Brevet FR2898642A1 — publié le 20070921

La présente invention concerne le domaine du contrôle d'un moteur. Plus particulièrement, l'invention concerne des procédés de commande d'un moteur de véhicule comprenant une étape de régulation d'une pression de suralimentation autour d'une consigne et un moteur apte à mettre en oeuvre ce procédé. Les procédés de régulation de la pression de suralimentation font l'objet de nombreuses recherches dans le domaine précité, car ils conditionnent les performances des moteurs. On connaît ainsi des procédés de régulation adaptés pour améliorer les performances des moteurs en termes de couple/puissance et de pollution. A titre d'exemple non limitatif, lorsqu'un moteur est équipé d'un turbocompresseur et: d'un filtre à particules, on sait que l'introduction de ce filtre dans une ligne d'échappement du moteur après une turbine du turbocompresseur engendre une augmentation de la pression en sortie de la turbine. Cette élévation de pression se traduit désavantageusement par une réduction du taux de détente dans le turbocompresseur, donc par une réduction de la puissance fournie par les gaz d'échappement à la turbine et par une diminution consécutive des performances du moteur. Afin de conserver le même niveau de performances, on connaît des procédés de régulation de la pression de suralimentation comportant une étape où l'on maintient le taux de détente sensiblement constant en augmentant la pression en entrée de la turbine. On notera en particulier, que l'augmentation de cette dernière peut être obtenu en agissant par exemple sur un organe du turbocompresseur. Toutefois, du fait de contraintes toujours plus sévères sur les performances moteur, les pressions de suralimentation atteignent des niveaux de plus en plus importants et les turbocompresseurs sont de plus en plus sollicités. Afin d'obtenir une performance moteur optimale sans dégradation de composants comme le turbocompresseur, on connaît un procédé de régulation de la pression de suralimentation comportant une étape où l'on surveille l'état de fonctionnement du turbocompresseur. Cette surveillance consiste à analyser la différence entre une mesure de la pression de suralimentation et la consigne, différence couramment appelée écart de boucle . Tant que la différence est supérieure à un premier seuil, un compteur est incrémenté. Si le compteur atteint un seuil de compteur, il est considéré que la régulation doit être interrompue au moins temporairement, car elle risque d'engendrer une dégradation du turbocompresseur et des performances moteur. De plus, le moteur est alors commandé dans un mode particulier, dit mode dégradé, dans lequel on fige l'état des ailettes dans une configuration prédéterminée. Un telle surveillance est néanmoins délicate à régler. En effet, pour activer le mode dégradé rapidement et ainsi protéger le plus vite possible le turbocompresseur, le pas de l'incrément doit être aussi grand que possible. Cependant, le réglage d'un pas trop grand conduit aussi la surveillance à réaliser de faux diagnostics. En d'autres termes, lorsque l'écart est supérieur audit premier seuil, l'analyse de la régulation n'est pas suffisamment longue pour garantir qu'en réalité cet écart n'est pas gênant, par exemple parce qu'il est d'une courte durée. Un but de l'invention est de s'affranchir au moins des inconvénients ci-dessus. En particulier, l'invention a pour but de fournir un procédé et un moteur dans lequel. la régulation de la pression de suralimentation est adaptée pour améliorer tant les performances moteur que la durée de vie des composants comme notamment le turbocompresseur. L'invention a notamment pour but un procédé et un moteur dans lequel la surveillance de la régulation offre un meilleur compromis entre la rapidité et la fiabilité d'un diagnostic d'écart de boucle. Un autre but de l'invention est en outre de proposer des interventions plus adaptées et plus efficaces que celle de l'art antérieur consistant à interrompre ladite régulation et commander le moteur en mode dégradé. A cet effet, on propose selon l'invention un procédé de commande d'un moteur comportant une étape de régulation d'une pression de suralimentation autour d'une consigne, caractérisé par le fait que : tant qu'une mesure de la pression de suralimentation se trouve en dehors d'une gamme de valeurs prédéterminée, on incrémente une première variable, et - lorsque cette première variable est supérieure à une première valeur seuil, on met en oeuvre une correction de ladite régulation à la condition au moins que la commande d'un actuateur prédéterminé ayant une influence sur la pression de suralimentation se trouve dans un état cohérent prédéterminé compte tenu de la pression mesurée. Des aspects préférés mais non limitatifs de ce procédé sont les suivants : - lorsque la première variable est supérieure à la première valeur seuil, on ne met en oeuvre la correction qu'une seule fois ; - lorsque la mesure de la pression de suralimentation se trouve en-dehors de la gamme, on met à jour une deuxième variable pour indiquer si une correction de ladite régulation a déjà été mise en oeuvre ou pas ; - le moteur étant intégré dans un véhicule, le procédé est mis en oeuvre en continu pendant un état de roulage normal prédéterminé du véhicule ; - la régulation comportant une étape d'intégration, la correction comporte une étape où l'on initialise cette étape d'intégration ; - la correction comporte une étape où l'on initialise la commande de l'actuateur ; - l'actuateur est une turbine d'un turbocompresseur, et on corrige ladite régulation en contrôlant la commande d'ouverture/fermeture d'ailettes de cette turbine ; - lorsque dans un premier cas la pression mesurée est supérieure à la valeur maximale de ladite gamme de valeurs, on considère que l'état de la commande d'ouverture/fermeture se trouve dans un état cohérent si cette commande est supérieure à un deuxième seuil, et lorsque dans un deuxième cas la pression mesurée est inférieure à la valeur minimale de ladite gamme de valeurs, on considère que l'état de la commande se trouve dans l'état cohérent si elle est inférieure à un troisième seuil. Selon l'invention, on propose en outre un moteur comportant des moyens de mesure d'une pression de suralimentation et des moyens de commande agencés pour réguler une pression de suralimentation autour d'une consigne et pour incrémenter une première variable tant que la mesure de la pression se trouve en-dehors d'une gamme de valeurs prédéterminée, caractérisé en ce que les moyens de commande sont agencés pour corriger ladite régulation lorsque la première variable est supérieure à une première valeur seuil et à la condition au moins que la commande d'un actuateur prédéterminé ayant une influence sur la pression de suralimentation se trouve dans un état cohérent prédéterminé compte tenu de la pression mesurée. Un aspect préféré mais non limitatif de ce procédé est le suivant : - les moyens de régulation comprennent un intégrateur, et les moyens de correction sont adaptés pour initialiser cet intégrateur. Ainsi, l'invention permet notamment d'améliorer la régulation de la pression de suralimentation en utilisant des informations sur au moins un actuateur prédéterminé pour affiner le diagnostic de l'écart de boucle. Ces informations complémentaires permettent notamment de s'assurer que l'écart de boucle est, soit réellement gênant, auquel cas une intervention sur la régulation est nécessaire, soit à négliger, auquel cas aucune intervention du type précédent n'est nécessaire et même non recommandée. Il est notamment intéressant de négliger cet écart de boucle dans le cas d'un dysfonctionnement temporaire d'un composant du moteur ou dans le cas d'une situation dans ce moteur a priori incohérente. A titre d'exemple non limitatif, un dysfonctionnement temporaire peut consister en un blocage dû à une impureté ou encore à un frottement sec au niveau d'un actuateur. Il est également intéressant de négliger l'écart de boucle dans le cas d'un état logiciel momentanément incohérent, par exemple lorsqu'une stratégie secondaire d,e pilotage du turbocompresseur a été activée de façon inopportune, ou encore lorsque le roulage du véhicule présente un historique atypique parce qu'une partie intégrale dans la régulation a été chargée à un niveau trop élevé du fait par exemple d'un transitoire long. Par ailleurs, selon une caractéristique de l'invention, on améliore la régulation en ce sens que l'intervention suite à la détection d'une défaillance consiste à corriger la régulation et non à l'interrompre et passer dans un mode dégradé. Ainsi l'invention permet un diagnostic robuste, rapide et intelligent. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante de l'invention, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 montre un organigramme d'un mode de réalisation préféré de l'invention, - la figure 2 illustre un exemple non limitatif de structure de régulation sur laquelle on peut appliquer le procédé de l'invention, et - la figure 3 montre graphiquement des résultats obtenus à partir d'une simulation du fonctionnement de la structure de régulation prise comme exemple et illustrée à la figure 2. A titre d'illustration, on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention pour un moteur comportant un turbocompresseur à géométrie variable. Ce turbocompresseur est typiquement pourvu d'ailettes que l'on peut commander en ouverture ou en fermeture pour agir sur une pression de suralimentation dans un collecteur d'admission du moteur. La commande est typiquement réalisée par une unité centrale électronique UCE par le biais notamment d'une boucle de régulation de la pression de suralimentation autour d'une consigne. En référence à la figure 1, on a représenté un organigramme du mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention et typiquement mis en oeuvre par l'UCE. Dans une première étape 100, on détermine la différence entre une mesure de la pression de suralimentation et la consigne de suralimentation. Cette différence est typiquement obtenue par scrutation de variables internes appropriées liées à la boucle de régulation susmentionnée. Dans une étape suivante 101, on compare ladite différence, ou en d'autres termes l'écart de boucle, par rapport à un premier seuil S1. Si l'écart est supérieur à ce seuil S1, on met en oeuvre une étape 102, et inversement si l'écart est inférieur, on met en oeuvre une étape 103. Dans l'étape 101 on incrémente un compteur représenté par une variable K. Néanmoins, cette variable K ne peut dépasser une valeur maximale Kmax prédéterminée. Une telle limitation est effectuée en utilisant l'équation suivante : K = min(K + A, K max) où A représente l'incrément. Avantageusement, l'invention permet que l'incrément A soit fixé à une valeur grande. Par exemple au lieu d'incrémenter K par pas de 1, on peut l'incrémenter par pas de 10 ou plus. En augmentant l'incrément A on augmente la vitesse de prise de décision lors d'un dépassement dudit seuil. Dans l'étape 103, on décrémente au contraire le compteur K et on s'arrange dans tous les cas pour que K soit égale au maximum entre la valeur zéro et sa valeur décrémentée, soit : K = max(K û 4,0) Par ailleurs, dans l'étape 103 on initialise une variable FLAC à zéro. On verra par la suite que l'utilisation de cette variable a pour but de savoir si une intervention a déjà eu lieu pour répondre au problème du dépassement de l'écart de boucle en question. A la fin de cette étape 103, on retourne à l'étape 100 pour procéder à un 10 nouveau calcul d'écart de boucle. A la fin de l'étape 102 précitée, on teste la valeur de la variable K dans une étape 104. Ce test consiste à regarder indirectement si la durée pendant laquelle l'écart de boucle dépasse le premier seuil S1 est supérieure à une durée 15 prédéterminée proportionnelle à Kmax. En particulier, si K est égale à Kmax, la durée a atteint la durée prédéterminée et on exécute une étape 105. Inversement si K n'est pas égale à Kmax (donc inférieure), ladite durée n'a pas atteint la durée prédéterminée, ce qui correspond à un dépassement 20 d'écart de boucle temporaire à ne pas traiter ; on revient donc à l'étape 100. Si on passe à l'étape 105, l'écart de boucle doit peut-être être traité car il est peut-être gênant. Afin de s'en assurer, cette étape 105 consiste notamment à utiliser une information supplémentaire liée à un actuateur prédéterminé. 25 Dans ce mode de réalisation, l'actuateur prédéterminé correspond à la turbine du turbocompresseur et en particulier aux ailettes de cette turbine. En particulier, on s'assure de la pertinence de l'écart de boucle en vérifiant un niveau de commande d'ouverture/fermeture des ailettes. Ce niveau de commande est représenté par une variable RCO. Le test 105 sur ce niveau de commande RCO peut prendre différentes formes, représentant chacune des variantes différentes de l'invention. Une première forme du test est de comparer le niveau de commande RCO à une valeur seuil prédéterminée. En l'occurrence si le niveau est inférieur à ce seuil, on considère qu'il est faible et qu'ainsi il est incohérent avec le niveau de pression de suralimentation. En effet, ce dernier niveau étant considéré comme élevé parce que supérieur à ladite valeur maximale de consigne, le niveau de commande RCO devrait logiquement être fort. On notera ici que le constat selon lequel le niveau de commande RCO est faible peut provenir notamment du fait qu'une intervention sur la régulation a déjà eu lieu précédemment et est en cours. En particulier, l'intervention a pu consister typiquement à baisser le niveau de commande RCO pour ouvrir les ailettes de sorte à contrer l'augmentation de la pression de suralimentation. Ainsi, le niveau de commande RCO est faible, mais l'effet souhaité sur la pression de suralimentation n'a pas encore été obtenu. Selon l'invention, l'état d'incohérence susmentionné montre donc qu'une intervention sur la régulation serait inopportune. Une autre forme du test qui peut être utilisée lorsque la commande RCO est obtenue à partir d'une boucle fermée de régulation BF additionnée à une boucle ouverte de régulation BO, est de vérifier que la somme des commandes UBF et UBO issues respectivement de la boucle BF et BO est inférieure à la commande UBO, c'est-à-dire vérifier l'inégalité : IJBO+UBF A titre d'exemple non limitatif, on peut supprimer la partie historique de la commande dans le régulateur, i.e. réinitialiser l'intégrateur du régulateur. Une telle suppression a pour effet de débloquer le régulateur, du fait d'une commande faible, et en particulier de le remettre dans un état de fonctionnement normal. On entend notamment par fonctionnement normal, un fonctionnement pour lequel l'écart de boucle reste inférieur audit premier seuil S1. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'intervention peut aussi consister à agir sur l'actuateur et/ou sur le régulateur. A titre d'exemple non limitatif, comme l'écart de boucle peut provenir d'un blocage temporaire des ailettes par frottements, l'intervention peut consister à décoincer directement ces ailettes, par exemple en forçant une commande d'ouverture complète. Comme indiqué ci-dessus, on peut aussi accompagner cette intervention par une autre sur le régulateur. Ainsi, tout en forçant la commande d'ouverture complète, on peut réinitialiser l'intégrateur du régulateur (dans le cas bien sûr où ce régulateur comporte un intégrateur). Par exemple on assigne zéro au signal de sortie Uint. Selon une autre caractéristique de l'invention, le test 105 peut porter sur le niveau de commande RCO, comme mentionné précédemment, ou encore sur l'état de l'indicateur FLAG. Comme mentionné plus haut, cet indicateur informe sur le fait qu'une correction de l'écart de boucle en question ait déjà eu, et éventuellement a encore lieu. En particulier, l'indicateur FLAG égal à zéro indique qu'aucune correction n'a eu lieu antérieurement et inversement lorsqu'il est égal à 1. Par exemple, FLAC égal 1 peut signifier qu'une commande d'ouverture complète des ailettes a déjà été effectuée pendant une même phase d'écart de boucle. Il est donc opportun de ne pas générer la même commande successivement. Il découle de ces explications sur l'indicateur FLAG que sa mise à jour a lieu, comme déjà décrit, dans l'étape 103 (FLAG égal zéro) mais aussi dans l'étape 106 (FLAC égal 1) où l'on met effectivement en oeuvre une correction de la régulation. Et lorsqu'à l'étape 105, on constate que FLAC est égal à 1, on passe alors à l'étape 107, et inversement lorsque FLAC est égal à 0 (ou différent de 1 en variante), on passe à l'étape 106. L'étape 106 comporte par ailleurs d'autres opérations comme par exemple une remise à zéro du compteur K. Finalement, une fois cette étape terminée, le procédé revient à l'étape 100 du début. On va maintenant décrire un exemple d'application du procédé de l'invention. Cet exemple s'appuie sur une structure de régulation représentée à la figure 2. La structure comporte essentiellement des entrées pour la consigne 200 et la mesure 201 de la pression de suralimentation. Un soustracteur 203 relié à ces entrées, fournit l'écart de boucle 204 à un intégrateur 205 et un régulateur à logique floue 206 en parallèle. Un additionneur 207 reçoit, en entrée, un signal de sortie de ce régulateur et un signal d'une cartographie de pré-positionnement en débit et régime moteur 208. Une sortie 209 de l'additionneur 207 alimente un limiteur-écréteur min- max 210 et ce dernier alimente une entrée d'un deuxième additionneur 211. L'autre entrée de l'additionneur reçoit un signal 212 provenant d'une sortie de l'intégrateur. Le signal de commande RCO précité correspond à une sortie 215 du deuxième additionneur 211. La figure 3 montre maintenant des résultats d'une simulation du fonctionnement de cette structure lorsque le procédé selon l'invention est mis en oeuvre et dans le cas où une requête de couple est commandée par un conducteur. Cette figure montre en fonction d'un temps, une évolution de la pression de suralimentation 201 autour de la consigne 200 et en particulier par rapport au seuil S représentant la valeur maximale de tolérance vis-à-vis de la consigne. La figure montre en parallèle le niveau de la commande RCO 215 comparé à un seuil RCOh représentant une valeur théorique élevée, l'état du compteur K par rapport à Kmax et l'état de l'indicateur FLAG. L'évolution des grandeurs ci-dessus est la suivante : Jusqu'à un instant Ti, aucun problème n'est décelé sur le comportement de la régulation de la suralimentation. En effet, la mesure de pression de suralimentation 201 reste dans les seuils de tolérance vis-à-vis de la consigne 200, en particulier en dessous dudit seuil S. Entre l'instant Tl et un autre instant T2, l'écart de boucle a atteint une valeur critique puisqu'elle est supérieure au seuil S. Le compteur K s'incrémente. A l'instant T2, le compteur K a atteint sa valeur maximale Kmax. Un test sur le niveau de la commande est effectué. Dans cet exemple, ce test montre que la commande est à un niveau cohérent avec la situation. En effet, la commande RCO est fort (Commande rco > Seuil commande rco) ce qui explique le niveau élevé de la pression de suralimentation. Une intervention est donc mise en oeuvre. En particulier, on réduit la commande RCO envoyée aux ailettes en initialisant l'intégrateur. En outre, le compteur K est remis à 0 et FLAG passe à 1 pour mémoriser l'intervention. A un instant T3, l'écart de boucle est encore au-dessus du seuil S, le compteur K qui vient d'être initialisé s'incrémente de nouveau. A un instant T4, la correction de la régulation a produit ses effets, car l'écart de boucle est revenu en dessous du seuil S. Le compteur K est décrémenté et FLAG passe à 0 puisqu'il n'y a plus de dépassement d'écart de boucle. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et représentée sur les dessins. En particulier, le procédé s'applique aussi bien lorsque l'écart de boucle est inférieur à un seuil prédéterminé. Dans ce cas, le niveau de la commande RCO est cohérent s'il est faible et inversement incohérent s'il est fort. Ainsi, l'étape 105 peut consister plutôt à vérifier si cette commande est forte. Et, comme illustré sur la figure 1, dans l'affirmative on passe à l'étape 107, et dans la négative on passe à l'étape 106. Ainsi, de manière plus générale, l'étape 101 du procédé de l'invention consiste en particulier à comparer la mesure de la pression de suralimentation à une gamme de valeurs prédéterminée pour la consigne. Par ailleurs, comme on l'aura compris l'invention peut concerner d'autres structures de régulation. Par exemple, elle peut concerner une structure connue du type PID (acronyme de l'expression Proportionnel, Intégral, Dérivée ). De plus, d'autres organes ou actuateurs que les ailettes peuvent intervenir dans la régulation selon l'invention, l'essentiel étant que ces organes aient une influence sur le niveau de la pression de suralimentation. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'un moteur comportant une étape de régulation d'une pression de suralimentation autour d'une consigne (200), caractérisé par le fait que : - tant qu'une mesure (201) de la pression de suralimentation se trouve en dehors d'une gamme de valeurs prédéterminée (S), on incrémente (102) une première variable (K), et - lorsque cette première variable est supérieure à une première valeur seuil, on met en oeuvre une correction de ladite régulation (106) à la condition (105) au moins que la commande (215) d'un actuateur prédéterminé ayant une influence sur la pression de suralimentation se trouve dans un état cohérent prédéterminé compte tenu de la pression mesurée. 2. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque la première variable (K) est supérieure à la première valeur seuil (Kmax), on ne met en oeuvre la correction (106) qu'une seule fois. 3. Procédé de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lorsque la mesure de la pression de suralimentation (201) se trouve en-dehors de la gamme, on met à jour une deuxième variable (FLAC) pour indiquer si une correction de ladite régulation a déjà été mise en oeuvre ou pas. 4. Procédé de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur étant intégré dans un véhicule, le procédé estmis en oeuvre en continu pendant un état de roulage normal prédéterminé du véhicule. 5. Procédé de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, la régulation comportant une étape d'intégration (205), la correction comporte une étape où l'on initialise cette étape d'intégration. 6. Procédé de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la correction comporte une étape où l'on initialise la commande (RCO) de d'actuateur. 7. Procédé de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actuateur est une turbine d'un turbocompresseur, et en ce que l'on corrige ladite régulation en contrôlant la commande d'ouverture/fermeture d'ailettes de cette turbine. 8. Procédé de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsque dans un premier cas la pression mesurée (201) est supérieure à la valeur maximale (S) de ladite gamme de valeurs, on considère que l'état de la commande d'ouverture/fermeture (RCO) se trouve dans un état cohérent si cette commande (RCO) est supérieure à un deuxième seuil, et lorsque dans un deuxième cas la pression mesurée (201) est inférieure à la valeur minimale de ladite gamme de valeurs, on considère que l'état de la commande (RCO) se trouve dans l'état cohérent si elle est inférieure à un troisième seuil. 9. Moteur comportant des moyens de mesure d'une pression de suralimentation (201) et des moyens de commande agencés pour réguler une pression de suralimentation autour d'une consigne (200) et pour incrémenter une première variable (K) tant que la mesure de la pression se trouve en- dehors d'une gamme de valeurs prédéterminée (S), caractérisé en ce que les moyens de commande sont agencés pour corriger ladite régulation lorsque la première variable (K) est supérieure à une première valeur seuil (Kmax) et à la condition (105) au moins que la commande (RCO) d'un actuateur prédéterminé ayant une influence sur la pression de suralimentation se trouve dans un état cohérent prédéterminé compte tenu de la pression mesurée. 10. Moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de régulation comprennent un intégrateur, et les moyens de correction sont adaptés pour initialiser cet intégrateur.