Brevet FR2891587A1 — publié le 20070406

Système et procédé de commande d'un ensemble moteur de véhicule automobile La présente invention porte sur un système et un procédé de commande d'un ensemble moteur de véhicule automobile. Généralement, les ensembles moteurs sont pilotés en boucle ouverte, en d'autres termes sans rétroaction, ce qui implique de nombreuses mises au point très fastidieuses, telles, par exemple, la mise au point de diverses cartographies utilisées. Commander un ensemble moteur en boucle fermée, ou en d'autres termes avec rétroaction de données, permet de faciliter la mise au point d'un ensemble moteur en rendant le contrôle de son fonctionnement plus précis et plus stable, notamment par rapport à des variations de paramètres du véhicule, tel sa masse. Il est connu des systèmes de commande de moteurs de véhicule automobile utilisant une rétroaction de données. Le document US 5 791 314 (YAMAHA) porte sur un système de commande du moteur avec rétroaction de données. Un capteur, placé sur un seul cylindre du moteur, mesure l'oxygène restant dans la chambre de combustion du cylindre. La quantité d'oxygène restant dans la chambre de combustion des autres cylindres est évaluée à partir de plusieurs paramètres du système. Un tel système nécessite au moins l'ajout d'un capteur supplémentaire pour mesurer l'oxygène restant dans la chambre de combustion d'un cylindre. Le document US 4 342 298 (GANOUNG) divulgue un système de commande de moteur avec rétroaction de données nécessitant l'utilisation de deux actionneurs. Un premier actionneur agit sur le papillon des gaz, et un deuxième actionneur sélectionne un rapport de la boîte de vitesses. Un capteur mesure la position du papillon des gaz d'échappement, et un autre capteur mesure la puissance fournie par le moteur. Le conducteur gère la puissance du moteur par l'intermédiaire de la pédale d'accélérateur. L'actionneur du papillon des gaz règle l'ouverture du papillon, de manière à ce que la quantité de gaz admis par le moteur permette au moteur de délivrer une puissance mesurée égale à la puissance demandée par le conducteur. Le rapport de la boîte de vitesses est tel que la vitesse de rotation du moteur est suffisamment basse pour ne pas nécessiter une ouverture maximale du papillon des gaz pour atteindre la puissance demandée par le conducteur. De tels systèmes nécessitent l'ajout de capteurs supplémentaires, ce qui entraîne une augmentation des coûts de réalisation. Un but de l'invention est de gérer le fonctionnement d'un moteur de véhicule automobile en utilisant les éléments existant sur le véhicule, sans devoir ajouter de capteurs supplémentaires, afin d'améliorer la gestion du fonctionnement du moteur sans surcoût de fabrication. Ainsi, selon un aspect de l'invention, il est proposé un système de commande d'un ensemble moteur de véhicule automobile, comprenant un capteur de mesure délivrant un signal représentatif d'une mesure de la vitesse de rotation du moteur, et des moyens pour fournir un signal représentatif d'une consigne de vitesse de rotation du moteur. Le système comprend des moyens d'élaboration d'un signal de commande de couple moteur à partir dudit signal représentatif de la vitesse mesurée de rotation du moteur et dudit signal représentatif de ladite consigne de vitesse de rotation du moteur. Lesdits moyens d'élaboration comprennent une première branche de commande différentielle et une deuxième branche de commande de gain comprenant une rétroaction dudit signal représentatif de la vitesse mesurée de rotation du moteur. Le capteur de mesure de la vitesse de rotation du moteur est déjà présent sur un véhicule automobile, il n'est donc pas nécessaire d'ajouter un capteur supplémentaire, ce qui permet d'améliorer la gestion de l'ensemble moteur sans surcoût lié à l'ajout de capteurs supplémentaires dans le véhicule. 2891587 3 Dans un mode de réalisation préféré, lesdits moyens d'élaboration comprennent, en outre, des moyens d'addition pour additionner le signal résultant de ladite première branche et le signal résultant de ladite deuxième branche. Les moyens d'élaboration comprennent deux branches parallèles dont on additionne les signaux résultants. Dans un mode de réalisation avantageux, ladite première branche de commande différentielle comprend un module de dérivée pour dériver le signal entrant, et un module de filtrage de bruits disposé en aval dudit module de dérivée pour atténuer, dans le signal de sortie du module de dérivée, les bruits amplifiés par le module de dérivée. En effet, la transformation d'un signal en la dérivée de son signal amplifie des bruits présents dans le signal. Le module de filtrage, réalisé par exemple au moyen d'un filtre passe-bas, permet d'atténuer les bruits ayant été amplifiés par le module de dérivée. En outre, ledit signal en entrée dudit module de dérivée est ledit signal représentatif de ladite consigne de vitesse de rotation du moteur. Dans un mode de réalisation préféré, ladite deuxième branche comprend des moyens de soustraction pour soustraire ledit signal représentatif de la vitesse mesurée de rotation du moteur audit signal représentatif de ladite consigne de vitesse de rotation du moteur. En d'autres termes, les moyens de soustraction de la deuxième branche calculent la différence entre la consigne de vitesse de rotation du moteur, et la vitesse mesurée de rotation du moteur. Avantageusement, la deuxième branche comprend des moyens de gain, disposés en aval desdits moyens de soustraction, pour imposer un gain prédéterminé à partir d'un délai pour atteindre une vitesse de rotation du moteur souhaitée. La deuxième branche comprend également des moyens de compensation, disposés en aval des moyens de gain, pour compenser les modifications de fonctionnement du moteur par rapport à son fonctionnement d'origine, ainsi que des moyens de stabilisation, disposés en aval desdits moyens de compensation, pour stabiliser le signal de sortie de ladite deuxième branche. Le gain est choisi en fonction de la performance souhaitée, ou délai souhaité pour atteindre une vitesse de rotation du moteur souhaitée. Les moyens de compensation, par exemple réalisés au moyen d'un retard de phase, permettent de compenser les variations de fonctionnement du moteur, par exemple dues à son usure. Les moyens de stabilisation, par exemple réalisés par une avance de phase, permettent de stabiliser le signal de sortie de la deuxième branche. Avantageusement, le système comprend des moyens de contrainte pour contraindre ledit signal de commande de couple moteur à rester inférieur ou égal à une première valeur prédéterminée supérieure et à rester supérieur ou égal à une première valeur prédéterminée inférieure. Le signal de commande est ramené à ladite première valeur prédéterminée supérieure lorsqu'il est supérieur à ladite première valeur prédéterminée supérieure. Le signal de commande est ramené à ladite première valeur prédéterminée inférieure lorsqu'il est inférieur à ladite première valeur prédéterminée inférieure. En d'autres termes, une saturation est effectuée sur le signal de commande du couple moteur. En effet, un moteur est conçu pour fournir un couple maximum, généralement de l'ordre de quelques centaines de Nm. De plus, lorsque le moteur ne fournit plus de couple, par exemple lorsqu'on lève le pied de l'accélérateur et qu'il n'est plus injecté d'essence dans le moteur, le moteur freine et le couple diminue généralement jusqu'à moins quelques dizaines de Nm, par exemple -40 Nm. Pour un moteur, il existe donc un intervalle de valeur de couple qu'il peut fournir, et la commande de couple moteur doit être comprise dans cet intervalle. Dans un mode de réalisation préféré, ladite deuxième branche comprend des moyens de limitation, adaptés pour imposer au signal délivré par ladite deuxième branche de rester inférieur ou égal à une deuxième valeur prédéterminée supérieure et à rester supérieur ou égal à une deuxième valeur prédéterminée inférieure. Ledit signal de commande est ramené à ladite deuxième valeur prédéterminée supérieure lorsqu'il est supérieur à ladite deuxième valeur prédéterminée supérieure. Ledit signal de commande est ramené à ladite deuxième valeur prédéterminée inférieure lorsqu'il est inférieur à ladite deuxième valeur prédéterminée inférieure. On évite ainsi d'avoir un délai pour passer d'un mode de fonctionnement saturé en commande à un mode de fonctionnement non saturé. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de commande d'un ensemble moteur de véhicule automobile dans lequel on élabore un signal de commande de couple moteur à partir d'un signal représentatif d'une mesure de la vitesse de rotation du moteur et d'un signal représentatif d'une consigne de vitesse de rotation du moteur. Ladite élaboration du signal de commande utilise une première branche de commande différentielle et une deuxième branche de commande de gain comprenant une rétroaction dudit signal représentatif de la vitesse mesurée de rotation du moteur. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, de quelques exemples nullement limitatifs, et faite en référence aux dessins annexés illustrant un mode de réalisation d'un système selon un aspect de l'invention. Le système 1 comprend un ensemble moteur essence 2 muni d'un capteur 3 de mesure de la vitesse de rotation du moteur 2. Un module d'élaboration 4 d'un signal de commande de couple moteur délivre un signal de commande de couple moteur à destination de l'ensemble moteur 2. L'ensemble moteur 2 est capable d'adapter la valeur de ses paramètres de fonctionnement en fonction du signal de commande couple moteur délivré par le module d'élaboration 4. Le capteur 3 de mesure de la vitesse de rotation du moteur 2 transmet au module d'élaboration 4 un signal représentatif de la mesure de la vitesse de rotation du moteur 2, par une connexion 5 formant une boucle fermée ou rétroaction de la sortie de l'ensemble moteur 2 sur l'entrée du module d'élaboration 4. Une connexion 6 délivre au module d'élaboration 4 un signal représentatif d'une consigne de vitesse de rotation du moteur 2. Cette consigne de vitesse de rotation du moteur 2 peut être élaborée par un dispositif présent à bord du véhicule à partir de la position de la pédale d'accélérateur, par exemple au moyen d'un algorithme de calcul ou d'une cartographie mémorisée. Le module d'élaboration 4 comprend une première branche 7 de commande différentielle, et une deuxième branche 8 de commande de gain. La deuxième branche 8 comprend un module de soustraction 9 recevant en entrée la connexion 5 transmettant le signal représentatif de la vitesse mesurée de rotation du moteur 2, et la connexion 6 transmettant le signal représentatif de la consigne de vitesse de rotation du moteur 2. La deuxième branche 8 comprend, en outre, un module de gain 10, un module de retard de phase 11, et un module d'avance de phase 12, disposés en série en sortie du soustracteur 9. La deuxième branche 8 comprend également un module de limitation 13 disposé en aval du module d'avance de phase 12. La sortie du module de soustraction 9 est reliée au module de gain 10 par une connexion 14. Le module de gain 10 est relié au module de retard de phase 11 par une connexion 15, et le module de retard de phase I l est relié au module d'avance de phase 12 par une connexion 16. Une connexion 17 relie le module d'avance de phase 12 au module de limitation 13. La connexion 6 se sépare en une connexion 18 transmettant le signal représentatif de la consigne de vitesse de rotation du moteur à un module de dérivée 19 de la première branche 7. La première branche 7 comprend également un module de filtrage de bruits 20 dont l'entrée est reliée à la sortie du module de dérivée 19 par une connexion 21. Le module d'élaboration 4 comprend, en outre, un module d'addition 22 recevant en entrée le signal de la première branche par une connexion 23, et le signal de la deuxième branche par une connexion 24. Le module d'élaboration 4 comprend un module de contrainte 25 recevant en entrée le signal de sortie module d'addition 22 par une connexion 26, et délivrant en sortie le signal de commande de couple moteur, à destination de l'ensemble moteur 2, par une connexion 27. Le module de contrainte 25 agit sur l'activation du module de limitation 13 par l'intermédiaire d'une connexion 28. Dans la première branche 7, le signal représentatif de la consigne de vitesse de rotation du moteur subit une dérivation dans le module de dérivée 19. Le signal dérivé résultant est transmis au module de filtre passe-bas 20 par la connexion 21. Le module de filtre passe-bas 20 permet de filtrer les bruits amplifiés par le module de dérivée 19. Le module de filtre passe-bas 20 délivre en sortie de la première branche 7 un signal dérivé filtré du signal représentatif de la consigne de vitesse de rotation du moteur au module d'addition 22, par la connexion 23. La première branche est une branche en boucle ouverte ou "feedforward" en langue anglaise. Dans la deuxième branche, le module de soustraction 9 délivre en sortie le signal représentatif de la différence entre la consigne de la vitesse de rotation du moteur et la mesure de la vitesse de rotation du moteur, à destination du module de gain 10, par la connexion 14. Le module de gain 10 amplifie le signal transmis par la connexion 14 par un gain prédéterminé qui dépend de performances prédéterminées du moteur 2. Le signal amplifié par le module de gain 10 est transmis au module de retard de phase 11 par la connexion 15. Le module de retard de phase 11 permet de compenser les différences de fonctionnement du moteur 2, par exemple dues à l'usure du moteur, par rapport au fonctionnement du moteur 2 lorsqu'il est neuf. Le module d'avance de phase 12 traite le signal délivré par le module de retard de phase 11 par l'intermédiaire de la connexion 16, de manière à stabiliser le signal de sortie de la deuxième branche 8. Le module d'avance de phase 12 transmet par la connexion 17 un signal de sortie au module de limitation 13. Le module de limitation 13 est activé par le module de contrainte 25 par l'intermédiaire d'un signal d'activation transmis par la connexion 28. Le module de limitation 13 transmet le signal de sortie de la deuxième branche 8 à destination du module d'addition 22, par l'intermédiaire de la connexion 24. Le module d'addition 22 additionne les signaux transmis par la première branche 7 et la deuxième branche 8, respectivement par les connexions 23 et 24. Le signal résultant est transmis par une connexion 26 au module de contrainte 25. Le moteur 2 est conçu pour fournir un couple compris dans un premier intervalle prédéterminé de valeurs, délimité par une première valeur prédéterminée inférieure et une première valeur prédéterminée supérieure. Lorsque le signal d'entrée du module de contrainte 25 est supérieur à la première valeur prédéterminée supérieure, le module de contrainte 25 contraint ce signal à la première valeur prédéterminée supérieure. En outre, lorsque le signal d'entrée du module de contrainte 25 est inférieur à la première valeur prédéterminée inférieure, le module de contrainte 25 contraint ce signal à la première valeur prédéterminée inférieure. Ainsi, le signal de commande de couple moteur délivré par le module de contrainte 25 en sortie du module d'élaboration 4 à destination de l'ensemble moteur 2 a une valeur comprise dans le premier intervalle prédéterminé. En outre, lorsque le module de contrainte 25 contraint le signal d'entrée fourni par la connexion 26 à une valeur de borne de l'intervalle prédéterminée, il active le module de limitation 13 de la deuxième branche 8 par l'intermédiaire d'un signal d'activation transmis par la connexion 28. Le module de limitation 13 permet, lorsqu'il est activé, de limiter le signal de sortie de la deuxième branche 8 à un deuxième intervalle prédéterminé de valeurs, délimité par une deuxième valeur prédéterminée inférieure et une deuxième valeur prédéterminée supérieure. Lorsque le signal de sortie de la deuxième branche est supérieur à la deuxième valeur prédéterminée supérieure, le module de limitation 13 limite le signal de sortie de la deuxième branche 8 à la deuxième valeur prédéterminée supérieure. Lorsque le signal de sortie de la deuxième branche 8 est inférieur à la deuxième valeur prédéterminée inférieure, le module de limitation 13 limite le signal de sortie de la deuxième branche 8 à la deuxième valeur prédéterminée inférieure. Le module de limitation 13 permet d'éviter la présence d'un délai du au fonctionnement du module de contrainte 25. En effet, lorsque le module de contrainte 25 doit contraindre son signal d'entrée, si le signal de sortie de la deuxième branche 8 continuait de croître, un délai serait alors nécessaire pour revenir à un mode de fonctionnement non saturé. L'invention décrite s'applique également à un moteur Diesel. L'invention permet d'améliorer la gestion du fonctionnement d'un ensemble moteur de véhicule automobile, sans ajout de capteurs supplémentaires, et donc sans surcoût. REVENDICATIONS 1. Système de commande d'un ensemble moteur (2) de véhicule automobile comprenant un capteur de mesure (3) délivrant un signal représentatif d'une mesure de la vitesse de rotation du moteur, et des moyens pour fournir un signal représentatif d'une consigne de vitesse de rotation du moteur, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens d'élaboration (4) d'un signal de commande de couple moteur à partir dudit signal représentatif de la vitesse mesurée de rotation du moteur et dudit signal représentatif de ladite consigne de vitesse de rotation du moteur, lesdits moyens d'élaboration (4) comprenant une première branche (7) de commande différentielle et une deuxième branche (8) de commande de gain comprenant une rétroaction (5) dudit signal représentatif de la vitesse mesurée de rotation du moteur. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens d'élaboration (4) comprennent, en outre, des moyens d'addition (22) pour additionner le signal résultant de ladite première branche (7) et le signal résultant de ladite deuxième branche (8). 3. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite première branche (7) de commande différentielle comprend un module de dérivée (19) pour dériver le signal entrant, et un module de filtrage de bruits (20) disposé en aval dudit module de dérivée (19) pour atténuer, dans le signal de sortie dudit module de dérivée (19), les bruits amplifiés par ledit module de dérivée (19). 4. Système selon la revendication 3, dans lequel ledit signal en entrée dudit module de dérivée (19) est ledit signal représentatif de ladite consigne de vitesse de rotation du moteur. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite deuxième branche (8) comprend des moyens de soustraction (9) pour soustraire ledit signal représentatif de la vitesse mesurée de rotation du moteur audit signal représentatif de ladite consigne de vitesse de rotation du moteur. 6. Système selon la revendication 5, dans lequel, ladite deuxième branche (8) comprend, en outre, des moyens de gain (10), disposés en aval desdits moyens de soustraction (9), pour imposer un gain prédéterminé à partir d'un délai pour atteindre une vitesse de rotation du moteur souhaitée, des moyens de compensation (11), disposés en aval des moyens de gain (10), pour compenser les modifications de fonctionnement du moteur par rapport à son fonctionnement d'origine, et des moyens de stabilisation (12), disposés en aval desdits moyens de compensation (11), pour stabiliser le signal de sortie de ladite deuxième branche (8). 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant, en outre, des moyens de contrainte (25) pour contraindre ledit signal de commande de couple moteur à rester inférieur ou égal à une première valeur prédéterminée supérieure et à rester supérieur ou égal à une première valeur prédéterminée inférieure, ledit signal de commande étant ramené à ladite première valeur prédéterminée supérieure lorsqu'il est supérieur à ladite première valeur prédéterminée supérieure, et ledit signal de commande étant ramené à ladite première valeur prédéterminée inférieure lorsqu'il est inférieur à ladite première valeur prédéterminée inférieure. 8. Système selon la revendication 7, dans lequel, ladite deuxième branche comprend des moyens de limitation (13), adaptés pour imposer au signal délivré par ladite deuxième branche de rester inférieur ou égal à une deuxième valeur prédéterminée supérieure et à rester supérieur ou égal à une deuxième valeur prédéterminée inférieure, ledit signal de commande étant ramené à ladite deuxième valeur prédéterminée supérieure lorsqu'il est supérieur à ladite deuxième valeur prédéterminée supérieure, et ledit signal de commande étant ramené à ladite deuxième valeur prédéterminée inférieure lorsqu'il est inférieur à ladite deuxième valeur prédéterminée inférieure. 9. Procédé de commande d'un ensemble moteur (2) de véhicule automobile caractérisé par le fait qu'on élabore un signal de commande de couple moteur à partir d'un signal représentatif d'une mesure de la vitesse de rotation du moteur et d'un signal représentatif d'une consigne de vitesse de rotation du moteur, ladite élaboration du signal de commande utilisant une première branche (7) de commande différentielle et une deuxième branche (8) de commande de gain comprenant une rétroaction (5) dudit signal représentatif de la vitesse mesurée de rotation du moteur.