Brevet FR3033302A1 — publié le 20160909

PROCEDE DE COMMANDE D'UN GROUPE MOTOPROPULSEUR D'UN VEHICULE AUTOMOBILE. [0001] L'invention porte sur un procédé de commande d'un groupe motopropulseur qui comprend une étape d'estimation en temps réel de fréquences propres du groupe motopropulseur, une étape de détermination d'excitations d'un moteur à combustion interne que comprend le groupe motopropulseur, une étape de modulation d'un couple-moteur requis du moteur à combustion interne à partir d'une étape de calcul d'une première différence de couple-moteur pour éviter une coïncidence entre lesdits fréquences propres et lesdites excitations. [0002] Le document EP 1,260,693 décrit un système de commande de moteur pour commander un moteur à combustion interne monté sur un véhicule automobile. Le système de commande de moteur comprend un moyen de détection de l'ouverture d'un volet papillon des gaz pour détecter une ouverture du volet papillon des gaz du moteur à combustion interne et un moyen de détection d'une vitesse de rotation pour détecter une vitesse de rotation du moteur à combustion interne. [0003] Le système de commande de moteur comprend aussi un moyen de filtrage pour extraire un composant de la fréquence de résonance qui coïncide avec une fréquence de résonance d'un mécanisme de transmission du véhicule automobile depuis une modification de la charge du moteur à combustion interne. Le système de commande de moteur comprend encore un moyen de commande de couple pour accomplir une commande de réduction du couple qui réduit le couple-moteur d'une quantité qui correspond à un évènement dudit composant. [0004] Le système de commande de moteur comprend enfin un moyen de prévision pour prévoir une charge du moteur à combustion interne et une modification de ladite charge du moteur à combustion interne avec un certain temps dans une période de temps spécifiée depuis un évènement d'une action du conducteur afin de provoquer une augmentation de l'ouverture du volet papillon des gaz et de ladite vitesse de rotation lorsque ledit évènement de l'action du conducteur est détectée sur la base d'un résultat de détection par ledit moyen de détection de l'ouverture du volet papillon des gaz, dans lequel ledit moyen de commande de couple réalise une quantité exigée de la réduction du couple moteur qui répond audit composant de la fréquence de résonance en rendant un rapport air/carburant plus appauvri lorsqu'un rapport air/carburant, après qu'il ait été rendu aussi 3033302 2 pauvre que nécessaire afin de provoquer ladite quantité exigée de la réduction du couple moteur, se trouve en dehors d'une plage spécifique de rapport air/carburant pour un niveau d'émission de NOx dans les gaz d'échappement plus élevé qu'un niveau spécifié et, d'autre part, en retardant un moment d'allumage lorsque ledit rapport air/carburant, 5 après qu'il ait été rendu aussi pauvre que nécessaire afin de provoquer ladite quantité exigée de la réduction du couple moteur, se trouve dans ladite plage spécifique de rapport air/carburant. [0005] Un tel système de commande mérite d'être amélioré pour augmenter de manière générale les performances du véhicule automobile, pour répondre efficacement aux 10 contraintes acoustiques et vibratoires courantes dans le domaine automobile, pour améliorer un agrément de conduite du véhicule automobile, tout en réduisant le plus possible une masse du véhicule automobile et en limitant des coûts de développement et de réalisation du véhicule automobile. [0006] Un but de la présente invention est de proposer un système de commande qui 15 répond aux inconvénients susvisés notamment en augmentant de manière générale les performances du véhicule automobile, en répondant efficacement aux contraintes acoustiques et vibratoires courantes dans le domaine automobile, en améliorant un agrément de conduite du véhicule automobile, tout en réduisant le plus possible une masse du véhicule automobile et en limitant des coûts de développement et de réalisation 20 du véhicule automobile. [0007] Un procédé de la présente invention est un procédé de commande d'un groupe motopropulseur. Le procédé comprend une étape d'estimation en temps réel de fréquences propres du groupe motopropulseur, une étape de détermination d'excitations d'un moteur à combustion interne que comprend le groupe motopropulseur, une étape de 25 modulation d'un couple-moteur requis du moteur à combustion interne à partir d'une étape de calcul d'une première différence de couple-moteur pour éviter une coïncidence entre lesdits fréquences propres et lesdites excitations. [0008] Selon la présente invention, ladite étape de calcul comprend une étape de prise en compte d'une température moyenne de cales interposées entre le groupe 30 motopropulseur et une caisse du véhicule automobile. [0009] Ladite étape de prise en compte comprend un calcul de la température moyenne des cales à partir de la relation [1] suivante : 3033302 3 [1] , ) aTm - MC p(Tm ) + SsscHssc (Vitesse,GMV)((a'Tair ± b'Teau) TM)- 0 Dans laquelle : - MCp est l'inertie thermique des cales 6 qui dépend d'une température matière TA/tel 5 que selon la relation [2] : [2] MCp (Tm) = aTm'+b a et b étant des constantes - SsscHssc(Vitesse,GMV) est un coefficient d'échange des éléments logés sous un capot coiffant un compartiment moteur logeant le moteur à combustion interne, le 10 coefficient d'échange étant fonction d'une vitesse Vitesse du véhicule automobile et d'un fonctionnement GMV d'un groupe moto-ventilateur logé à l'intérieur d'une façade avant du compartiment moteur, - (a'Tcm. +b'Teau) est une température de l'air sous le capot au voisinage des cales, a' et b' étant des constantes, 15 - T air est une température d'un air extérieur, - T eau est une température d'une eau de refroidissement. [0010] Ledit calcul est préférentiellement réalisé par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas du premier ordre dont des caractéristiques sont mises à jour à chaque pas de temps. [0011] Le procédé comprend avantageusement une étape de mise en mémoire d'une 20 température moyenne finale lors d'un arrêt du moteur à combustion interne pour déterminer une température moyenne initiale d'un cycle de calcul suivant. [0012] Le procédé comprend avantageusement une étape d'utilisation d'une cartographie de température moyenne initiale en fonction de la température moyenne finale mémorisée et un temps d'arrêt du moteur à combustion interne. 25 [0013] Le procédé comprend avantageusement une étape d'évaluation d'une température d'air initiale calculée à partir d'une interpolation entre une température d'air finale et le temps d'arrêt du moteur à combustion interne. [0014] La dite étape de modulation comprend avantageusement une étape de positionnement d'au moins une fréquence propre du groupe motopropulseur en-dessous 30 d'une fréquence d'excitation du moteur à combustion interne, à partir d'une étape de 3033302 4 modification d'une fermeture d'un embrayage du moteur à combustion interne, pour autoriser une augmentation d'un régime du moteur à combustion interne. [0015] Le procédé comprend avantageusement une étape de calibration de ladite différence de couple-moteur correspondant à une deuxième différence de fréquence entre 5 la fréquence propre du groupe motopropulseur en-dessous d'une fréquence d'excitation du moteur à combustion interne. [0016] Un système de commande de la présente invention est apte à mettre en oeuvre un tel procédé de commande. [0017] Un véhicule automobile de la présente invention est équipé d'un tel système de 10 commande. [0018] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les figures de la planche annexée, dans laquelle : [0019] La figure 1 est une vue schématique d'un véhicule automobile de la présente 15 invention. [0020] La figure 2 est une vue schématique d'un procédé de la présente invention. [0021] Sur la figure 1, un véhicule automobile 1 est équipé d'un groupe motopropulseur 2 qui permet un déplacement du véhicule automobile 1. Le groupe motopropulseur 2 comprend notamment un moteur à combustion interne 3. Le moteur à combustion interne 20 3 est logé à l'intérieur d'un compartiment moteur 4 qui est placé sous un capot 5 du véhicule automobile 1. Le groupe motopropulseur 2 repose sur des cales 6 qui sont interposées entre le groupe motopropulseur 2 et une caisse 7 du véhicule automobile 1. Le groupe motopropulseur 2 vibre à des fréquences propres fmode qui sont susceptibles d'être en coïncidence avec des excitations fm du moteur à combustion interne 3, ce qui est 25 susceptible d'occasionner un désagrément vibratoire et/ou acoustique pour un utilisateur du véhicule automobile 1. [0022] Pour éviter un tel désagrément, la présente invention propose, dans sa généralité, d'estimer en temps réel les fréquences propres fmode du groupe motopropulseur 2 pour s'assurer que ces dernières ne sont pas en coïncidence avec les excitations fm du 30 moteur à combustion interne 3, de telle sorte que le désagrément vibratoire pour 3033302 5 l'utilisateur est évité, tout en assurant des performances dynamiques du véhicule automobile 1 qui sont optimisées. Pour ce faire, la présente invention propose notamment d'intégrer en temps réel une estimation des conditions thermiques sous le capot 5. [0023] Plus particulièrement, et en se reportant sur la figure 2, la présente invention 5 propose un procédé de commande 100 du groupe motopropulseur 2 qui comprend une étape d'estimation 101 en temps réel des fréquences propres fmode du groupe motopropulseur 2, une étape de détermination 102 des excitations fm du moteur à combustion interne 3, une étape de modulation 103 d'un couple-moteur C requis du moteur à combustion interne 3 à partir d'une étape de calcul 104 d'une première différence 10 D1 de couple-moteur C pour éviter une coïncidence entre lesdits fréquences propres fmode et lesdites excitations fm. [0024] Selon la présente invention, l'étape de calcul 104 comprend une étape de prise en compte 105 d'une température moyenne Tm des cales 6 interposées entre le groupe motopropulseur 2 et la caisse 7 du véhicule automobile 1. 15 [0025] Plus particulièrement, l'étape d'estimation 101 en temps réel des fréquences propres fmode du groupe motopropulseur 2 comprend notamment une fonction d'estimation des modes propres de vibration de roulis, de lacet et de galop en fonction du couple-moteur C et d'un rapport de boîte de vitesses engagées et d'une température sous le capot 5. 20 [0026] Ces dispositions permettent une amélioration du confort acoustique et vibratoire d'un utilisateur du véhicule automobile 1, notamment en évaluant, in situ à l'intérieur d'un calculateur moteur, les modes propres de vibration de roulis, de lacet et de galop en fonction de l'utilisation du client, en contrôlant le couple-moteur C et le régime moteur au décollage pour ne pas mettre en résonance le groupe motopropulseur P sur ses cales 6 et 25 en estimant en temps réel, l'état thermique sous le capot 5 des cales 6 du groupe motopropulseur 2. [0027] Plus particulièrement encore, ladite étape de prise en compte 105 comprend un calcul de la température moyenne Tm des cales 6 à partir de la relation [1] suivante : aTm -MCp(Tm ) +SsscHssc (Vitesse,GMV)((a'Tair ± b'Teau) TM)- 0 [1] 3033302 6 Dans laquelle : - mCp est l'inertie thermique des cales 6 qui dépend d'une température matière TM'tel que selon la relation [2] : [2] MCp (Tm ) = aTm'-Eb 5 a et b étant des constantes - SsscHssc(Vitesse,GMV) est un coefficient d'échange des éléments logés sous le capot 5, le coefficient d'échange étant fonction d'une vitesse Vitesse du véhicule automobile et d'un fonctionnement GMV du groupe moto-ventilateur, plus précisément S', correspond à la surface d'échange thermique (unité : m2), de la cale sous le capot 10 et H'c est le coefficient d'échange thermique (unité : W/m2/K), - (a'Talr +b'Teau) est une température de l'air sous le capot 5 au voisinage des cales 6, a' et b' étant des constantes, - Tai, est une température d'un air extérieur, - T eau est une température d'une eau de refroidissement. 15 [0028] Le calcul de la température moyenne Tm est notamment réalisé par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas du premier ordre dont des caractéristiques, tels qu'un temps caractéristique et un gain, sont mises à jour à chaque pas de temps du filtre passe-bas. [0029] Le procédé 100 comprend une étape de mise en mémoire 106 d'une température moyenne finale Tm finale lors d'un arrêt du moteur à combustion interne 3 pour déterminer 20 une température moyenne initiale Tminit;ale d'une mise en oeuvre ultérieure du procédé 100. [0030] Le procédé 100 comprend une étape d'utilisation 107 d'une cartographie de température moyenne initiale Tm nitiale en fonction de la température moyenne finale Tm finale mémorisée et un temps d'arrêt tdu moteur à combustion interne 3. [0031] Le procédé 100 comprend une étape d'évaluation 108 d'une température d'air 25 initiale Tairinitiale calculée à partir d'une interpolation entre une température d'air finale Tartu-laie et le temps d'arrêt tdu moteur à combustion interne 3. [0032] L'étape de modulation 103 comprend une étape de positionnement 109 d'au moins une fréquence propre fmode du groupe motopropulseur 2 en-dessous d'une fréquence d'excitation fm du moteur à combustion interne 3, à partir d'une étape de 3033302 7 modification 110 d'une fermeture d'un embrayage du moteur à combustion interne 3, pour autoriser une augmentation d'un régime du moteur à combustion interne 3. [0033] Le procédé 100 comprend une étape de calibration 111 de ladite première différence D1 de couple-moteur correspondant à une deuxième différence de fréquence D2 5 entre la fréquence propre fmode du groupe motopropulseur 2 en-dessous d'une fréquence d'excitation fm du moteur à combustion interne 3. [0034] Un tel procédé est décrit pour un embrayage fermé, ouvert, ou en cours de fermeture. Les fréquences propres fmode de vibration du groupe motopropulseur 2 dépendent de l'évolution des raideurs des cales 6. Les cales 6 sont constituées de 10 matériaux élastomères dont le comportement mécanique dépend fortement des efforts que les cales 6 transmettent et de la température du matériau Tm'. La dépendance à la fréquence d'excitation f, est également considérée. [0035] Les efforts subis par les cales 6 sont proportionnels au couple en sortie de boite de vitesses CG:1,,, qui est lui-même proportionnel au couple moteur C via le rapport des 15 vitesses de rotation des roues du véhicule et du moteur exprimé selon la relation [3] : [3] CGmp - Nmoteur/Nroue * C [0036] Le couple-moteur C, la vitesse de rotation du moteur , et la vitesse de rotation des roues sont des informations des fonctions disponibles à l'intérieur d'un 20 calculateur du véhicule automobile. Classiquement, les fréquences propres fmode du groupe motopropulseur 2 sont évalués avec des calculs ou des essais d'extraction modale où le couple en sortie de boite de vitesses -, et la température matière Tm' sont des paramètres variables. [0037] A l'intérieur du calculateur, les fréquences propres fmode peuvent être décrites, soit 25 sous forme polynomiale, soit par des fonctions d'interpolation telle que selon la relation [4] : [0038] [4] fmode = fmode (Comp,Tm'Sm) [0039] En regard des fréquences propres fmode du groupe motopropulseur 2, il faut estimer le contenu fréquentiel des excitations générées par le moteur à combustion interne 3033302 8 3. Les fréquences propres fmode sont proportionnelles au régime du moteur ,', et aux harmoniques m choisies H telles que selon la relation [5] : [0040] [5] [0041] Pour un moteur à combustion interne 3 avec quatre cylindres, les harmoniques 5 typiques sont : H1, H2. [0042] Pour un moteur à combustion interne 3 avec trois cylindres, les harmoniques typiques sont : H1, H1,5, H3. [0043] Une variante d'une détection d'une telle résonance consiste à utiliser des capteurs, tels que des accéléromètres ou analogues, sur le groupe motopropulseur 2, pour 10 déterminer l'apparition de la résonance. [0044] En variante, l'étape d'estimation 101 de la température moyenne Tm des cales 6 comprend soit une simplification de la relation [1] de bilan thermique en donnant un coefficient forfaitaire à Sssclissc Witesse,GMV), soit une amélioration de la relation [1] de bilan thermique en ajoutant des termes de correction des échanges comme par exemple 15 un ajout d'une deuxième équation différentielle décrivant un échange par rayonnement avec un écran thermique. [0045] Le procédé de l'invention peut être mise en oeuvre par un système de commande, tel qu'un calculateur électronique, comprenant les moyens d'acquisition, les moyens de traitement par instructions logicielles mise dans une mémoire du système de commande et 20 les moyens de commande requis pour ladite mise en oeuvre du procédé. [0046] L'ensemble de ces dispositions est tel qu'une prestation acoustique et un confort vibratoire que procure un tel procédé sont optimisés, à moindre coût. REVENDICATIONS: 1. Procédé (100) de commande d'un groupe motopropulseur (2) qui comprend une étape d'estimation (101) en temps réel de fréquences propres (fmode) du groupe motopropulseur (2), une étape de détermination (102) d'excitations (fm) d'un moteur à combustion interne (3) que comprend le groupe motopropulseur (2), une étape de modulation (103) d'un couple-moteur (C) requis du moteur à combustion interne (3) à partir d'une étape de calcul (104) d'une première différence (D1) de couple-moteur (C) pour éviter une coïncidence entre lesdits fréquences propres (fmode) et lesdites excitations (fm), caractérisé en ce que ladite étape de calcul (104) comprend une étape de prise en compte (105) d'une température moyenne (Tm) de cales (6) interposées entre le groupe motopropulseur (2) et une caisse du véhicule automobile (1). 2. Procédé (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de prise en compte (105) comprend un calcul de la température moyenne (Tm) des cales (6) à partir de la relation [1] suivante : , [1] -MC pg'm ) aT m + Sss cHss c(Vitesse,GMV)((a'Ta +b'Teap)-Tm)= 0 Dans laquelle : - MCp est l'inertie thermique des cales (6) qui dépend d'une température matière (Tm) tel que selon la relation [2] : [2] MCp (Tm ) = aTm'+b a et b étant des constantes - Sssclissc(Vitesse,GMV) est un coefficient d'échange des éléments logés sous un capot (5) coiffant un compartiment moteur (4) logeant le moteur à combustion interne (3), le coefficient d'échange étant fonction d'une vitesse (Vitesse) du véhicule automobile (1) et d'un fonctionnement (GMV) d'un groupe moto-ventilateur logé à l'intérieur d'une façade avant du compartiment moteur (4), - (a'T' +b'Teap) est une température de l'air sous le capot (5) au voisinage des cales (6), a' et b' étant des constantes, - Tai, est une température d'un air extérieur, - T eau est une température d'une eau de refroidissement. 3033302 10 3. Procédé (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit calcul est réalisé par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas du premier ordre dont des caractéristiques sont mises à jour à chaque pas de temps. 4. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en 5 ce que le procédé (100) comprend une étape de mise en mémoire (106) d'une i température moyenne finale (Tmf,nale 1 lors d'un arrêt du moteur à combustion interne (3) pour déterminer une température moyenne initiale (TMinitiale) d'un cycle de calcul suivant. 5. Procédé (100) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le procédé (100) 10 comprend une étape d'utilisation (107) d'une cartographie de température moyenne i initiale (Tm,Male, 1 en fonction de la température moyenne finale (Tmf,nale 1 mémorisée et un temps d'arrêt (t) du moteur à combustion interne (3). 6. Procédé (100) selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que le procédé (100) comprend une étape d'évaluation (108) d'une température d'air initiale (Tairin tale) 15 calculée à partir d'une interpolation entre une température d'air finale (Tairfinale) et le temps d'arrêt (t) du moteur à combustion interne (3). 7. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dite étape de modulation (103) comprend une étape de positionnement (109) d'au moins une fréquence propre (fmode) du groupe motopropulseur (2) en-dessous 20 d'une fréquence d'excitation (fm) du moteur à combustion interne (3), à partir d'une étape de modification (110) d'une fermeture d'un embrayage du moteur à combustion interne (3), pour autoriser une augmentation d'un régime du moteur à combustion interne (3). 8. Procédé (100) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le procédé (100) 25 comprend une étape de calibration (111) de ladite première différence (D1) de couple- moteur (C) correspondant à une deuxième différence (D2) de fréquence entre la fréquence propre (fmode) du groupe motopropulseur (3) en-dessous d'une fréquence d'excitation (fm) du moteur à combustion interne (2). 9. Système de commande apte à mettre en oeuvre un procédé de commande (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 3033302 11 10. Véhicule automobile (1) équipé d'un système de commande selon la revendication 9.