Brevet FR2943024A1 — publié le 20100917

Procédé de détermination du couple inertiel et du couple de perte moteur Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte au domaine des moteurs à combustion interne associé 5 à un embrayage. L'invention concerne plus particulièrement le couple de perte moteur. Arrière-plan technologique 10 Le couple moteur est une information caractéristique du fonctionnement d'un véhicule automobile qui intervient en tant que consigne dans la commande de nombreux organes, (injection, admission, ESP...). Or, afin de garantir une estimation fiable et précise du couple moteur, il est notamment 15 nécessaire de connaitre le couple de perte c'est-à-dire le couple moteur perdu principalement par les pertes par pompage et les pertes par frottements. Or, ce couple de perte est variable en fonction non seulement du point de fonctionnement du moteur, mais aussi de facteurs tel que des différences individuelles d'un moteur à un autre dues aux dispersions de fabrication, au vieillissement du moteur, etc. 20 On connait du document JP2005264773 un dispositif apte à déterminer une correction des consignes de couple moteur. Le dispositif se veut adapté aux véhicules comprenant un groupe motopropulseur équipé d'une transmission automatique ou d'une transmission à boite de vitesse mécanique à changement de vitesse manuel. Le principe de la 25 correction des consignes de couple moteur consiste à prendre en compte le couple de perte par frottement ainsi que celui des pertes par pompage. Les couples de pertes par frottements et par pompage sont eux-mêmes contenus dans des cartographies distinctes et sont estimés en fonction de paramètres moteurs. Le dispositif comprend par ailleurs un moyen de calcul déterminant un écart de couple de perte par frottement entre d'une part 30 un couple de perte par frottement courant calculé à partir de la vitesse du véhicule, du rapport de la boite de vitesse, du régime moteur et d'autre part le couple de perte par frottement connu à partir de la cartographie. Cependant, une telle méthode ne corrige que partiellement le couple de perte réel. En effet, elle ne tient pas compte d'une correction des pertes par pompage cartographié. De plus, une telle correction ne limite pas les sauts 35 de couple moteur entre points de fonctionnement moteur proches qui peuvent nuire à la commande des organes du véhicule dépendante de l'information de couple moteur et à l'agrément de conduite. L'invention a pour but de pallier l'inconvénient de l'art antérieur en proposant un nouveau procédé qui soit plus représentatif du couple de perte réel. L'invention concerne donc un procédé de détermination du couple inertiel d'un moteur à combustion interne associé à un embrayage, caractérisé en ce qu'il est déterminé à partir d'un moment d'inertie du moteur et du gradient de régime moteur lorsque le moteur tourne, sans injection de carburant et sans être en prise avec l'embrayage. En effet, dans ces conditions, le couple inertiel déterminé est représentatif d'un couple réel de perte résultant des pertes par pompage et par frottements, Par ailleurs, l'invention peut comporter la caractéristique suivante : -Le couple inertiel est déterminé lors d'un changement de rapport d'une boite de vitesse mécanique associée au moteur. Ce moment particulier au cours du fonctionnement du moteur impose d'ouvrir l'embrayage, ce qui permet si l'injection de carburant est coupée de lancer une détermination du couple inertiel pour des régimes moteur de plusieurs milliers de tr/min, et donc du couple de perte à ces mêmes régimes. Par ailleurs, l'invention a aussi pour objet un procédé de détermination du couple de perte moteur, caractérisé en ce qu'il est déterminé à partir de la somme d'un couple de perte moteur cartographié et d'un terme correctif défini en fonction du couple inertiel déterminé conformément au procédé de détermination du couple inertiel de l'invention. Ainsi on prend en compte le différentiel entre un couple de perte de base préalablement déterminé et le couple de perte réel obtenu via le couple inertiel. Par ailleurs, le procédé peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - Le terme correctif est défini par la relation : II Sj = Sj-1 + alCINERTj - (CPE + Sj-1 )/ dans laquelle : j est un indice d'itération, Si est le terme correctif, déterminé à l'itération indicée j, Si _1 est un terme correctif déterminé à l'itération précédente indicée j-1, CINERTj est le couple inertiel, déterminé à l'itération indicée j, CPE est le couple de perte cartographié, a est un coefficient de proportionnalité. On a ainsi un processus itératif qui permet de converger vers le couple de perte réel. - le coefficient de proportionnalité (a) est inférieur ou égal à 5 %, pour converger progressivement le couple de perte réel. - Le couple de perte cartographié est déterminé à partir de la somme un couple de perte par frottement et d'un couple de perte par pompage. -Le terme correctif est applicable pour une plage de régime déterminée. - Le terme correctif de la plage de régime est conservé en mémoire lorsque le moteur est à l'arrêt. - Le terme correctif de la plage de régime a pour valeur un terme correctif initial nul avant la première utilisation du moteur. 20 Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence à la figure unique pour laquelle : 25 - La figure 1 est une représentation schématique de la structure de calcul de la détermination de la correction du couple de perte selon le procédé de l'invention. Description détaillée 30 Classiquement, afin de pouvoir commander de nombreux organes du véhicule, une Unité de Contrôle Electronique (ECU) non représentée ici, détermine en fonction de paramètres moteurs une consigne de commande qui s'exprime sous la forme d'un couple moteur CM. Afin de déterminer précisément et de manière fiable cette consigne de commande, il est nécessaire de prendre en compte un couple de perte CPE, c'est-à-dire la fraction du 35 couple moteur perdu principalement par les pertes par pompage et les pertes par frottements. Par ailleurs, ce couple de perte CPE est variable notamment d'un moteur à un autre en raison de dispersion de fabrication ou encore de ses conditions d'utilisation et de 15 vieillissement. Il convient de pouvoir déterminer et suivre dans le temps l'évolution de ce couple de perte CPE. A cet effet, l'invention se propose de déterminer dans un premier temps un couple représentatif du couple de perte réel sous certaines conditions et de définir ensuite une correction adéquate afin de pouvoir compenser une éventuelle évolution de ce couple de perte par rapport à une valeur connue et déterminée préalablement. La structure fonctionnelle de détermination de la correction du couple de perte CPE est décrite en figure 1, et se décompose en plusieurs fonctions principales dans laquelle : -la référence 1 désigne une fonction d'estimation du couple de perte CPE, -la référence 4 désigne une fonction de calcul d'un couple inertiel CINERT, , -la référence 5 désigne une fonction d'autorisation d'apprentissage, -la référence 6 désigne une fonction de détermination d'une zone de régime moteur ZR à adapter, -la référence 7 désigne une fonction d'apprentissage d'une correction Si du couple de perte, -la référence 8 désigne une fonction de détermination d'un écart de couple AC. L'ensemble de ces fonctions peuvent être comprises dans l'ECU. La fonction 1 de détermination de couple de perte comprend une première cartographie 2 du couple de perte par pompage CPO. Le couple de perte par pompage CPO peut être défini en fonction de paramètres moteur tel qu'un régime moteur N et une charge moteur C. De plus, la fonction 1 d'estimation de couple de perte comprend une seconde cartographie 3 du couple de perte par frottement CF. Le couple de perte par frottement CF peut être défini en fonction de paramètres moteurs, tels que le régime N et une température d'huile TH de lubrification du moteur à combustion interne. La première et la seconde cartographie 2, 3 peuvent être déterminées préalablement, par exemple, à partir de courbes de calibration obtenues par des essais sur banc moteur ou par des calculs de modélisation. Le couple de perte CPE est essentiellement la somme du couple de perte par frottement CF et du couple de perte par pompage, Cpu. Ces deux cartographies permettent d'obtenir un ordre de grandeur initial du couple de perte CPE. La fonction 4 de calcul de couple inertiel a pour but de déterminer le couple inertiel CINERTi à partir du relevé du régime moteur N et de l'équation suivante : _ do) CINERTi j dt Avec : - J : le moment d'inertie du moteur. Par moment d'inertie du moteur, on entend ici le moment d'inertie liée aux masses mobiles quand la chaine de traction est ouverte, c'est-à-dire quand l'embrayage est ouvert, soit essentiellement l'arbre moteur et les masses mobiles liées à cet arbre moteur ainsi que la partie de l'embrayage attaché à l'arbre moteur, - dt , le gradient de vitesse angulaire du moteur, avec _ tN 30 Où N est le régime moteur en tr/min. La fonction d'autorisation d'apprentissage 5, à pour but d'autoriser ou non la détermination d'une correction sous certaines conditions d'une correction du couple de perte CPE. Elle est adaptée ici au cas particulier d'un moteur à combustion interne, alimenté en carburant par un moyen d'injection de carburant et associé à un embrayage. Les conditions visées ici pour autoriser la détermination d'une correction est d'être embrayage ouvert et sans injection de carburant (donc sans combustion et sans entrainement) A partir du relevé d'un indicateur, I, d'état de la coupure d'injection et un indicateur E d'état d'ouverture de l'embrayage, la fonction 5 définit un indicateur A d'autorisation d'apprentissage. L'indicateur I d'état de la coupure d'injection est une variable à deux états, par exemple une variable de type booléenne, dont la valeur est déterminée selon que l'injection de carburant est coupée (1= VRAI) ou non (1=FAUX). L'indicateur E d'état d'ouverture de l'embrayage est une variable à deux états, par exemple une variable de type booléenne, dont la valeur est déterminée selon que l'embrayage est ouvert (E= VRAI) ou non (E=FAUX). 5 (1) (2)30 L'indicateur A d'autorisation d'apprentissage est aussi un variable booléenne dont la valeur est déterminée par la relation logique A= I AND E. Ainsi un apprentissage est autorisé (A=VRAI) quand les deux conditions sont réunies, à savoir, sans injection de carburant (1= VRAI) et sans être en prise avec l'embrayage (E= VRAI). En effet, dans ces conditions on est sûr, lorsque le moteur tourne, d'être dans un mode dit � inertiel � c'est-à-dire que la baisse de régime N du moteur est due aux pertes par frottement et par pompage. Le gradient de vitesse angulaire dco/dt du moteur peut alors être déterminé ainsi que le couple inertiel CINERT; , d'après la relation (1). La fonction 6 de détermination de zone de régime moteur à adapter a pour but, à partir du relevé du régime moteur N, d'identifier une plage de régime ZR à laquelle le régime moteur N relevé appartient. La fonction d'apprentissage 7 comprend une cartographie d'adaptation 9 qui détient pour chaque plage de régime ZR un terme correctif Si. De préférence, il est prévu d'appliquer un même terme correctif Si pour un ensemble de points de fonctionnement moteur appartenant à une plage de ZR identifiée, par exemple une plage de 500 tr/min entre 2000 et 2500 tr/min. Ainsi, quand l'apprentissage est autorisé, à partir d'un écart de couple AC calculé et de la plage de régime ZR identifiée, le terme correctif Si de ladite plage de régime ZR est modifié dans la cartographie d'adaptation 9. Le processus est itératif. Considérons l'étape indicée j comme désignant l'étape de détermination de la correction en cours et l'étape indicée j-1 comme désignant l'étape précédemment autorisé de détermination de la correction de couple de perte. Au cours de l'étape j, la modification du terme correctif Si est faite en incrémentant ledit terme correctif d'un incrément P proportionnel à l'écart AC de couple de perte entre le couple inertiel CINERT, et la somme du couple de perte CPE avec le terme correctif connue de l'étape précédente (j-1). En effet, une telle incrémentation par pas P permet d'obtenir une adaptation convergente du seuil de correction Si. De plus, de façon à apprendre progressivement la correction Si de couple de perte, l'ordre de grandeur de l'incrément P est réduit à une faible fraction de l'écart AC de couple de perte. De préférence, l'incrément P est proportionnel à l'écart AC de couple de perte d'un un coefficient de proportionnalité a inférieur ou égal à 5 %. En pratique, on peut réduire progressivement le coefficient de proportionnalité a à mesure que l'écart AC de couple de perte se réduit. On peut ainsi avoir, par exemple, un coefficient de proportionnalité a variant de 5% à 1 % au fur et à mesure que l'écart AC de couple de perte se réduit. Le choix précis de la variation de la valeur du coefficient de proportionnalité a est laissé à l'appréciation de l'homme du métier en fonction par exemple du type de moteur, de la dynamique de convergence souhaitée. Ainsi, à titre d'exemple préféré, le moteur étant associé en outre à une boite de vitesse mécanique robotisée ou non robotisée, lors d'un changement de rapport de vitesse sans demande de puissance, l'embrayage s'ouvre et l'injection de carburant se coupe. Dans ces conditions le moteur tourne sans injection de carburant (donc sans combustion qui entraine ledit moteur) et sans être en prise avec l'embrayage. Le moteur est alors en mode � inertiel � et la diminution du régime moteur N est due à l'action combinée des pertes par frottement et des pertes par pompage. Par conséquent l'indicateur d'état d'ouverture de l'embrayage E passe à l'état VRAI, l'indicateur d'état d'injection passe aussi à l'état VRAI et la fonction d'autorisation d'apprentissage 5 autorise l'apprentissage (A=VRAI). En parallèle, à partir de l'information de régime moteur N, la fonction de détermination de zone de régime moteur à adapter 6 détermine la plage de régime ZR pour laquelle le terme correctif Si est à corriger, la fonction de calcul de couple inertiel 4 détermine le couple inertiel CINERTj , à partir du gradient de régime moteur N, la fonction de détermination de couple de perte 1 détermine le couple de perte CPE. La fonction de détermination d'écart de couple 8 détermine ensuite l'écart AC de couple de perte à partir du couple de perte CIRE prédéterminé et le couple inertiel CINERTj , selon la relation suivante : AC = CINERTj - (CPE + Sj-1 ) (3) Dans la relation (3), la détermination de l'écart AC de couple de perte prend en compte la valeur du terme correctif Sj_1 tel déterminé lors de la précédente autorisation de correction (étape indicée j-1) et acquis dans la cartographie d'adaptation 9. Cet écart est pondéré par le coefficient de proportionnalité a afin de déterminer l'incrément P : P = aAC (4) L'autorisation d'apprentissage étant donnée (A=VRAI), la fonction d'apprentissage 7 modifie dans la cartographie d'adaptation 9 le terme correctif Si correspondant à la plage de régime ZR identifiée en incrémentant le terme correctif Si de l'incrément P : Sj = S+ aAC = Sj_1 + a(CINERTj - (CPE + Sj-1 )/ (5) Tant que les conditions d'autorisation d'apprentissage requises sont valides (I=VRAI et E=VRAI), la correction se poursuit et ainsi, par itération, le terme correctif Si croît 15 progressivement, l'écart AC de couple de perte se réduit, l'incrément P se réduit et l'on converge. Quand les conditions d'autorisation d'apprentissage requises ne sont plus valides c'est-à-dire quand l=FAUX si l'injection n'est pas coupée et/ou E= FAUX si l'embrayage est 20 fermé, la fonction d'apprentissage 7 est bloquée. Dans ce cas, bien que les fonctions de calcul de couple inertiel 4, de détermination de zone de régime à adapter 6 et de détermination de couple de perte 1 peuvent encore être actives, leurs résultats ne peuvent être exploités par la fonction d'apprentissage 7 et la cartographie d'adaptation 9 n'est pas modifiée. 25 Ainsi, la correction de couple de perte CIRE selon le procédé de l'invention est adaptative et permet de suivre les variations du couple de perte en fonction de ses conditions de vie réelle. De plus, le processus de convergence du procédé est stable et progressif. 30 Au final, le couple de perte moteur applicable pour la détermination de d'une consigne de couple moteur, non détaillé ici, est déterminé à partir de la somme du couple de perte moteur cartographié CIRE et du terme correctif Si défini en fonction du couple inertiel C INERTj 35 Le couple de perte étant le plus souvent préétabli sur un moteur donné au banc moteur, la correction de couple de perte selon le procédé de l'invention, permet aussi de s'affranchir des variations de couple de perte dues aux dispersions de fabrication entre moteurs de gamme identique. Le procédé de l'invention permet de déterminer une estimation et une correction plus juste du couple de perte en fonction du régime moteur N, ce qui permet en conséquence de définir une consigne de commande d'organe moteur en termes de couple moteur CM plus précise et plus fiable. Pour chaque plage de régime ZR comprise dans la cartographie d'adaptation 9, De préférence, le terme correctif Si de la plage de régime ZR a pour valeur un terme correctif initial So nul avant la première utilisation du moteur. Par première utilisation du moteur, on entend essentiellement par exemple en sortie de chaine de fabrication et d'assemblage du moteur. L'apprentissage se fera ensuite dès les premières utilisations du moteur et tout au long de la vie de celui. De préférence encore, à l'arrêt du moteur, on conserve en mémoire les termes correctifs Si acquis lors des apprentissages, ce qui assure une continuité dans le temps de la correction. L'invention ne se limite pas à la structure fonctionnelle décrite en figure 1. En effet, à titre indicatif la fonction d'autorisation d'apprentissage 5, peut être utilisée pour contrôler au choix la fonction d'estimation 1 du couple de perte CPE, la fonction de calcul 4 du couple inertiel CINERT; , la fonction de détermination 6 d'une zone de régime moteur ZR à adapter, le but au final étant d'autoriser ou non l'apprentissage de la correction de couple en fonction de conditions de fonctionnement moteur critères choisis. Revendications1. Procédé de détermination du couple inertiel (CINERTj) d'un moteur à combustion interne associé à un embrayage, caractérisé en ce qu'il est déterminé à partir d'un moment d'inertie (J) du moteur et du gradient de régime moteur lorsque le moteur tourne, sans injection de carburant et sans être en prise avec l'embrayage. 2. Procédé de détermination du couple inertiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couple inertiel (CINERTj) est déterminé lors d'un changement de rapport d'une boite de vitesse mécanique associée au moteur. 3. Procédé de détermination du couple de perte moteur, caractérisé en ce qu'il est déterminé à partir de la somme d'un couple de perte moteur (CPE) cartographié et d'un terme correctif (Si) défini en fonction du couple inertiel (CINERTj ) déterminé conformément au procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2. 4. Procédé de détermination d'un couple de perte moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le terme correctif (Si) est défini par la relation : Sj = Sj-1 + a1CINERTj - (CPE + Sj-1) dans laquelle : j est un indice d'itération, Si est le terme correctif, déterminé à l'itération indicée j, Si _1 est un terme correctif déterminé à l'itération précédente indicée j-1, CINERTj est le couple inertiel, déterminé à l'itération indicée j, CPE est le couple de perte cartographié, a est un coefficient de proportionnalité. 5. Procédé de détermination d'un couple de perte moteur selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que le coefficient de proportionnalité (a) est inférieur ou égal à 5 %. 6. Procédé de détermination d'un couple de perte moteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le couple de perte (CPE) cartographié est déterminé à partir de la somme un couple de perte par frottement (CF) et d'un couple de perte par pompage (CPo)• 7. Procédé de détermination d'un couple de perte moteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le terme correctif (Si) est applicable pour une plage de régime (ZR) déterminée. 8. Procédé de détermination d'un couple de perte moteur selon l'une quelconque des 5 revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le terme correctif (Si) de la plage de régime (ZR) est conservé en mémoire lorsque le moteur est à l'arrêt. 9. Procédé de détermination d'un couple de perte moteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le terme correctif (Si) de la plage de régime (ZR) a pour valeur un terme correctif initial (So) nul avant la première utilisation du moteur.