Brevet FR2902834A1 — publié le 20071228

DISPOSITIF ET PROCEDE DE GENERATION DE CONSIGNE POUR SYSTEME VCR La présente invention concerne un dispositif de génération de consigne pour un système VCR d'un moteur à combustion interne et un procédé mis en oeuvre par ce dispositif. Plus précisément, la présente invention concerne un dispositif de génération de taux de compression variable, pouvant évoluer entre des valeurs maximale et minimale, pour un moteur à combustion interne, ledit dispositif comprenant un calculateur commandant un actionneur générant un taux de compression dans le moteur, ledit calculateur comprenant une cartographie et recevant des données de régime moteur et de couple moteur, ou pression effective, pour générer, en conséquence, une première consigne de taux de compression, et un premier moyen de traitement de ladite première consigne de taux de compression générant une seconde consigne de taux de compression, égale à une moyenne de premières consignes de taux de compression antérieures, destinée à commander un actionneur générant un taux de compression. Un tel dispositif est connu de l'art antérieur notamment dans l'industrie automobile. En effet, dans un souci de se conformer aux normes antipollution de plus en plus sévères sur les moteurs automobiles, les constructeurs automobiles ont dû réduire les émissions polluantes de leurs moteurs. Ces réductions d'émissions polluantes ont dues être opérées sans négliger les performances et la consommation des moteurs concernés. Les systèmes à base de taux de compression variable (plus loin appelés systèmes VCR) ont permis de réaliser des gains en consommation ou en dépollution, selon le cas. Par exemple, sur un moteur à essence, un système VCR permet, à pleine charge, de réduire le taux de compression pour éviter le cliquetis, et d'augmenter le taux de compression à charge partielle afin d'optimiser le rendement du moteur. Sur les moteurs diesel, un système VCR permet, par exemple, à forte charge d'avoir un taux de compression faible pour limiter l'émission de NOx, et à charge fable d'avoir un taux de compression fort afin de limiter l'émission de HC, CO et CH4. Dans un système VCR, le taux de compression est varié grâce à l'utilisation d'un actionneur dont la position est variée en fonction de signaux de commandes émis par un calculateur. Il existe cependant plusieurs principes concernant les systèmes VCR pour modifier un taux de compression, on peut par exemple varier la géométrie du piston, la position de la culasse ou encore la position du piston. Le document US 6 666 177 décrit un système de variation du taux de compression le plus élevé en fonction du point de fonctionnement du moteur dans lequel le taux de compression réel est ajusté à partir d'un capteur de cliquetis qui détecte quand le taux de compression est trop élevé. Le document US 6 915 766 décrit un procédé consistant à générer une consigne de taux de compression à partir d'une cartographie reliant des mesures de régime moteur et de couple moteur à un taux de compression cible. Cette consigne est ensuite retraitée pour éviter des problèmes de cliquetis de manière à définir un délai pendant lequel cette consigne n'est pas appliquée. Le document US 6 412 453 décrit un procédé permettant de générer une consigne de taux de compression à partir d'une mesure de régime moteur, de charge moteur, et d'une cartographie reliant ces mesures à un taux de compression souhaité. Si il apparaît que l'utilisation d'une cartographie recevant des mesures de régime moteur et de couple moteur soit largement exploitée. Il semble néanmoins qu'aucun des documents présentés ci-dessus ne préjugent du dimensionnement de l'actionneur. Aucun de ces documents ne cherche à limiter l'utilisation de l'actionneur du système VCR et donc la puissance consommée par celui-ci. En effet, selon l'enseignement des documents mentionnés plus haut, les générations de consignes de taux de compression supposent que dans toutes les situations où un taux de compression est fixé, l'actionneur peut l'atteindre, ce qui peut engendrer de très fortes tensions sur l'actionneur. Par ailleurs, ces documents ne mentionnent pas les consignes de taux de compression qui durent moins d'une seconde dont la réalisation ne présente alors aucun véritable intérêt du point de vue du rapport performance/consommation/pollution, mais qui engendrent de fortes contraintes sur l'actionneur puisque le mouvement de l'actionneur ne peut varier aussi rapidement que ce type de consignes de taux de compression courtes. Dans ce contexte, la présente invention a donc comme objectif de proposer un procédé et un dispositif de génération de consigne de taux de compression permettant de diminuer l'effort supporté par l'actionneur selon le taux de compression. A cette fin, le dispositif de la présente invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le calculateur comprend en outre un second moyen de traitement transformant ladite seconde consigne de taux de compression en une consigne d'hystérésis qui est envoyée à l'actionneur pour qu'il génère ledit taux de compression. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention le premier moyen de traitement est un filtre, préférablement un filtre passe-bas laissant passer les signaux à faible fréquence. Selon un autre mode de réalisation, l'actionneur (3) est muni d'un moyen de freinage permettant à l'actionneur (3), lorsque maintenu en position immobile, de ne pas consommer de puissance. Dans ce cas, le calculateur peut en outre comprendre un moyen de régulation de puissance de l'actionneur permettant, lorsque la puissance consommée par l'actionneur atteint un seuil prédéterminé, de limiter cette puissance, par exemple en immobilisant l'actionneur ou en lui transmettant une consigne de taux de compression nécessitant une puissance inférieure à la puissance de seuil. De plus, selon ce mode de réalisation, le moyen de régulation de puissance peut comprendre un moyen de calcul déterminant la puissance nécessaire à l'actionneur pour appliquer la consigne et un moyen d'arbitrage entre la puissance déterminée dans le moyen de calcul et la puissance actuellement utilisée par l'actionneur. Aussi, selon un autre mode de réalisation, le dispositif peut en outre comprendre un moyen de mesure de température du moteur qui va envoyer un signal représentatif de la température au calculateur. Selon un autre mode de réalisation, le calculateur comprend en outre un moyen de commutation transmettant, en fonction de la température du moteur, la consigne après arbitrage ou une consigne maximale, ou proche, à l'actionneur pour qu'il génère ledit taux de compression. Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne également un moteur à combustion interne comprenant un dispositif de génération de taux de compression variable selon l'un quelconque des modes de réalisation de la présente invention. Selon encore un autre de ses aspects, l'invention concerne un Procédé de génération d'un taux de compression variable d'un moteur à combustion interne à taux de compression variable (VCR) pouvant évoluer entre des valeurs maximale et minimale de taux de compression, le procédé comprenant une première étape pour fixer le taux de compression à, ou près de, sa valeur maximale, et une seconde étape pendant laquelle un calculateur, recevant des données du régime moteur et du couple moteur ou de pression effective, génère, au moyen d'une cartographie, une premiere consigne de taux de compression qui est ensuite traitée au moyen d'un premier moyen de traitement afin de générer une deuxième consigne égale à une moyenne de premières consignes antérieures, et le procédé étant caractérisé en ce que cette deuxième consigne est transformée, au moyen d'un second moyen de traitement, en une consigne d'hystérésis qui permet de commander un actionneur pour qu'il génère ledit taux de compression. Selon un mode de réalisation préféré de cet aspect de l'invention, la première étape se déroule lors d'une phase de démarrage du moteur et on déclenche la seconde étape qui la suit lorsqu'un seuil prédéterminé de température du moteur est atteint. Selon un autre mode de réalisation de cet aspect de l'invention, la première étape se déroule lors d'une phase de démarrage du moteur et on déclenche la seconde étape qui la suit après un temps prédéterminé. Selon un mode de réalisation préféré de cet aspect de l'invention, la seconde consigne est générée au moyen d'une saturation de pente. Selon un autre mode de réalisation de cet aspect de l'invention, la seconde consigne est générée au moyen d'un filtre, préférablement un filtre passe-bas laissant passer les signaux à faible fréquence. Selon un mode de réalisation préféré de cet aspect de l'invention, le procédé comprend en outre une opération de régulation de puissance de l'actionneur comprenant de mesurer la puissance consommée par l'actionneur et de la maintenir à une valeur seuil ou inférieure en fixant le taux de compression associé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif. La figure 1 représente schématiquement un dispositif de génération de taux de compression variable pour un moteur selon un mode de réalisation de la présente invention. La figure 2 représente schématiquement un calculateur selon un premier mode de réalisation de la présente invention. La figure 3 représente schématiquement un 5 calculateur selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 1 représente un mode de réalisation préféré d'un dispositif de génération de taux de compression variable 1 comprenant un calculateur 2 et un 10 actionneur 3 qui est relié à un système de cinématique VCR 4 conventionnel commandant un piston 5. Le dispositif 1 comprend également un moyen de mesure du régime moteur 6, par exemple un capteur situé sur le vilebrequin 7, et un moyen d'estimation ou de mesure du couple moteur (non 15 représenté), ou de la pression effective, par exemple par un capteur ou par une estimation de la quantité d'air à l'admission. Lorsque le moteur est en marche, le calculateur 2 reçoit des données concernant le régime moteur et le 20 couple moteur, ou la pression effective, et en fonction de ces données, le calculateur 2 va envoyer un signal de commande a vers l'actionneur 3. L'actionneur 3 recevant le signal de commande a va modifier sa position. Ce déplacement actionne le système de cinématique VCR 4 de 25 manière à modifier le taux de compression, global ou par cylindre. En effet, dans ce mode de réalisation, en changeant de position, l'actionneur 3 modifie le Point mort haut (PMH) et le point mort bas (PMB) du piston 5 ce qui va faire varier le taux de compression dans le 30 moteur. Selon d'autres modes de réalisation de la présente invention, le déplacement de l'actionneur 3 peut, par exemple, faire varier la position de la culasse ou encore la géométrie du piston. De plus, le dispositif 1 comprend un capteur de température du moteur (non représenté), ce capteur peut, par exemple, mesurer la température du liquide de refroidissement moteur, représentatif de la température moteur et informe ensuite au moyen d'un signal le calculateur de la température du moteur. Dans ce mode réalisation, l'actionneur 3 envoie un signal b vers le calculateur. Ce signal b peut être représentatif de la position de l'actionneur 3 ou encore de la puissance consommée par l'actionneur 3. Ainsi, dans certains cas, il est possible mesurer et de réguler la puissance consommée par l'actionneur 3. Ce mode de réalisation présente un système VCR de type cinématique modifiée , il est entendu que la présente invention inclut également tout autre type de système VCR connus. Lors d'un démarrage d'un véhicule selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le procédé comprend deux étapes distinctes. Dans une première étape, le taux de compression pouvant généralement varier entre une valeur maximale et une valeur minimale est fixé à sa valeur maximale, ou au plus proche de celle-ci. La phase de démarrage est commencée lors de la mise en marche du moteur et s'arrête, de préférence lorsque la température du moteur à atteint un certain seuil. Néanmoins, d'autres paramètres sont susceptibles de déterminer la fin de la phase de démarrage, par exemple, un temps prédéterminé. La phase de démarrage est suivie par une seconde étape, appelée phase nominale, qui va se terminer avec l'arrêt du moteur. La figure 2 représente schématiquement un premier mode de réalisation du procédé de génération d'un taux de compression dans le calculateur 2 lors de la phase nominale. Le calculateur 2 reçoit des données concernant le régime moteur 21a et le couple moteur 21b, ou la pression effective, et comprend une cartographie 21 qui permet d'associer à chaque paire de valeurs (régime moteur, couple moteur) ou (régime moteur, pression effective) une valeur de taux de compression. Ainsi, grâce à la cartographie 21, le calculateur génère une première consigne de taux de compression, appelée consigne de taux brute 211. Le nombre de taux de compression disponible sur la cartographie 21 peut être de deux, mais n'est pas limité à ce nombre, indépendamment des possibilités de l'actionneur 3. La consigne de taux brute 211 est directement envoyée vers un premier moyen de traitement 22, par exemple un filtre passe-bas, qui transforme la consigne de taux brute 211 en une seconde consigne de taux de compression, appelée consigne de taux filtrée 221. Le filtre passe-bas 22 fonctionne de manière à générer une consigne de valeur égale à la moyenne de la valeur de la consigne brute filtrée et de toutes les valeurs des consignes brutes antérieures à la consigne filtrée reçues dans une période de temps prédéterminé, par exemple une minute. Toutefois, la consigne de taux filtrée 221 peut être obtenue par d'autres moyens, par exemple plutôt que de faire passer la consigne brute 211 à travers un filtre 22 il est possible d'utiliser une saturation de pente, c'est-à-dire de ralentir la variation de consigne brute, par exemple, grâce à un algorithme, pour obtenir la consigne de taux filtrée 221. La consigne de taux filtrée 221 est ensuite soumise à au moins une hystérésis dans un second moyen de traitement 23, afin d'être transformée en une troisième consigne de taux de compression, appelée consigne d'hystérésis 231. Cette consigne d'hystérésis est ensuite envoyée à l'actionneur 3 afin qu'il puisse générer le taux de compression représentatif de la consigne 231. La figure 3 représente schématiquement un second mode de réalisation du procédé de génération d'un taux de compression dans le calculateur 2 lors de la phase nominale. Dans ce second mode de réalisation, le système VCR du dispositif représenté à la figure 1 dispose d'un mode de fonctionnement de type blocage c'est-à-dire qu'aucune puissance n'est consommée ni fournie par l'actionneur lorsque celui-ci doit maintenir une position. Le calculateur 2 reçoit des données concernant le régime moteur 21a et le couple moteur 21b, ou la pression effective, et comprend une cartographie 21 qui permet d'associer à chaque paire de valeurs (régime moteur, couple moteur) ou (régime moteur, pression effective) une valeur de taux de compression. Ainsi, grâce à la cartographie 21, le calculateur génère une première consigne de taux de compression, appelée consigne de taux brute 211. Le nombre de taux de compression disponible sur la cartographie 21 peut être de deux, mais n'est pas limité à ce nombre, indépendamment des possibilités de l'actionneur 3. La consigne de taux brute 211 est directement envoyée vers un premier moyen de traitement 22, par exemple un filtre passe-bas, qui transforme la consigne de taux brute 211 ll en une seconde consigne de taux de compression, appelée consigne de taux filtrée 221. Le filtre passe-bas 22 fonctionne de manière à générer une consigne de valeur égale à la moyenne de la valeur de la consigne brute filtrée et de toutes les valeurs des consignes brutes antérieures à la consigne filtrée reçues dans une période de temps prédéterminé, par exemple une minute. Toutefois, la consigne de taux filtrée 221 peut être obtenue par d'autres moyens, par exemple plutôt que de faire passer la consigne brute 211 à travers un filtre 22 il est possible d'utiliser une saturation de pente, c'est-à- dire de ralentir la variation de consigne brute, par exemple, grâce à un algorithme, pour obtenir la consigne de taux filtrée 221. La consigne de taux filtrée 221 est ensuite soumise à au moins une hystérésis dans un second moyen de traitement 23, afin d'être transformée en une troisième consigne de taux de compression, appelée consigne d'hystérésis 231. La consigne d'hystérésis est ensuite envoyée vers un moyen de régulation 27, où elle fait l'objet d'un traitement spécifique dans un moyen de calcul 24 dans lequel une puissance nécessaire à l'exécution de ce taux de compression est déterminée. Par la suite cette valeur de puissance 241 est comparée avec la puissance actuellement consommée avec l'actionneur dans un moyen d'arbitrage 25, par exemple grâce à une seconde cartographie. En effet, à chaque instant l'actionneur 3 émet un signal b représentatif de la puissance qu'il consomme. Ce signal peut représenter, par exemple, un courant électrique ou une pression dans le cas d'un actionneur électrique ou hydraulique, respectivement. Lorsque la puissance consommée par l'actionneur atteint une valeur prédéterminée, considérée comme une valeur maximale de puissance raisonnablement consommée le taux de compression va être fixé soit à sa valeur actuelle, ce qui signifie une immobilisation de l'actionneur 3, soit à la valeur de consigne d'hystérésis si cette dernière contribue à diminuer la puissance consommée par l'actionneur 3. Ainsi, après comparaison, le moyen d'arbitrage 25 émet une consigne dite après arbitrage 251 représentative de la consigne d'hystérésis ou du taux de compression actuellement utilisé selon le cas. Cette consigne est envoyée dans un moyen de commutation 26 dépendant de la phase dans la laquelle se trouve le moteur, si le moteur se trouve dans la phase de démarrage, un taux de compression maximal, ou proche de cette valeur, sera envoyé à l'actionneur, si le moteur se trouve en phase nominale, la consigne après arbitrage 251 est transmise à l'actionneur afin qu'il puisse générer le taux de compression adéquat. Revendications 1. Dispositif de génération de taux de compression variable, pouvant évoluer entre des valeurs maximale et minimale, pour un moteur à combustion interne, ledit dispositif comprenant : - un calculateur (2) commandant un actionneur (3) générant un taux de compression dans le moteur, ledit calculateur (2) comprenant une cartographie (21) et recevant des données de régime moteur et de couple moteur, ou pression effective, pour générer, en conséquence, une première consigne de taux de compression (211), et - un premier moyen de traitement (22) de ladite première consigne de taux de compression (211) générant une seconde consigne de taux de compression (221) égale à une moyenne de premières consignes de taux de compression (211) antérieures, le dispositif étant caractérisé en ce que le calculateur (2) comprend en outre un second moyen de traitement (23) transformant ladite seconde consigne de taux de compression (221) en une consigne d'hystérésis (231) qui est envoyée à l'actionneur (3) pour qu'il génère ledit taux de compression. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le premier moyen de traitement (22) est un filtre passe-bas laissant passer les signaux à faible fréquence. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l'actionneur (3) est muni d'un moyen de freinage permettant à l'actionneur (3), lorsque maintenu en position immobile, de ne pas consommer de puissance. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le calculateur (2) comprend en outre un moyen de régulation de puissance (27) de l'actionneur (3) permettant, lorsque la puissance consommée par l'actionneur (3) atteint un seuil prédéterminé, de réguler cette puissance. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le moyen de régulation de puissance (27) comprend un moyen de calcul (24) déterminant la puissance nécessaire à l'actionneur (3) pour appliquer la consigne (231) et un moyen d'arbitrage (25) entre la puissance (241) déterminée dans le moyen de calcul (24) et la puissance (b) actuellement utilisée par l'actionneur (3). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un moyen de mesure de température du moteur. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le moyen de mesure de température envoie un signal représentatif de la température au calculateur (2). 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le calculateur (2) comprend en outre un moyen de commutation (26) transmettant, en fonction de la température du moteur, la consigne après arbitrage (251) ou une consigne maximale, ou proche, à l'actionneur (3) pour qu'il génère ledit taux de compression. 9. Moteur à combustion interne comprenant un dispositif de variation de taux de compression (1) tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Procédé de génération d'un taux de compression variable d'un moteur à combustion interne à taux de compression variable (VCR) pouvant évoluer entre desvaleurs maximale et minimale de taux de compression, le procédé comprenant : - une première étape pour fixer le taux de compression à, ou près de, sa valeur maximale, et une seconde étape pendant laquelle un calculateur (2), recevant des données du régime moteur et du couple moteur ou de pression effective, génère, au moyen d'une cartographie (21), une première consigne de taux de compression (221) qui est ensuite traitée au moyen d'un premier moyen de traitement (21) afin de générer une deuxième consigne (221) égale à une moyenne de premières consignes (211) antérieures, et le procédé étant caractérisé en ce que cette deuxième consigne (221) est transformée, au moyen d'un second moyen de traitement (22), en une consigne d'hystérésis (231) qui permet de commander un actionneur (3) pour qu'il génère ledit taux de compression. 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel la première étape se déroule lors d'une phase de démarrage du moteur et on déclenche la seconde étape qui la suit lorsqu'un seuil prédéterminé de température du moteur est atteint. 12. Procédé selon la revendication 10, dans lequel la première étape se déroule lors d'une phase de démarrage du moteur et on déclenche la seconde étape qui la suit après un temps prédéterminé. 13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, dans lequel la seconde consigne (221) est générée au moyen d'une saturation de pente. 14. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, dans lequel la seconde consigne (221) est générée aumoyen d'un filtre passe-bas (22) laissant passer les signaux à faible fréquence. 15. Procédé selon l'une des revendications 10 à 14, comprenant en outre une opération de régulation de puissance de l'actionneur comprenant de mesurer la puissance consommée par l'actionneur et de la maintenir à une valeur seuil ou inférieure en fixant le taux de compression associé.