Brevet FR2902146A1 — publié le 20071214

La présente invention concerne les moteurs à combustion interne à taux de compression variable. Plus particulièrement l'invention concerne un procédé de commande pour un tel moteur. Dans le domaine des moteurs à taux de compression variable (Variable Compression Rate en anglais, ou encore VCR), il est connu de nombreux moyens permettant de faire varier le taux de compression en cours de fonctionnement. On peut ainsi citer les brevets US 4834031, US 6412453 et US 6736091 qui utilisent des dispositifs hydrauliques disposés à l'endroit du palier entre le piston et le vilebrequin pour permettre de faire varier la longueur apparente de la bielle. D'autres réalisations sont connues telles que des mécanismes faisant varier la géométrie du piston, de la bielle ou encore le volume de la chambre de combustion. De tels dispositifs actionneurs permettent avantageusement : - d'augmenter le taux de compression lorsque le moteur est soumis à une charge faible afin d'améliorer la puissance délivrée, tout en diminuant les émissions polluantes - et de diminuer le taux de compression lorsque la charge augmente, afin par exemple d'éviter l'apparition 25 de cliquetis. Il peut être intéressant, ou dans certains cas nécessaire, pour des raisons de coût, d'encombrement et/ou de masse, d'utiliser un actionneur sous dimensionné. Un tel actionneur voit ses performances, 30 notamment en puissance ou en temps de réponse, diminuées. La présente invention propose de réaliser un système de commande pour un moteur VCR particulièrement 2 2902146 adapté à un moyen de variation du taux de compression présentant une performance réduite. Une compensation d'une performance réduite en termes de temps de réponse fait partie des buts visés dont la satisfaction s'obtient 5 au moins par la combinaison de certaines des revendications annexées. L'invention a ainsi pour objet un procédé de commande d'un moteur à combustion interne comprenant un moyen de variation du taux de compression de ce moteur, 10 le procédé incluant les étapes successives suivantes : a) détermination d'un horizon temporel d'observation Tobs, b) détermination d'un pseudo point de fonctionnement anticipé, par extrapolation d'un point de 15 fonctionnement à l'horizon temporel d'observation Tobs, c) commande du moyen de variation du taux de compression du moteur pour atteindre ledit pseudo point de fonctionnement anticipé. L'utilisation d'un pseudo point de fonctionnement 20 anticipé à l'horizon temporel Tobs permet avantageusement une commande prédictive éliminant des consignes présentant une dynamique trop élevée pour les performances du moyen de variation du taux de compression. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'horizon temporel d'observation Tobs est déterminé en fonction d'une caractérisation du type de fonctionnement du couple véhicule pourvu dudit moteur/conducteur. Cette caractérisation présente l'avantage d'améliorer la pertinence du pseudo point de fonctionnement. L'utilisation de fonctions d'interpolation 3 2902146 polynomiales d'ordre 2 permet d'obtenir de bons résultats pour un temps de calcul compatible avec un contrôle en temps réel. Un autre objet de l'invention est un moteur à taux 5 de compression variable mettant en œuvre ledit procédé. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortent également de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins présentant des exemples de réalisation 10 où . - la figure 1 présente un schéma d'un moteur apte à la mise en œuvre du procédé selon l'invention, - la figure 2 présente un synoptique d'un mode de réalisation du procédé selon l'invention, 15 - la figure 3 présente un exemple d'une cartographie du taux de compression, - la figure 4 présente des courbes sur un cycle normalisé dans le cas d'une commande sans prédiction, - la figure 5 présente des courbes comparatives sur 20 un cycle normalisé dans le cas d'une commande selon l'invention. La figure 1 présente schématiquement un dispositif ou un moteur comprenant un moteur 1 à combustion interne. Ce moteur 1 comporte classiquement une tubulure 25 d'admission d'air 3 permettant l'introduction d'air dans une chambre de combustion 2, dans laquelle se déplace un piston 6, et une tubulure d'échappement des gaz brulés 4 permettant la sortie des résidus de combustion. Pour la mise en œuvre de l'invention un capteur de régime moteur, 30 5, est utilisé. Ce capteur 5 détecte ce régime moteur en fonction de la relation du vilebrequin 50 face auquel il est placé. 4 2902146 Le moteur comprend encore un moyen de variation du taux de compression 7, ici du type "à cinématique modifiée" contrôlé au moyen d'un actionneur 8 asservi en position par une unité de commande 9. L'unité de commande 5 9 est capable de réaliser les traitements et calculs nécessaires à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Cette unité de commande 9 reçoit un signal N de régime moteur issu du capteur 5 et un signal C d'une variable indicative du couple moteur. Cette variable C 10 peut selon le cas être mesurée, estimée ou calculée en fonction d'une ou plusieurs autres variables. Il s'agit d'une grandeur physique qui peut être le couple du moteur. Le procédé selon l'invention a pour but de 15 commander un tel moteur. Le synoptique de la figure 2 illustre ce procédé qui comprend les étapes successives suivantes . a) détermination en 11 d'un horizon temporel d'observation Tobs, 20 b) détermination 12 d'un pseudo point de fonctionnement anticipé par extrapolation d'un point de fonctionnement à l'horizon temporel d'observation Tobs, c) commande du moyen de variation 7, 8 du taux de compression du moteur afin d'atteindre ledit pseudo point 25 de fonctionnement anticipé. L'horizon temporel d'observation Tobs correspond à une durée. Il est possible, selon un premier mode de réalisation, d'utiliser un horizon temporel d'observation Tobs constant. La détermination de la valeur constante de 30 Tobs peut se faire expérimentalement à la mise au point. (Sur banc d'essai). Selon un second mode de réalisation l'horizon 5 2902146 temporel d'observation Tobs est calculé dynamiquement en fonction d'une variable nommée cohérence, issue d'une opération 10 de caractérisation du type de fonctionnement du couple véhicule/conducteur. Cette caractérisation 10, 5 similaire à celle utilisée pour la gestion de certaines boites de vitesses automatiques, est connue de l'homme du métier. Elle est recalculée en permanence, par exemple à partir des variables régime moteur (N), couple moteur (C) et position de la pédale d'accélérateur (P). Cette 10 variable cohérence correspond à une durée, s'allongeant dans le cas d'un pilotage calme et se réduisant dans le cas d'un pilotage plus nerveux. Il est avantageux de faire varier l'horizon temporel d'observation Tobs selon une fonction croissante de la cohérence. Tobs augmentera 15 alors lorsque la cohérence augmentera et une consigne de taux de compression sera générée sur la base d'un pseudo point de fonctionnement situé à un horizon temporel plus lointain. Quel que soit le mode de réalisation, que Tobs soit 20 constant ou variable, il est a priori inutile de considérer un horizon temporel supérieur au temps de réponse du moyen de variation 7, 8 du taux de compression, et Tobs sera dans ce cas borné par ce temps de réponse. 25 Pour les besoins de la commande de l'actionneur 8 du moyen de variation 7, une cartographie du taux de compression CR est ici utilisée. La figure 3 présente un exemple d'une telle cartographie avec plusieurs modes CRa, CRb, CR, et CRd. Cette cartographie associe à un 30 couple de variables de fonctionnement ici régime moteur et couple moteur (N, C), une valeur cible de taux de compression CR permettant d'obtenir ce point de 6 2902146 fonctionnement, selon une fonction F telle que CR = F (N, C). De telles cartographies sont classiquement déterminées au banc d'essai de manière connue de l'homme du métier. Ainsi pour un point de fonctionnement donné 5 par un couple (N, C), la cartographie, par exemple le mode CRb, détermine un taux de compression CR. Le module 13 du synoptique de la figure 2, utilise une telle cartographie pour déterminer une consigne de taux de compression CR en fonction d'un pseudo point de 10 fonctionnement (Npred, Cpred) • Le moyen de variation 7, 8 dispose par ailleurs d'une fonction de correspondance entre un taux de compression de consigne CR et une position de l'actionneur 8 correspondante. Le système est ainsi capable de commander un taux de compression CR en 15 fonction d'un point de fonctionnement déterminé par un couple (N, C) en asservissant l'actionneur 8 à ladite position correspondante. Un point de fonctionnement, ou respectivement un pseudo point de fonctionnement, comprend un couple de 20 variables de fonctionnement. Ce couple de variables de fonctionnement comprend ici le régime moteur N et une seconde variable C représentative du couple moteur. Il est équivalent d'utiliser, pour la variable C d'entrée dans le système de détermination 12, le couple 25 moteur, la pression moyenne effective PME ou encore le débit d'air à l'admission. Il est nécessaire de réaliser les cartographies de taux de compression en utilisant la même variable C. L'extrapolation de l'étape b) précitée consiste à 30 réaliser une prédiction des valeurs des variables N et C à un instant situé dans le futur à une distance temporelle égale à l'horizon temporel d'observation Tobs, 7 2902146 soit à déterminer : Npred = N (tactuel + Tobs) Cpred = C (tactuel + Tobs ) où tactuel représente la variable temps à l'instant actuel. 5 Le point de fonctionnement défini par le couple (Npred, Cpred) constitue alors un pseudo point de fonctionnement anticipé, utilisable pour générer une consigne de taux de compression CR au moyen d'une cartographie. La prédiction est obtenue par des fonctions 10 d'interpolation fN et fc de la variable temps respectivement pour chaque variable N et C. Ces fonctions fN et fc sont telles qu'elles reproduisent la valeur de leur variable associée N ou C dans le passé sur une durée au moins égale à l'horizon temporel d'observation Tobs. 15 Ainsi, pour toute valeur de t telle que tactuel Tobs REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'un moteur (1) à combustion interne comprenant un moyen de variation (7, 8, 9) du taux de compression de ce moteur, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : a) détermination (11) d'un horizon temporel d'observation Tobs, b) détermination (12) d'un pseudo point de fonctionnement anticipé par extrapolation d'un point de fonctionnement à l'horizon temporel d'observation Tobs, c) commande du moyen de variation (7, 8) du taux de compression du moteur pour atteindre ledit pseudo point de fonctionnement anticipé. 2. Procédé de commande selon la revendication 1, où l'horizon temporel d'observation Tobs déterminé à l'étape a) est constant. 3. Procédé de commande selon la revendication 1, où l'horizon temporel d'observation Tobs déterminé à l'étape a) est calculé dynamiquement en fonction d'une caractérisation (10) du type de fonctionnement du couple véhicule pourvu dudit moteur/conducteur. 4. Procédé de commande selon la revendication 2 ou 3, où l'horizon temporel d'observation Tobs est inférieur au temps de réponse du moyen de variation (7, 8) du taux de compression du moteur. 5. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, où un point de fonctionnement est défini par un couple de variables de fonctionnement comprenant le régime moteur N et une variable C représentative du couple moteur. 6. Procédé de commande selon la revendication 5, oùla variable C représentative du couple moteur est choisie parmi : le couple moteur, la pression moyenne effective, le débit d'air à l'admission. 7. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, où l'extrapolation (12) de l'étape b) détermine un pseudo point de fonctionnement anticipé (Npredr Cpred) à l'instant tactuel + Tobs à partir d'un point de fonctionnement actuel (Nactuel, Cactuel) à l'instant actuel tactuel et de son historique, au moyen de deux fonctions d'extrapolation fN et fc de la variable temps, telles que Nactuel = fN (tactuel) , Npred = fN (tactuel + Tobs), Cactuel = fo (tactuel) et Cpred = fc (tactuel + Tobs) 8. Procédé de commande selon la revendication 7, où les fonctions fN et fc reproduisent les variables N et C sur un horizon de temps passé au moins égal à l'horizon temporel d'observation Tobs déterminé à l'étape b). 9. Procédé de commande selon la revendication 8, où les fonctions fN et fc sont des fonctions polynomiales d'ordre 2. 10. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, où le taux de compression CR utilisé comme consigne pour la commande du moyen de variation (7, 8) de l'étape c) est déterminé à partir du pseudo point de fonctionnement anticipé (Npred, Cpred) au moyen d'une cartographie CR = F (N, C). 11. Moteur à taux de compression variable mettant en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.