Brevet FR2892461A1 — publié le 20070427

Procédé et système de contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne avec filtrage du régime de rotation du moteur. La présente invention concerne le contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. De tels contrôles du fonctionnement consistent à gérer le moteur à combustion interne au moyen de différents capteurs et dispositifs actionneurs associés à un ensemble de lois de commande ou stratégies logicielles, mémorisé dans un calculateur embarqué sur le véhicule automobile, appelé unité de contrôle électronique (UCE). L'unité de contrôle électronique contient également en mémoire différents paramètres de caractérisation ou calibrations du, moteur à combustion. L'unité de contrôle électronique reçoit des informations provenant de l'ensemble des capteurs dont le véhicule est équipé, de façon à permettre au calculateur de connaître en temps réel l'état du moteur. L'unité de contrôle électronique reçoit également des informations concernant la volonté du conducteur pour la conduite du véhicule. Cette volonté se traduit par des signaux correspondant à des actions, par exemple sur la pédale d'accélérateur ou la pédale de frein du véhicule automobile. A partir de ces différentes grandeurs physiques reçues par le calculateur contenu dans l'unité de contrôle électronique, celle-ci est capable de piloter ou réguler l'ensemble des dispositifs actionneurs du moteur pour un fonctionnement optimal. Parmi les informations essentielles pour le contrôle du fonctionnement d'un moteur, figure en particulier l'information sur le régime de rotation instantané du moteur. En effet, la plupart des valeurs de consigne nécessaires pour le contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne sont cartographiées en fonction du signal de régime moteur. Il en est ainsi en particulier des différentes valeurs de couple, de la quantité de carburant, des paramètres d'avance 2 à l'injection ou à l'allumage, des signaux de pression de suralimentation dans le cas d'un moteur surcompressé, des signaux de pression d'alimentation dans un rail commun d'alimentation en carburant, des signaux de débit d'air, de richesse, etc. De plus, le signal de régime de rotation instantané du moteur est souvent utilisé dans des algorithmes de calcul, comme par exemple l'algorithme de calcul du débit d'air alimenté dans le moteur. Enfin, on utilise encore le signal du régime de rotation instantané du moteur comme une valeur de mesure dans différentes boucles de régulation, par exemple dans un régulateur du régime de ralenti du moteur. En résumé, on trouve au moins trois types d'utilisation de l'information sur le régime de rotation instantané du moteur pour le contrôle du fonctionnement du moteur, à savoir : 1. dans l'élaboration des valeurs de consigne nécessaires au 15 contrôle de fonctionnement du moteur, 2. dans des algorithmes de calcul, 3. dans des boucles de régulation. L'information relative au régime de rotation instantané du moteur est généralement obtenue par une mesure au moyen d'un 20 capteur à effet Hall, qui permet de mesurer le temps entre deux dents d'une cible fixée sur le vilebrequin du moteur à combustion. Le calculateur d'injection fournit une information sur le régime de rotation instantané du moteur qui est déterminée tous les quarts de tour du moteur. Cette information peut faire l'objet d'un calcul de moyenne 25 sur un demi-tour de rotation. Le signal de régime de rotation instantané du moteur est l'image de l'accélération du moteur et du véhicule automobile. Le couple moteur est appliqué sur la route par l'intermédiaire d'un embrayage ou d'un convertisseur lorsque le véhicule est équipé d'une 3 boîte de vitesses automatique, puis à travers une boîte de vitesses, un dispositif de transmission et les pneumatiques du véhicule, en contact avec la chaussée. Cet ensemble constitue une chaîne cinématique qui présente des inerties, des non-linéarités dues à des jeux, des frottements, etc., ainsi que des résonances. Il en résulte, dans le cas d'une variation de couple demandée au moteur, une réponse sur le signal de régime de rotation instantané du moteur qui n'est pas linéaire et qui fait apparaître un certain nombre d'oscillations à chaque modification du régime du moteur. On a déjà songé à limiter l'effet de ces oscillations afin qu'elles soient moins ressenties par le conducteur et les passagers du véhicule. A cet effet, on a utilisé des stratégies d'agrément de conduite permettant de moduler le couple moteur. Dans le cas d'un moteur Diesel, on peut ajouter ainsi un terme correctif à la demande de couple effectuée par le conducteur, en fonction du régime du moteur, de la dérivée première et de la dérivée seconde du régime du moteur. Le terme correctif intervient sur le débit du carburant injecté dans le cas d'un moteur Diesel, et sur l'avance à l'allumage dans le cas d'un moteur à essence. Dans les deux cas, le terme correctif n'est différent de zéro que si l'ensemble de la chaîne cinématique du véhicule se trouve dans un mode oscillatoire. On constate donc que ces stratégies ne suppriment pas les oscillations, mais se contentent d'en limiter les effets. Le brevet US 4 817 568 décrit un moteur pouvant recevoir deux types de carburant et prévoit pour le contrôle d'une vanne de commande d'admission en air frais, d'effectuer un filtrage sur la mesure du régime de rotation du moteur thermique. Par ailleurs, la demande de brevet français FR-A-2 855 219 (RENAULT) décrit un procédé et un système de contrôle du 4 fonctionnement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile dans lequel on effectue un filtrage des oscillations de la valeur mesurée du régime de rotation instantané du moteur. Différents types de filtrages sont décrits. La présente invention a pour objet d'éviter la propagation des oscillations du signal de régime de rotation instantané du moteur de façon à supprimer ou réduire très largement les oscillations qui pourraient en résulter sur l'élaboration des signaux de consigne nécessaires à la gestion du fonctionnement du moteur. L'invention a également pour objet d'éviter toute perturbation dans les algorithmes de calcul et dans les boucles de régulation, ainsi que tout écart sur le suivi des valeurs de consigne. D'une manière plus précise, la présente invention a pour objet la mise en oeuvre d'un filtrage simple et efficace avec élimination des oscillations du signal de régime de rotation instantané du moteur. Selon un mode de mise en oeuvre, le procédé de contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne est adapté à un véhicule automobile comprenant une chaîne cinématique de transmission de couple avec une boîte de vitesses. Selon le procédé, on utilise une information sur le régime de rotation instantané du moteur et on procède à un filtrage des oscillations du signal de régime de rotation instantané du moteur. De plus, on détermine un régime de rotation modélisé à partir du rapport de transmission instantané de la boîte de vitesses et de la vitesse de déplacement du véhicule, on filtre l'écart entre le régime de rotation instantané du moteur et le régime de rotation modélisé et on en déduit par calcul une valeur de régime de rotation filtré ne comportant pratiquement plus d'oscillations. Ainsi, on obtient de manière particulièrement simple, un filtrage efficace de la valeur du régime de rotation instantané. La boîte de vitesses étant parfaitement identifiée, le régime de rotation modélisé est très proche du régime de rotation instantané du moteur tel que mesuré. On constate en outre qu'une erreur dans le rapport de transmission de la boîte de vitesses utilisé pour la 5 modélisation n'a qu'un faible impact sur le résultat du filtrage. De préférence, on n'applique le filtrage indiqué précédemment que dans les situations où ce filtrage est nécessaire, c'est-à-dire notamment lorsque des oscillations sont susceptibles de se produire, par exemple en phase transitoire de couple croissant ou décroissant, ou encore lors de passages d'un état débrayé à un état embrayé ou l'inverse. A cet effet, on détecte de préférence une situation d'oscillations de la chaîne cinématique de transmission pour activer le filtrage. On peut également de préférence, désactiver le filtrage lorsque la chaîne cinématique de transmission est à l'état débrayé, pour lequel la modélisation n'est pas significative. On peut également désactiver le filtrage lorsque l'écart entre le régime de rotation instantané mesuré et le régime de rotation modélisé est supérieur à un seuil d'écart ce qui signifie qu'une erreur importante a été faite dans la modélisation, par exemple due à une mauvaise identification de la boîte vitesses. Enfin, on peut désactiver le filtrage lorsque la durée du filtrage atteint un seuil de durée. Cette désactivation peut se faire progressivement. Le régime de rotation filtré ainsi obtenu est avantageusement utilisé pendant un intervalle de temps, par exemple 10 ms. Or la mesure du régime de rotation instantané est faite par exemple à chaque point mort haut tandis que la mesure de la vitesse du véhicule est faite 6 par exemple toutes les 20 ms. Le régime de rotation filtré est dans ce cas de préférence ré-échantillonné toutes les 10 ms en utilisant une moyenne glissante sur par exemple quatre points. Le résultat du filtrage est avantageusement soumis à un filtrage complémentaire au moyen d'un filtre passe-bas de fréquence de coupure élevée par rapport à la dynamique du phénomène physique qui est de l'ordre de 65 Hz, afin de supprimer les bruits de mesure qui sont susceptibles d'apparaître sur les valeurs mesurées du régime de rotation instantané et de la vitesse du véhicule. Selon un mode de réalisation, un système de contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile comprenant une chaîne cinématique de transmission de couple avec une boîte de vitesses, comprend des moyens de mesure du régime de rotation instantané du moteur et des moyens de filtrage des oscillations du signal de régime de rotation instantané mesuré. Le système comprend en outre un moyen de calcul pour calculer à chaque instant un régime de rotation modélisé à partir du rapport de transmission instantané de la boîte de vitesses et de la vitesse de déplacement du véhicule, les moyens de filtrage recevant en entrée la valeur de ce régime de rotation modélisé et la valeur mesurée du régime de rotation instantané du moteur. Le système peut comprendre en outre des moyens pour activer et désactiver les moyens de filtrage. Le système peut également comprendre des moyens pour détecter une situation d'oscillations de la chaîne cinématique de transmission, capables d'agir, en fonction de la détection, sur les moyens pour activer et désactiver les moyens de filtrage. Le système peut comprendre en outre des moyens pour détecter l'état débrayé ou embrayé de la chaîne cinématique de transmission, 7 capables d'agir, en fonction de la détection, sur les moyens pour activer et désactiver les moyens de filtrage. Le système peut également comprendre des moyens pour comparer la valeur mesurée du régime de rotation instantané du moteur avec la valeur du régime de rotation modélisé, capables d'agir, en fonction de l'écart entre ces deux valeurs, sur les moyens pour activer et désactiver les moyens de filtrage. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation et de mise en oeuvre illustrée en particulier par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement les principaux éléments d'un système de contrôle selon l'invention ; - les figures 2a à 2d montrent différentes courbes illustrant la mise en oeuvre d'un procédé de contrôle selon l'invention ; et -la figure 3 est un diagramme montrant les principales opérations pour la mise en oeuvre du filtrage utilisé dans la présente invention. Dans le procédé et le système de contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile selon l'invention, on utilise une modélisation des évolutions du régime de rotation instantané du moteur. Le véhicule automobile comprend une chaîne cinématique de transmission de couple munie d'une boîte de vitesses. Une telle boîte de vitesses peut se caractériser, pour chaque rapport de transmission de la boîte de vitesses, par une valeur constante de la vitesse du véhicule divisée par le régime de rotation du moteur. Cette valeur constante est généralement appelée Vm;, et est exprimée en km/h par 1000 tr/min du moteur. Ainsi, par exemple, le rapport de transmission dit de première peut être caractérisé dans un véhicule déterminé par une valeur de Vm;, de 7 km/h par 1000 8 tr/min, ce qui signifie qu'un tel véhicule se déplaçant avec la boîte de vitesses engagée dans le rapport de première se déplace avec une vitesse de 7 km/h pour un régime de rotation du moteur de 1000 tr/min. De la même manière, on dit par exemple qu'un rapport de transmission de deuxième présente une valeur de V.;, de 14 km/h par 1000 tr/min. On peut faire la même détermination pour tous les rapports de transmission de la boîte de vitesses. Bien entendu, les valeurs indiquées ci-dessus sont différentes selon les boîtes de vitesses. D'une manière générale, lorsque l'on connaît le rapport de transmission de la boîte de vitesses équipant le véhicule ainsi que la vitesse instantanée du véhicule, il est possible de procéder au calcul d'un régime de rotation du moteur modélisé et ne comportant pas les oscillations de la chaîne cinématique qui se retrouvent dans la valeur mesurée du régime de rotation instantané. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, le système de l'invention comporte un moyen de calcul 1 capable de calculer à chaque instant un régime de rotation modélisé Nmod à partir du rapport de transmission instantané R de la boîte de vitesses BV référencée 2 et de la vitesse de déplacement V du véhicule mesurée par un capteur 3. Le système comporte également un moyen de filtrage 4 qui reçoit en entrée la valeur Nmod du régime de rotation modélisé ainsi que la valeur mesurée N du régime de rotation instantané du moteur, telle que déterminée par un capteur 5. Le moyen de filtrage 4 détermine alors, à partir de ces deux valeurs d'entrée, un régime de rotation filtré qui peut ensuite être utilisé pour le contrôle du fonctionnement du moteur à combustion interne. En se reportant à la figure 2a, on voit que la courbe illustrée en pointillés représente les variations du régime de rotation instantané du 9 moteur N en fonction du temps t. Sur la figure 2a, on a également représenté en traits pleins la valeur du régime moteur modélisé Nmod. Comme on peut le noter sur la figure 2c et à titre d'exemple, le premier rapport de transmission (R=1) est enclenché jusqu'au temps to. Puis, la boîte de vitesses est placée en position débrayée, ce qui est symbolisé par le rapport de transmission R=0. A l'instant t,, le deuxième rapport de transmission (R=2) est enclenché. La figure 2b illustre la vitesse du véhicule V en km/h en fonction du temps. On voit que la vitesse, sensiblement constante jusqu'au temps t,, varie par la suite. L'examen de la figure 2a montre sur la courbe en pointillés qui représente les variations du régime moteur instantané telles que mesurées, que la valeur N subit un certain nombre d'oscillations liées à la chaîne cinématique, oscillations qui sont particulièrement marquées au voisinage du temps tl qui correspond au passage de l'état débrayé à l'état embrayé dans le deuxième rapport de la transmission. Au contraire, la valeur du régime moteur modélisé Mmod ne comprend pas ces oscillations, compte tenu de la manière dont la modélisation a été faite, c'est-à-dire à partir de la valeur constante Vm;, en tenant compte des variations progressives de la vitesse du véhicule. On notera que la valeur Nmod du régime de rotation modélisé suit bien entendu les évolutions de la vitesse du véhicule V. L'élaboration du régime de rotation filtré Nfät par le moyen de filtrage 4 de la figure 1 est effectuée par exemple au moyen d'un filtre passe-bas avec une fréquence de coupure qui peut être comprise entre 1 et 3 Hz, dans la mesure où la fréquence des oscillations de la chaîne cinématique est généralement de l'ordre de 3 Hz. Ce filtre passe-bas permet de filtrer l'écart e entre le régime de rotation instantané N et le régime modélisé Nmod• La différence entre l'écart c avant filtrage et 10 l'écart après filtrage permet de récupérer uniquement les oscillations de la chaîne cinématique. En variante, on peut obtenir le même effet en utilisant un filtre passe-haut pour filtrer l'écart E. On soustrait alors la différence entre l'écart E avant filtrage et l'écart E après filtrage du régime de rotation instantané N pour obtenir le régime de rotation filtré dénué d'oscillations. La figure 3 montre, à titre d'exemple, un mode de réalisation d'un tel filtrage. Les valeurs du régime de rotation modélisé Nmod et du régime de rotation instantané tel que mesuré N sont amenées à un soustracteur 6 qui calcule l'écart E=N-Nmod. Cet écart E est soumis à un filtre passe-bas 7 qui émet un signal correspondant à l'écart filtré ou EfÎIt. Un élément de calcul 8 calcule la différence y=E-EfiIt. Cette différence y, qui correspond à l'oscillation de la valeur mesurée du régime de rotation instantané N, est soustraite de la valeur N dans le module de calcul 9 qui émet le signal filtré dénué d'oscillations. On notera que la notion de régime de rotation modélisé n'a pas de sens lorsque la transmission est en position débrayée. C'est la raison pour laquelle entre les temps to et t,, aucune valeur du régime de rotation modélisé n'est indiquée sur la figure 2a. Il n'est pas utile ni opportun de procéder au filtrage lorsque cela n'est pas nécessaire. Il est donc préférable de n'appliquer le filtrage que lorsque le fonctionnement du moteur est tel que la mesure du régime de rotation risque d'entraîner l'apparition d'oscillations dues à la chaîne cinématique. Une telle situation se présente principalement lors de phases transitoires de couple, en passage croissant ou décroissant ou sur une fin de changement de rapport de transmission lors d'une transition entre une situation débrayée et une situation embrayée. 11 De plus, comme on peut le noter sur la courbe de la figure 2a, l'amplitude des oscillations décline dans le temps, de sorte qu'il n'est pas non plus nécessaire de poursuivre le filtrage au bout d'un certain temps qui est aisément déterminé dans la pratique et qui peut être de l'ordre de 1 à 2 secondes. La figure 2d montre la valeur d'un signal A qui est égal à 1 lorsque le filtrage est activé et à 0 lorsqu'il est désactivé. On observe que le filtrage est désactivé dans l'exemple illustré jusqu'au temps tl, puis activé jusqu'au temps t2 qui est un seuil de temps déterminé par l'expérience, à partir duquel les oscillations ont pratiquement disparu. A compter du temps t2, le signal d'activation A est progressivement passé de la valeur 1 à la valeur 0 qu'il atteint au temps t3 qui correspond à la désactivation complète du système de filtrage. Enfin, pour éviter tout risque de difficulté, en cas d'erreur par exemple dans l'identification du rapport de transmission de la boîte de vitesses, il est préférable de prévoir une désactivation du système de filtrage lorsque l'écart entre le régime de rotation instantané mesuré et le régime de rotation modélisé dépasse un certain seuil. La figure 4 illustre les différents tests qui peuvent ainsi être effectués dans un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. A l'étape 10, on détecte l'existence d'une situation d'oscillations de la chaîne cinématique de transmission. Dans le cas où cette situation est détectée, on constate à l'étape 11 l'état débrayé ou embrayé de la boîte de vitesses. Si la boîte de vitesses n'est pas dans un état débrayé, on vérifie ensuite à l'étape 12 si l'écart r entre le régime de rotation mesuré N et le régime de rotation modélisé Nmod ne dépasse pas un seuil d'écart Si. Si le résultat du test est négatif, on procède à l'activation du filtre à l'étape 13, ce qui correspond à 12 l'envoi d'un signal correspondant sur l'entrée 14 du moyen de filtrage 4 visible sur la figure 1. L'étape suivante 15 consiste à vérifier que la durée du filtrage ne dépasse pas un seuil de durée T,. Dès que la durée atteint le seuil T,, le filtrage est désactivé au cours de l'étape 16 par l'envoi d'un signal sur l'entrée 14 du moyen de filtrage 4 de la figure 1. Grâce à la modélisation du régime de rotation du moteur thermique, conformément au procédé de l'invention et au filtrage effectué, on obtient ainsi une valeur du régime de rotation du moteur convenablement filtrée et dénuée d'oscillations, et ce d'une manière particulièrement simple et efficace. REVENDICATIONS 1-Procédé de contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile comprenant une chaîne cinématique de transmission de couple avec une boîte de vitesses, dans lequel on utilise une information sur le régime de rotation instantané du moteur et on procède à un filtrage des oscillations du signal de régime de rotation instantané du moteur, caractérisé par le fait qu'on détermine un régime de rotation modélisé à partir du rapport de transmission instantané de la boîte de vitesses et de la vitesse de déplacement du véhicule, on filtre l'écart entre le régime de rotation instantané du moteur et le régime de rotation modélisé et on en déduit par calcul une valeur de régime de rotation filtré ne comportant pratiquement plus d'oscillations. 2-Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on détecte une situation d'oscillations de la chaîne cinématique de transmission pour activer le filtrage. 3-Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on désactive le filtrage lorsque la chaîne cinématique de transmission est à l'état débrayé. 4-Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on désactive le filtrage lorsque l'écart entre le régime de rotation instantané mesuré et le régime de rotation modélisé est supérieur à un seuil d'écart. 5-Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on désactive le filtrage lorsque la durée du filtrage atteint un seuil de durée. 6-Système de contrôle du fonctionnement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile comprenant une chaîne cinématique de transmission de couple avec une boîte de vitesses, 14 comprenant des moyens de mesure (5) du régime de rotation instantané du moteur et des moyens de filtrage (4) des oscillations du signal de régime de rotation instantané mesuré, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de calcul (1) pour calculer à chaque instant un régime de rotation modélisé à partir du rapport de transmission instantané de la boîte de vitesses et de la vitesse de déplacement du véhicule, les moyens de filtrage recevant en entrée la valeur de ce régime de rotation modélisé et la valeur mesurée du régime de rotation instantané du moteur. 7-Système selon la revendication 6, comprenant en outre des moyens pour activer et désactiver les moyens de filtrage. 8-Système selon la revendication 7, comprenant en outre des moyens (10) pour détecter une situation d'oscillations de la chaîne cinématique de transmission, capables d'agir, en fonction de la détection, sur les moyens pour activer et désactiver les moyens de filtrage. 9-Système selon la revendication 7, comprenant en outre des moyens (11) pour détecter l'état débrayé ou embrayé de la chaîne cinématique de transmission, capables d'agir, en fonction de la détection, sur les moyens pour activer et désactiver les moyens de filtrage. 10-Système selon la revendication 7, comprenant en outre des moyens (12) pour comparer la valeur mesurée du régime de rotation instantané du moteur avec la valeur du régime de rotation modélisé, capables d'agir, en fonction de l'écart entre ces deux valeurs, sur les moyens pour activer et désactiver les moyens de filtrage.