Brevet FR3028292A1 — publié le 20160513

PROCEDE DE COMMANDE DE COUPLE D'UN GROUPE MOTOPROPULSEUR Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte au domaine de la commande de moteur à combustion interne à allumage commandé. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de commande de couple d'un groupe motopropulseur, un moteur à allumage commandé apte à mettre en oeuvre le procédé de l'invention et un véhicule automobile comprenant un tel moteur. L'invention s'applique au domaine du contrôle de commande des véhicules équipés d'un Groupe Motopropulseur (GMP) thermique essence ou diesel avec une boîte de vitesses de type manuelle (BVM), automatisée (BVA), pilotée (BVMP) ou à double embrayage (DOT). La figure 1 présente schématiquement groupe motopropulseur équipant un véhicule. Le groupe motopropulseur comporte un moteur thermique 1. Sur la figure 1, le moteur thermique est relié à une transmission 2 comprenant classiquement une boite de vitesse et un dispositif d'embrayage dont seul un élément de liaison avec le moteur 1 est présenté. Le moteur thermique peut être essence ou diesel. La boite de vitesse peut être de type manuelle (BVM), automatisée (BVA), pilotée (BVMP) ou à double embrayage (DOT). La transmission 2 assure le transfert d'un couple généré par le moteur aux roues, non représentées. Le moteur thermique 1 est classiquement posé sur des cales 3 moteur. On appelle jeux moteur le phénomène de torsion 4 des éléments de transmission 2 entre le moment où le moteur thermique 1 se pose sur ses cales 3 et le moment où le moteur thermique entraîne les roues pendant les transitoires d'accélération. Autrement dit, le passage des jeux moteurs correspond au basculement du moteur thermique 1 sur ses cales 3 pendant les transitoires d'accélération ou de décélération. Il y a toujours un basculement du moteur lorsqu'on applique du couple alors qu'il n'y en avait pas, par exemple lors d'une demande d'accélération depuis une situation dite de pied levé, c'est-à-dire sans appui sur la pédale d'accélération, ou lors d'une décélération lorsque l'on lève complètement le pied. Les jeux moteur correspondent ainsi au couple appliqué pour lequel ni le moteur thermique ni la roue ne s'entraînent l'un avec l'autre lors d'une phase transitoire d'accélération. Les véhicules sont équipés d'un calculateur permettant d'adapter de manière automatique le point de fonctionnement de chacun des organes du véhicule, en particulier le moteur thermique, afin de respecter la volonté du conducteur en termes de couple demandé et obtenir un agrément de conduite déterminé. Le premier module de filtrage préventif assure un filtrage d'un couple de consigne correspondant à la volonté du conducteur afin de passer les jeux moteur en limitant au maximum les à-coups de la chaîne de traction. Le second module de filtrage curatif permet d'atténuer les éventuelles oscillations du régime moteur résultant du passage des jeux moteur en accélération et décélération. A cet effet, il génère un couple correctif en opposition de phase avec l'oscillation de régime moteur. Par ailleurs, dans un moteur à allumage commandé, par exemple un moteur à essence, le couple réalisé par le moteur, pour répondre au couple voulu par le conducteur, dépend de la quantité de carburant injecté, de la quantité d'air présente dans la chambre de combustion et du temps d'allumage pour déclencher la combustion. L'avance à l'allumage se définit comme la différence entre le moment où l'étincelle est déclenchée et celui où le piston atteint son Point Mort Haut. Cette avance peut être quantifiée comme l'angle que forme la bielle par rapport à l'axe du piston, en degré. Il existe une avance à l'allumage dite optimale pour laquelle le rendement est maximal et le moteur fournit, pour une consommation donnée, le couple optimal. Il y a dégradation de l'avance à l'allumage lorsque le contrôle moteur est amené à demander une avance à l'allumage différente de l'avance à l'allumage optimale. Actuellement, le pilotage du couple préventif moteur s'effectue via deux branches parallèles. La première branche dite branche avance détermine un premier couple dit couple avance car il est envoyé au contrôle moteur afin d'être converti en commande d'avance à l'allumage. La seconde branche dite branche air détermine un second couple dit couple air car il est envoyé au contrôle moteur afin d'être converti en commande du papillon qui dose l'air admise dans le moteur. Ce second couple constitue une compensation qui vient s'ajouter au premier couple avance. Plus ce second couple est grand, plus le papillon s'ouvrira et donc plus il y aura d'air admise dans le moteur. Pour illustrer cette situation, en référence à la figure 2, lorsque le conducteur fait une demande 5 d'accélération, la consigne 6 de couple conducteur est filtrée par l'agrément préventif afin de passer les jeux moteur, jm, avec le moins d'à-coup possible. Pour ce faire, le papillon est piloté via le couple préventif air 7 grâce à un filtrage spécifique. Compte tenu de la dynamique lente du papillon, de l'ordre de 100ms et du plenum à bas régime de l'ordre de 300 à 500ms, il en résulte un couple maximal 8 pouvant être réalisé par le moteur. Pour réaliser le couple préventif 9, il faut donc sur ouvrir le papillon en début de transitoire pour laisser le temps à l'air de remplir le plenum afin d'assurer les besoins de dynamique en fin de passage des jeux. Cependant, le couple préventif air 7 est limité par le couple conducteur 6 pour éviter toute accélération intempestive due à un excès d'air lorsque le conducteur ne demande pas d'accélérer ou de décélérer. Donc, en début d'accélération, la demande en couple air est faible. Sachant que la dynamique de l'air est lente, il n'y a jamais assez d'air pour réaliser le couple conducteur finale puisque la demande initiale est trop faible. On obtient donc un retard assez significatif entre la demande conducteur 6 et le couple préventif matérialisé par le temps t2 et une surconsommation correspondant à la zone hachurée 51. Dans le cas de moteur de véhicule automobile ce retard peut être de l'ordre d'une seconde. Pour les mêmes raisons en décélération le plenum continue de se remplir lorsque le conducteur commence à lever le pied, ce qui augmente inutilement la dégradation de l'avance à allumage et donc la consommation. Il existe donc un besoin pour conserver un agrément nominal tout en diminuant la consommation de carburant en phase de décélération ou d'accélération. Par conséquent, le problème à la base de l'invention est de proposer une stratégie permettant de conserver un agrément nominal de conduite tout en diminuant la consommation de carburant en phase de décélération ou d'accélération du véhicule. Pour résoudre ce problème, il est prévu selon l'invention un procédé de commande de couple d'un groupe motopropulseur comprenant un moteur à allumage commandé comportant des moyens de dosage d'air qui permettent de contrôler la quantité d'air admise dans le moteur, le moteur équipant un véhicule destiné à être conduit par un conducteur, le procédé comprenant les étapes de : - détermination d'un couple de consigne interprétant la volonté du conducteur, - détermination d'un couple préventif avance destiné à limiter les à-coups du moteur pendant le passage des jeux moteur, à partir du couple de consigne déterminé, - détermination d'un couple préventif air destiné à la commande des moyens de dosage d'air à partir du couple de consigne et du couple préventif avance, - détection d'une d'accélération ou d'une décélération du véhicule, Caractérisé en ce que lorsqu'une accélération ou d'une décélération est détectée le couple préventif air est autorisé à être respectivement supérieur ou inférieur au couple de consigne déterminé. L'effet technique est de compenser la dynamique des moyens de dosage en anticipant leur ouverture ou leur fermeture et ainsi améliorer la réponse dynamique globale du moteur et donc l'agrément de conduite. De préférence, une accélération est détectée si l'écart entre le couple de consigne et le couple préventif avance est supérieur à un premier seuil positif ou qu'une décélération est détectée si l'écart entre le couple de consigne et le couple préventif avance est inférieur à un second seuil négatif. En variante, le moteur à allumage commandé étant associé à des moyens de transmissions, le couple de consigne est déterminé à partir du régime moteur, d'un rapport de démultiplication des moyens de transmission et une consigne conducteur. Dans une autre variante, lorsqu'une accélération est détectée, le couple préventif air est autorisé à être supérieur au couple de consigne pas plus tard que la fin du passage des jeux moteur. Dans une autre variante, lorsqu'une décélération est détectée le couple préventif air est autorisé à être inférieur au couple de consigne pas plus tard que le début du passage des jeux moteur. Dans une autre variante, lorsqu'une accélération ou d'une décélération est détectée le couple préventif air n'est autorisé à être respectivement supérieur ou inférieur au couple de consigne déterminé que pendant un délai prédéterminé.35 Dans une autre variante, l'autorisation de dépassement du couple de consigne est possible que jusqu'à ce que la condition sur le délai prédéterminé ou la condition relative au passage des jeux moteur se réalise. De préférence, le délai prédéterminé est de l'ordre de 200 ms. L'invention concerne aussi un moteur à allumage commandé, caractérisé en ce qu'il comprend un calculateur comprenant les moyens d'acquisition, de traitement et de commande requis à mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des variantes précédemment décrites. L'invention concerne encore un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur à allumage commandé de l'invention. 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 aux figures dans lesquelles : - La figure 1 est une représentation schématique d'un moteur thermique relié à un élément transmission. - La figure 2 est une représentation schématique de l'évolution du couple moteur suite à une demande d'accélération selon l'art antérieur. - La figure 3 une représentation schématique d'une unité de détermination du couple d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, selon l'invention. - La figure 4 illustre l'évolution du profil de couple préventif air lors d'une accélération. - La figure 5 illustre l'évolution du profil de couple préventif air lors d'une décélération. Description détaillée L'invention s'applique à un groupe motopropulseur d'un véhicule comportant un moteur à combustion interne à allumage commandé, par exemple un moteur fonctionnant à l'essence, associé des moyens de transmission disposés entre ce moteur et les roues du véhicule. Le moteur à combustion interne est posé sur des cales qui le soutiennent. Le moteur comprend encore des moyens d'allumage du mélange carburé tel qu'une bougie d'allumage et des moyens de dosage d'air qui permettent de contrôler la quantité d'air admise dans le moteur. Le groupe motopropulseur équipe un véhicule destiné à être conduit par un conducteur. Les moyens de transmission peuvent notamment être une boîte de vitesses de type Boîte de Vitesses Manuelle (BVM), Boîte de Vitesses Automatisée (BVA), Boîte de Vitesses Manuelle Pilotée (BVMP) ou Boîte de Vitesses à Double Embrayage (en anglais « Double Clutch Transmission » ou DOT). Un calculateur de ce véhicule permet d'adapter de manière automatique le point de fonctionnement de chacun des organes du groupe motopropulseur, en particulier le couple fourni par le moteur à combustion interne, afin de respecter la consigne du conducteur. Concrètement, lorsque le conducteur appuie sur la pédale d'accélérateur, un couple est calculé notamment en fonction du régime moteur et du rapport de boite engagé. Le calculateur comprend les moyens d'acquisition, de traitement et de commande requis à mise en oeuvre du procédé de l'invention détaillé ci-après. La figure 3 présente une unité 10 de détermination du couple du moteur à combustion interne intégrée au calculateur. Cette unité 10, qui permet de gérer la commande en couple du moteur, comprend un module 11 d'interprétation de la volonté du conducteur. Ce module 11 d'interprétation de la volonté du conducteur permet aussi de détecter une demande d'accélération ou de décélération du véhicule par le conducteur. Un couple de consigne Cc est alors calculé en fonction de plusieurs données d'entrée permettant d'interpréter cette demande d'accélération ou de décélération du conducteur. Ces données d'entrées comprennent à titre d'exemple : -une consigne conducteur Pacc, telle que par exemple la position d'une pédale ou d'un levier d'accélération du véhicule, -un régime Nmot du moteur thermique, -un rapport Rbv de démultiplication des moyens de transmission. Le couple de couple de consigne Cc calculé au module 11 est ensuite adapté dans un module 12 dit d'agrément préventif avance. Le module 12 détermine un couple préventif avance, Cpp,A, permettant de traverser les jeux moteur en limitant les à-coups et de respecter un typage prédéfini plus ou moins dynamique du véhicule. Ainsi, en cas d'une demande de décélération ou d'accélération, par exemple par un lever de pied du conducteur, le couple préventif avance, Cp' permet de réaliser une phase d'adaptation progressive du couple moteur réel au couple de consigne, Cc, à partir du moment où la demande de décélération ou d'accélération est effectuée. De préférence, cette adaptation de couple préventif, Op, suit une trajectoire prédéterminée. Cette trajectoire peut être mémorisée dans le calculateur sous forme d'une cartographie qui établit ce couple en fonction de la consigne conducteur, Pacc, du régime moteur Nmot, et du rapport engagé, Rbv. Le couple préventif, Op, est ensuite converti en une consigne de couple indiqué, Ci' en prenant en compte un couple de pertes du moteur thermique. Le couple de pertes Cpm du moteur thermique est le couple minimum nécessaire pour faire avancer le véhicule. Le couple de pertes Cpm prend généralement en compte les frottements mécaniques internes du moteur ainsi que ceux des accessoires, tels qu'un alternateur, liés au moteur. Le couple indiqué, Ci' est égal à la somme du couple préventif, Op, et du couple de pertes Cpm du moteur thermique : CiAA = CpAA + Cpm Le couple indiqué Ci' est envoyé dans un module 13 destiné à déterminer si ce couple doit suivre le couple optimal. En pratique, dans le cas d'une accélération ou une décélération détectée au module 12, le couple indiqué Ci' ne suit pas le couple optimal car la priorité est donnée au respect de la volonté conducteur et à l'agrément de conduite. Ensuite au module 14, une fonction d'agrément curatif surveille l'évolution du régime moteur, Nmot. Cette fonction d'agrément curatif détermine, lorsque le régime du moteur oscille, un couple correctif, Ccor, destiné à atténuer les oscillations du régime moteur, l'évolution du couple correctif étant en opposition de phase avec cette oscillation de régime du moteur. Comme déjà évoqué, dans le cas d'une accélération ou une décélération détectée au module 12, le couple indiqué Ci,%.' ne suivant pas le couple optimal, le module 14 reçoit en entrée le couple indiqué Ci,%.' sans modification. La consigne de couple final Cf,%., du moteur est alors égale à la somme du couple indiqué Oi et du couple correctif Ccor : Cf AA = Ci AA + Ccor Le couple final, Cf, est ensuite converti en commande d'avance à l'allumage et en commande des différents organes d'injection (quantité à injecter, pression d'injection...). En parallèle, pour piloter les moyens de dosage d'air admis dans le moteur, un couple préventif air, Cpa,r, est aussi déterminé au module 15 pour être pour être converti en commande d'ouverture des moyens dosage d'air. Avantageusement, pour éviter les fausses détections, on ne poursuit la procédure que s'il est confirmé qu'une accélération ou une décélération est détectée. On peut par exemple considérer qu'une accélération est détectée si l'écart entre le couple conducteur Cc et le couple préventif avance CpAA est supérieur à un premier seuil positif déterminé, Sa'. Pour une application automobile, ce seuil déterminé Sa' peut être par exemple de 5 N.m. Il peut être compris entre 1 et 20 N.m. On peut par exemple considérer qu'une décélération est détectée si l'écart entre le couple conducteur Cc et le couple préventif avance CpAA est inférieur à un second seuil négatif déterminé, Sd'. Pour une application automobile, ce seuil déterminé Sd' peut être par exemple de -5 N.m. Il peut être compris entre -1 et -20 N.m. Conformément à l'invention lorsqu'une accélération ou d'une décélération est détectée le couple préventif air, Cpair, est autorisé à être respectivement supérieur ou inférieur au couple de consigne, Cc, déterminé. A contrario, lorsqu'aucun transitoire de régime moteur n'est détecté, le couple de couple de consigne, Cc, forme une limite que le couple préventif air, Cpa,r, ne peut dépasser. Ainsi en régime stabilisé on a sensiblement Cc = CpAA = Cpa,r. La figure 4 illustre maintenant l'évolution du profil de couple préventif air lors d'une accélération. La courbe 40 représente le signal d'accélération, la courbe 41 représente l'évolution du couple préventif air Cpa,r, la courbe 42 représente l'évolution du couple préventif avance CpAA, la courbe 43 représente l'évolution de la courbe de couple de consigne, la courbe 44 représente l'évolution de la courbe de couple maximal réalisable par le moteur. Suite à une demande de couple de la part du conducteur, à l'instant to, une accélération 40 est détectée à l'instant t1, lorsque l'écart entre le couple conducteur Cc et le couple préventif avance CpAA est supérieur au premier seuil positif déterminé, Sa'. Le couple préventif air, Cpa,r, est dès lors autorisé à dépasser le couple de consigne, on remarque une brusque montée du couple préventif air, Cpa,r, (courbe 41) au-delà du couple de consigne Cc puis un retour sous cette courbe de couple de consigne 43. Cela a pour effet une montée plus rapide du couple maximum réalisable 44 par le moteur que dans l'art antérieur évoqué grâce au surplus d'air gagné par le procédé de l'invention. De ce fait, le temps t' correspondant au retard entre la demande conducteur et l'obtention du couple préventif est diminué, ce qui permet d'améliorer la réponse dynamique du moteur et donc l'agrément. La surface S' est réduite, donc la dégradation d'avance est moindre, ce qui améliore la consommation du véhicule. Par ailleurs, sur la courbe 42 montrant l'évolution du couple avance CpAA, l'entrée dans les jeux moteur se fait à l'instant te, tandis que la sortie des jeux moteur se fait à l'instant 4. Avantageusement, lorsqu'une accélération est détectée le couple préventif air (Cpa,r) est autorisé à être supérieur au couple de consigne Cc pas plus tard que la fin du passage des jeux moteur, autrement dit pas plus tard que ts, afin de ne pas avoir trop d'air dans le moteur et provoquer une accélération intempestive. La figure 5 illustre maintenant l'évolution du profil de couple préventif air lors d'une décélération. La courbe 50 représente le signal de décélération, la courbe 51 représente l'évolution du couple préventif air Cpa,r, la courbe 52 représente l'évolution du couple préventif avance CpAA, la courbe 53 représente l'évolution de la courbe de couple de consigne, la courbe 54 représente l'évolution de la courbe de couple maximal réalisable par le moteur. Suite à une demande de baisse de couple de la part du conducteur, à l'instant to, une décélération 50 est détectée à l'instant t1, lorsque l'écart entre le couple conducteur Cc et le couple préventif avance CpAA est inférieur au deuxième seuil négatif déterminé, Sdec. Le couple préventif air, Cpa,r, est dès lors autorisé à dépasser le couple de consigne, on remarque une décroissance du couple préventif air, Cpa,r, (courbe 51) en deçà du couple de consigne Cc pour revenir ensuite à cette courbe de couple préventif 52. En décélération, le couple préventif air est construit à partir du couple préventif avance auquel on applique un couple négatif de compensation. Dans le domaine automobile, selon les moteurs le couple négatif de compensation peut être compris entre -50 à -100 N.m. Le procédé de l'invention a pour effet de fermer rapidement les moyens de dosage d'air d'admission et ainsi diminuer la réserve d'air entre les moyens de dosage l'admission du moteur relativement à l'art antérieur évoqué. La surface S" s'en trouve donc réduite, ce qui traduit une moindre dégradation d'avance à l'allumage et donc une amélioration de la consommation en transitoire. Le retard t" s'en trouve aussi réduit par rapport à l'art antérieur. Par ailleurs, sur la courbe 52 montrant l'évolution du couple avance Cpp,A, l'entrée dans les jeux moteur se fait à l'instant te, tandis que la sortie des jeux moteur se fait à l'instant tsj. Avantageusement, lorsqu'une décélération est détectée le couple préventif air (Cpa,r) est autorisé à être inférieur au couple de consigne Cc pas plus tard que le début du passage des jeux moteur, autrement dit pas plus tard que te, afin d'assurer le suivi de couple en fin de décélération. Dans une variante, en cas de détection d'une accélération ou d'une décélération, on peut également prévoir un délai prédéterminé au-delà duquel le couple préventif air n'est plus autorisé à dépasser le couple de consigne. Le délai prédéterminé commençant à partir du moment où le couple préventif air est autorisé à dépasser le couple de consigne. Pour une application automobile, ce délai prédéterminé peut être par exemple de 200ms. Il peut être supérieur à 0 et inférieur à 1000 ms' L'invention améliore l'agrément de conduite et la prestation du véhicule lors des phases transitoires de décélération ou d'accélération pour un véhicule équipé d'un groupe motopropulseur avec un moteur à combustion interne à allumage commandé. On peut également prévoir d'utiliser à la fois la condition sur le délai prédéterminé et la condition relative au passage des jeux moteur, l'autorisation de dépassement du couple de consigne étant possible que jusqu'à ce l'une des conditions se réalise, par exemple.35 L'invention permet d'adapter l'agrément préventif air et donc le pilotage de l'air en transitoire afin de diminuer la consommation du véhicule ainsi que le rejet de polluants tout en garantissant un agrément de conduite optimisé. L'invention n'induit pas de coût matériel supplémentaire. REVENDICATIONS1. Procédé de commande de couple d'un groupe motopropulseur comprenant un moteur à allumage commandé comportant des moyens de dosage d'air qui permettent de contrôler la quantité d'air admise dans le moteur, le moteur équipant un véhicule destiné à être conduit par un conducteur, le procédé comprenant les étapes de : - détermination d'un couple de consigne (Cc) interprétant la volonté du conducteur, - détermination d'un couple préventif avance (Op) destiné à limiter les à-coups du moteur pendant le passage des jeux moteur, à partir du couple de consigne (Cc) déterminé, - détermination d'un couple préventif air (Cpa,r) destiné à la commande des moyens de dosage d'air à partir du couple de consigne et du couple préventif avance (Op), - détection d'une d'accélération ou d'une décélération du véhicule, Caractérisé en ce que lorsqu'une accélération ou d'une décélération est détectée le couple préventif air (Cpa,r) est autorisé à être respectivement supérieur ou inférieur au couple de consigne (Cc) déterminé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une accélération est détectée si l'écart entre le couple de consigne (Cc) et le couple préventif avance (Op) est supérieur à un premier seuil positif ou qu'une décélération est détectée si l'écart entre le couple de consigne (Cc) et le couple préventif avance (Op) est inférieur à un second seuil négatif. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que, le moteur à allumage commandé étant associé à des moyens de transmissions, le couple de consigne (Cc) est déterminé à partir du régime moteur (Nmot), d'un rapport de démultiplication des moyens de transmission (Rbv) et une consigne conducteur (Pacc). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lorsqu'une accélération est détectée, le couple préventif air (Cpa,r) est autorisé à être supérieur au couple de consigne (Cc) pas plus tard que la fin du passage des jeux moteur. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lorsqu'une décélération est détectée le couple préventif air (Cpa,r) est autorisé à être inférieur au couple de consigne (Cc) pas plus tard que le début du passage des jeux moteur. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lorsqu'une accélération ou d'une décélération est détectée le couple préventif air (Cpair) n'est autorisé à être respectivement supérieur ou inférieur au couple de consigne (Cc) déterminé que pendant un délai prédéterminé. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'autorisation de dépassement du couple de consigne (Cc) est possible que jusqu'à ce que la condition sur le délai prédéterminé ou la condition relative au passage des jeux moteur se réalise. 8. Procédé selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que le délai prédéterminé est de l'ordre de 200 ms. 9. Moteur à allumage commandé, caractérisé en ce qu'il comprend un calculateur comprenant les moyens d'acquisition, de traitement et de commande requis à mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur à allumage commandé selon la revendication précédente.15