réalisation, le bloc de calcul 14 est simplement supprimé et les autres éléments sont conservés et portent les mêmes numéros de référence que ceux de la figure 2. A la figure 4, on a représenté un autre mode de réalisation 25 dans lequel le moyen de calcul de la première fonction de transfert F1 est maintenu tandis qu'une mémoire de cartographie bidimensionnelle 27 permet, par une première entrée connectée à la sortie du moyen de calcul 14 et par une seconde entrée connectée directement au capteur de vitesse 12, de lire une 30 valeur C* de consigne de couple qui est transmise à l'entrée des actionneurs 24 de réglage du moteur. La mémoire de cartographie 2D bidimensionnelle 27 peut être chargée et maintenue comme il a été décrit pour la mémoire 4 du dispositif de contrôle GMP de la figure 1. A la figure 5, on a représenté un mode particulier de réalisation du moyen de calcul 20 de la figure 2. Dans le moyen de calcul, on a disposé un amplificateur de gain 26 et un générateur de décalage 28. A cette fin, un multiplieur 26 par une constante prédéterminée k ou gain est connecté par son entrée S18 à la sortie du moyen de calcul 18 du premier mode de réalisation. La sortie du multiplicateur 26 est connectée à une première entrée d'un additionneur 30. La seconde entrée de l'additionneur 30 est connectée à un registre 28 dans lequel est io maintenue une valeur constante de décalage. La sortie du circuit d'addition 30 est utilisée à titre de consigne de couple C*. A la figure 6, on a représenté un autre mode de réalisation du dispositif de contrôle de l'invention dans lequel le registre 28 a été remplacé par un générateur de fonction affine linéaire is dépendant du régime moteur. A cette fin, le circuit 28 est remplacé par un additionneur 28a dont une première entrée est connectée à un registre 32 dans lequel est maintenue une constante G prédéterminée. La seconde entrée de l'additionneur 28 est connectée à 20 une sortie d'un multiplieur 36 dont une première entrée est directement connectée à la sortie du capteur 12 du régime instantané du moteur et dont une seconde entrée est connectée à un registre 34 maintenant une valeur constante f, enregistrée. Le signal de sortie de l'additionneur 28a est transmis à une entrée 25 de l'additionneur 30 de la figure 5 par exemple. On va maintenant décrire le procédé de préparation d'un dispositif de contrôle de moteur selon ce qui a été défini ci-dessus. Un tel procédé permet d'établir directement, lors de la fabrication de chaque véhicule, les différents paramètres de 30 détermination des fonctions de transfert F1 et/ou F2 qui ont été décrites ci-dessus. Dans une première étape El, on établit en fonction du cahier des charges du véhicule une valeur de régime minimum wmin. l0 Dans une seconde étape E2, en fonction du cahier des charges, on établit un degré particulier d'enfoncement de la pédale d'accélérateur, soit xO, et on établit une valeur de régime maximum de sorte qu'une valeur minimum de commande normalisée soit établie si x est inférieur à la valeur de seuil xO et qu'une valeur maximum normalisée soit établie pour toutes les valeurs inférieures à la valeur maximum. Dans une étape E3, on établit ensuite les paramètres de fonctionnement de la seconde fonction de transfert F2 en utilisant io un cahier des charges déterminant le temps de réponse la réponse en vitesse pour une valeur déterminée, soit xO, du degré d'enfoncement de la pédale. Si la fonction F2 comporte plus de un paramètre pour sa détermination, on exécute lors d'une étape E4 au moins une is étape de test supplémentaire. Ce sera particulièrement le cas d'une réaction au décollage du véhicule lorsqu'une valeur particulière de degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur est détectée. Dans un autre mode de réalisation, la seconde fonction de 20 transfert est une fonction de transfert non linéaire. Dans un autre mode de réalisation, la fonction non linéaire est une fonction dynamique incorporant par exemple un filtre échantillonné à réponse impulsionnelle infinie pour améliorer les performances de l'invention au détriment cependant de la simplicité des réglages. 25 De ce qui précède, on déduit que l'invention permet de simplifier le contrôle du moteur thermique en éliminant une ou deux cartographies dont la mise au point est difficile et surtout doit être exécutée a priori. A la différence, l'invention permet d'adapter le dispositif de 30 contrôle du moteur sur le véhicule particulier sur lequel il est monté en fonction de ses particularités. Un autre avantage de l'invention vient de ce que les deux valeurs produites par la première et/ou la seconde fonctions de transfert sont des valeurs qui représentent réellement le comportement physique du véhicule a posteriori à la différence des valeurs des cartographies qui sont des valeurs considérées une à une , ne représentant pas le comportement physique du véhicule. II en résulte notamment que les valeurs issues du dispositif de contrôle peuvent être rendues disponibles sur le réseau d'informations du véhicule pour servir de paramètres de consigne à d'autres calculateurs. Un autre avantage de l'invention vient de ce que la mise au io point des cartographies de l'état de la technique n'est plus nécessaire et que la préparation du dispositif de contrôle de l'invention est simple et adaptée à tout genre de véhicule. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle d'un moteur à essence à mise au point simplifiée dans lequel un premier moyen permet de normaliser la commande d'accélération, puis un second moyen permet d'établir une commande en couple à destination de l'actionneur de réglage du moteur à essence, caractérisé en ce que le premier (14) et/ou le second moyen (20) de contrôle comporte, pour remplacer une mémoire de cartographie, un calculateur (P) d'une fonction de transfert représentative de la io normalisation de la commande d'accélération (F1) et/ou de la commande de couple du moteur (F2). 2 ù Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins une fonction de transfert dudit calculateur de fonctions de transfert est une fonction de normalisation de la is commande d'accélération et/ou de décélération produite par une pédale d'accélérateur. 3 ù Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fonction de transfert est une fonction de conversion de la commande normalisée d'accélération et/ou de décélération en un 20 signal de couple de consigne du moteur.. 4 ù Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fonction de normalisation est constituée par la fonction identique. 5 ù Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce 25 que la fonction de conversion de la commande normalisée en une consigne de couple comporte aussi une addition (16) d'un signal d'écart de vitesse et de la commande d'accélération normalisée. 6 ù Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fonction de conversion de la consigne normalisée en 30 consigne de couple comporte un élément de filtrage linéaire à réponse impulsionnelle finie. 7 ù Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fonction de conversion de la commande d'accélération normalisée en consigne de couple comporte une fonction affine.8 û Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la fonction affine est constituée sur la base de la mesure de la vitesse ou du régime instantané du moteur. 9 - Procédé de préparation du dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à établir d'abord les paramètres de la fonction de transfert de normalisation (F1) sur la base d'une contrainte de régime minimum. û Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce lo qu'il consiste à établir les paramètres de définition de la fonction de conversion (F2) de la commande normalisée en consigne de couple sur la base d'un temps de réponse déterminé pour une commande déterminée d'accélération.