Brevet FR3161456A1 — publié le 20251024

Un aspect de l’invention concerne un procédé 100 de régulation d’une position d’un papillon d’un moteur, ledit procédé 100 comportant, lorsqu’un écart de position entre une position dudit papillon et une consigne de position est déterminé, les étapes consistant à : Réguler 103 la position du papillon au moyen d’un régulateur de type proportionnel, intégral, dérivé, appliqué sur une commande en modulation de largeur d’impulsion d’un moteur électrique configuré pour positionner ledit papillon, chacun des termes du régulateur étant tabulé ; Ajouter 104 un premier écart positif ou négatif au terme proportionnel lorsque ledit écart de position déterminé est respectivement positif ou négatif ; Ajouter 105 un deuxième écart au terme proportionnel fonction d’une dépression déterminée entre l’entrée d’air et la sortie d’air du boitier papillon ; Ajouter 106 un paramètre alternatif audit régulateur dépendant de ladite dépression ; Ajouter 107 une boucle ouverte audit régulateur, la valeur de ladite boucle ouverte étant sélectionnée dans une table de différences de position du papillon mesurée par rapport à une position de repos du papillon. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2 PROCÉDÉ DE RÉGULATION D’UNE POSITION D’UN PAPILLON MOTORISÉ D’UN MOTEUR À COMBUSTION INTERNE DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION Le domaine de l'invention est celui de la régulation de la position d’un papillon motorisé d’un véhicule équipé d’un moteur à combustion interne. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION De façon connue en soi, un boitier papillon comprend un organe d'étranglement en forme de disque, appelé papillon, monté rotatif dans un conduit traversant le boitier papillon. Le papillon évolue dans ce conduit pour réguler un débit d'air d'alimentation d'un moteur à combustion interne. Le papillon est habituellement rappelé vers une position de repos, correspondant à une position d'ouverture prédéterminée du conduit, par des moyens de rappel élastique, en général constitués par deux ressorts antagonistes. La position angulaire du papillon dans le conduit est commandée, à l’encontre des moyens de rappel élastique électriquement par un moteur électrique. La précision de positionnement d’un tel papillon est essentielle car elle permet de réguler le débit d’air injecté dans le moteur à combustion interne, et influe donc sur l’accélération et la réactivité du moteur à combustion interne. La position du papillon doit par conséquent refléter avec précision l’accélération souhaitée par le conducteur du véhicule, l’accélération souhaitée étant matérialisée par la position prise par la poignée ou la pédale d’accélérateur. Plus le véhicule est léger et plus cette précision est importante, notamment pour des véhicule de type deux roues. Un objectif de l’invention est de proposer une solution pour augmenter la précision de positionnement du papillon en fonction de celle souhaitée par le conducteur. A cette fin, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un procédé de régulation d’une position d’un papillon motorisé d’un boitier papillon d’un moteur à combustion interne d’un véhicule, le procédé comportant les étapes, exécutées par des moyens de contrôle du moteur à combustion interne, consistant à : Déterminer une consigne de position du papillon, Déterminer un écart de position entre une position du papillon mesurée et ladite consigne de position, Le procédé étant remarquable en ce que, lorsqu’un écart de position est déterminé, il comporte les étapes de : Réguler la position du papillon au moyen d’un régulateur de type proportionnel, intégral, dérivé, appliqué sur une commande en modulation de largeur d’impulsion d’un moteur électrique configuré pour positionner le papillon, La valeur du terme proportionnel étant déterminée par comparaison dudit écart de position déterminé à une table d’écarts de position fonction de valeurs de terme proportionnel ; La valeur du terme intégral étant déterminée par addition d’une première valeur du terme intégral déterminée à une récurrence de calcul précédente et d’une deuxième valeur du terme intégral déterminée par comparaison de l’écart de position déterminé filtré à une table d’écarts de position fonction de valeurs de terme intégral ; La valeur du terme dérivé étant déterminée par comparaison de la dérivée dudit écart de position déterminé à une table de dérivées d’écarts de position fonction de valeurs de terme dérivé ; Ajouter un premier écart positif au terme proportionnel lorsque ledit écart de position déterminé est positif ou ajouter un premier écart négatif au terme proportionnel lorsque ledit écart de position déterminé est négatif ; Ajouter un deuxième écart au terme proportionnel fonction d’une dépression déterminée entre l’entrée d’air et la sortie d’air du boitier papillon ; Ajouter un paramètre alternatif audit régulateur, ledit paramètre alternatif étant dépendant de ladite dépression déterminée entre l’entrée d’air et la sortie d’air du boitier papillon ; Ajouter une boucle ouverte audit régulateur, la valeur de ladite boucle ouverte étant sélectionnée dans une table de différences de position du papillon mesurée par rapport à une position de repos du papillon. Grâce au procédé selon l’invention, la position du papillon est ramenée rapidement au plus proche de la consigne reflétant le souhait du conducteur du véhicule. Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé selon l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, le terme proportionnel peut être réglé entre -200% et + 200%. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, le terme dérivé peut être réglé entre -100% et + 100%. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, le procédé comporte une étape, exécutée par les moyens de contrôle, d’ajouter un terme multiplicatif au régulateur, ledit terme multiplicatif étant fonction d’une valeur de tension d’une batterie du véhicule. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, le procédé comporte les étapes, exécutées par les moyens de contrôle, consistant à : Estimer une fréquence d’oscillation du papillon ; Si ladite fréquence d’oscillation estimée est caractéristique d’une oscillation haute fréquence, diminuer ledit premier écart positif ou ledit premier écart négatif ajouté sur le terme proportionnel ; Si ladite fréquence d’oscillation estimée est caractéristique d’une oscillation basse fréquence, augmenter ledit premier écart positif ou ledit premier écart négatif ajouté sur ledit terme proportionnel. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, la fréquence d’oscillation estimée est caractéristique d’une oscillation haute fréquence lorsqu’une variable cumulée haute fréquence est supérieure à un seuil haute fréquence, ladite variable cumulée haute fréquence étant déterminée lorsque la valeur absolue de l’écart de position est supérieure à un premier seuil et lorsque la valeur absolue du gradient de l’écart de position est supérieure à un deuxième seuil. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, la fréquence d’oscillation estimée est caractéristique d’une oscillation basse fréquence lorsque la valeur absolue d’une variable cumulée basse fréquence est supérieure à un seuil basse fréquence, ladite variable cumulée basse fréquence étant déterminée en additionnant des écarts de position. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, la valeur du paramètre alternatif est comprise entre +10% et +20% de la valeur du régulateur. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, la valeur de ce paramètre alternatif est mise à jour périodiquement, selon une période comprise entre 1 et 5 millisecondes. Une mise en œuvre non limitative de l’invention se rapporte à un véhicule, par exemple de type deux roues, comportant un moteur à combustion interne comportant un boitier papillon muni d’un papillon motorisé, le véhicule comportant en outre un moteur électrique configuré pour positionner le papillon, le véhicule étant remarquable en ce qu’il comporte des moyens de contrôle configurés pour exécuter les étapes du procédé selon l’une quelconque des mises en oeuvre précédentes. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. FIG. 1 illustre, de façon schématique, un véhicule de type deux roues selon l’invention. FIG. 2 illustre, de façon schématique, un procédé selon une mise en œuvre non limitative de l’invention. Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatives de l’invention. Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. La FIG. 1 illustre un véhicule 1 de type deux roues muni d’un moteur à combustion interne 2 comportant un unique cylindre 3. Un boitier papillon 4 est associé à ce cylindre 3. Ce boitier papillon 4 comporte un papillon 5 motorisé configuré pour réguler la quantité d’air injecté dans le cylindre 3. Le papillon 5 est piloté par un moteur électrique 6. Le moteur électrique 6 est piloté par des moyens de contrôle 7 du moteur à combustion interne 2 au moyen d’une commande en modulation de largeur d’impulsion, également connue sous l’acronyme MLI. Le moteur électrique 6 est configuré pour positionner le papillon 5 conformément à une consigne de position. Cette consigne de position correspond notamment à la position de la poignée d’accélérateur. Elle dépend également d’autres paramètres comme des frottements mécaniques du moteur à combustion interne 2. Selon cette mise en œuvre, les moyens de contrôle 7 sont configurés pour réguler la position du papillon 5 au moyen d’un régulateur de type proportionnel, intégral, dérivé, chaque terme dudit régulateur étant tabulé. Plus particulièrement, chaque terme du régulateur est déterminé au moyen d’une table d’écarts de position entre une position du papillon 5 mesurée et une consigne de position de ce papillon 5. Le régulateur de type proportionnel, intégral, dérivé est appliqué sur la commande en modulation de largeur d’impulsion du moteur électrique 6. Plus particulièrement, ces moyens de contrôle 7 sont configurés pour exécuter les étapes du procédé 100 selon l’invention illustré à la FIG. 2 . La FIG. 2 illustre un procédé 100 de régulation de la position du papillon 5 motorisé du moteur à combustion interne 2 du véhicule 1. Le procédé 100 comporte une étape, exécutée par les moyens de contrôle 7, consistant à déterminer 101 une consigne de position du papillon 5. La consigne de position dépend notamment d’une position mesurée de la poignée d’accélérateur. Cette position peut être mesurée au moyen d’un capteur de position. La consigne de position peut également dépendre d’autres paramètres, comme l’altitude où circule le véhicule 1 ou encore de frottements mécaniques déterminés. Le procédé 100 comporte ensuite une étape, exécutée par les moyens de contrôle 7, consistant à déterminer 102 un écart de position entre une position du papillon 5 mesurée et la consigne de position. La position du papillon 5 peut être mesurée par un capteur de position (non illustré). Lorsqu’un écart de position entre la position du papillon 5 et la consigne de position est déterminé, le procédé 100 comporte une étape consistant à réguler 103 la position du papillon 5 au moyen d’un régulateur de type proportionnel, intégral, dérivé, appliqué sur une commande en modulation de largeur d’impulsion du moteur électrique 6 configuré pour positionner le papillon 5. La valeur du terme proportionnel est déterminée par comparaison de l’écart de position déterminé à une table d’écarts de position fonction de valeurs de terme proportionnel. Ainsi, en comparant l’écart de position déterminé aux écarts de position renseignés dans la table d’écarts de position fonction de valeurs de terme proportionnel, les moyens de contrôle 7 déterminent une valeur à attribuer au terme proportionnel du régulateur de type proportionnel, intégral, dérivé. La valeur du terme intégral est déterminée, via les moyens de contrôle 7, par addition d’une première valeur du terme intégral déterminée à une récurrence de calcul précédente et d’une deuxième valeur du terme intégral déterminée par comparaison de l’écart de position déterminé filtré à une table d’écarts de position fonction de valeurs de terme intégral. Ainsi, les moyens de contrôle 7 déterminent au moyen de la table une valeur à attribuer au terme intégral du régulateur. L’écart de position déterminé est filtré, par exemple au moyen d’un filtre de premier ordre. En outre, la valeur du terme intégral de la table d’écarts évolue lentement, notamment lorsque l’écart de position est important. Ce filtrage et cette évolution lente permettent d’éviter une dérive du terme intégral. La valeur du terme dérivé est déterminée par comparaison de la dérivée de l’écart de position déterminé à une table de dérivées d’écarts de position fonction de valeurs de terme dérivé. Cette dérivée de l’écart de position déterminé est par exemple formée par la différence entre cet écart de position déterminé et l’écart de position déterminé à la récurrence précédente du calcul. Ainsi, les moyens de contrôle 7 déterminent au moyen de la table une valeur à attribuer au terme dérivé du régulateur. Selon cette mise en œuvre non limitative, le terme proportionnel peut être réglé entre -200% et + 200% et le terme dérivé peut être réglé entre -100% et + 100%. Le fait de dépasser les +ou-100% permet au papillon 5 de se déplacer très rapidement lorsque la position du papillon 5 est éloignée de la consigne de position. Le terme intégral présente une valeur faible qui permet de compenser un écart lorsque la position du papillon 5 s’approche de la consigne de position. Autrement dit, lorsque la position du papillon 5 est éloignée de la consigne de position, les termes proportionnel et dérivé vont modifier rapidement la position du papillon 5, puis lorsque la position du papillon 5 est proche de la consigne de position, le terme intégral va agir sur la position du papillon 5 de manière à atteindre avec précision la consigne de position. Selon cette mise en œuvre, le procédé 100 comporte une étape, exécutée par les moyens de contrôle 7, consistant à ajouter 104 un premier écart positif au terme proportionnel lorsqu’un écart de position positif entre la consigne de position du papillon 5 et la position du papillon 5 mesurée est déterminé. A l’inverse, un premier écart négatif est ajouté au terme proportionnel lorsqu’un écart de position négatif entre la consigne de position du papillon 5 et la position du papillon 5 mesurée est déterminé. Ce premier écart ajouté permet de compenser un frottement sec généré par des pièces mécaniques du boitier papillon 4 et/ou du moteur à combustion interne 2. Selon cette mise en œuvre, le procédé 100 comporte une étape, exécutée par les moyens de contrôle 7, consistant à ajouter 105, au terme proportionnel, un deuxième écart fonction d’une dépression déterminée entre l’entrée d’air et la sortie d’air du boitier papillon 4. Effectivement une différence de pression est présente de part et d’autre du boitier papillon 4. La pression atmosphérique est présente en entrée du boitier papillon 4 et une pression plus faible est présente en sortie du boitier papillon 4, c’est-à-dire en entrée du cylindre 3. Cette différence de pression peut atteindre 900 millibars et engendrer une force sur l’axe du papillon 5 de quelques dizaines de daN. Ce phénomène engendre des frottements supplémentaires. Pour compenser ces frottements dus à une différence de pression, on ajoute un deuxième écart au terme proportionnel. Pour déterminer cette différence de pression, les moyens de contrôle 7 peuvent soustraire la pression atmosphérique à une pression mesurée en sortie du boitier papillon 4 par un capteur de pression. Le deuxième écart peut être déterminé au moyen d’une table renseignant des deuxièmes écarts en fonction de différences de pression. La pression mesurée en sortie du boitier papillon 4 peut varier très rapidement de sorte que ce deuxième écart peut être mis à jour très fréquemment, par exemple toutes les 10 ms. Le procédé 100 comporte également une étape, exécutée par les moyens de contrôle 7, consistant à ajouter 106 un paramètre alternatif au régulateur, le paramètre alternatif étant dépendant de la dépression déterminée entre l’entrée d’air et la sortie d’air du boitier papillon. La valeur du paramètre alternatif est appliquée au papillon 5 de manière alternative dans une direction positive et une direction négative de déplacement du papillon 5. Selon une mise en œuvre non limitative, la valeur du paramètre alternatif est comprise entre +10% et +20% de la valeur du régulateur, et cette valeur du paramètre alternatif est mise à jour périodiquement, selon une période comprise entre 1 et 5 millisecondes. Autrement dit, un paramètre alternatif est ajouté au régulateur afin d’exciter le moteur électrique 6 pour le commander à une valeur juste en dessous de celle qui le ferait bouger. En outre, selon cette mise en œuvre non limitative, le procédé 100 comporte une étape, exécutée par les moyens de contrôle 7, consistant à ajouter 107 une boucle ouverte au régulateur, la valeur de la boucle ouverte étant sélectionnée dans une table de différences de position mesurée du papillon 5 par rapport à une position de repos du papillon 5, également connue sous la terminologie anglaise de position de « limphome ». Cette boucle ouverte présente un fort intérêt lorsque la position du papillon 5 est proche de la position de repos et que le papillon 5 passe d’un côté à l’autre de la position de repos. Selon une mise en œuvre non limitative, le procédé 100 comporte une étape, exécutée par les moyens de contrôle 7, consistant à ajouter 108 un terme multiplicatif au régulateur, le terme multiplicatif étant fonction d’une valeur de tension d’une batterie du véhicule. Effectivement, la valeur en tension prise par la commande en modulation de largeur d’impulsion du moteur électrique 6 est proportionnelle à la tension de la batterie du véhicule. Afin d’éviter des oscillations du papillon 5, le procédé 100 comporte une étape, exécutée par les moyens de contrôle 7, consistant à estimer 109 une fréquence d’oscillation du papillon 5. Si la fréquence d’oscillation estimée est caractéristique d’une oscillation haute fréquence, le procédé 100 comporte une étape de diminuer 110 le premier écart positif ou le premier écart négatif ajouté sur le terme proportionnel. Par diminuer, on entend se rapprocher de zéro. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, la fréquence d’oscillation estimée est caractéristique d’une oscillation haute fréquence lorsqu’une variable cumulée haute fréquence est supérieure à un seuil haute fréquence, ladite variable cumulée haute fréquence étant déterminée lorsque la valeur absolue de l’écart de position est supérieure à un premier seuil et lorsque la valeur absolue du gradient de l’écart de position est supérieure à un deuxième seuil. A l’inverse, si la fréquence d’oscillation estimée est caractéristique d’une oscillation basse fréquence, le procédé 100 comporte une étape consistant à augmenter 111 le premier écart positif ou le premier écart négatif ajouté sur le terme proportionnel. Par augmenter, on entend s’éloigner de zéro. Par exemple, si le premier écart négatif est de -1, si on augmente ce premier écart négatif il peut être de -2. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, la fréquence d’oscillation estimée est caractéristique d’une oscillation basse fréquence lorsque la valeur absolue d’une variable cumulée basse fréquence est supérieure à un seuil basse fréquence, ladite variable cumulée basse fréquence étant déterminée en additionnant des écarts de position. Ainsi, le papillon 5 est piloté de manière réactive sans pour autant entrer dans une zone d’oscillation. Procédé (100) de régulation d’une position d’un papillon (5) motorisé d’un boitier papillon (4) d’un moteur à combustion interne (2) d’un véhicule (1), ledit procédé (100) comportant les étapes, exécutées par des moyens de contrôle (7) dudit moteur à combustion interne (2), consistant à : Déterminer (101) une consigne de position dudit papillon (5), Déterminer (102) un écart de position entre une position dudit papillon (5) mesurée et ladite consigne de position, ledit procédé (100) étant caractérisé en ce que lorsqu’un écart de position est déterminé, il comporte les étapes consistant à : Réguler (103) la position du papillon (5) au moyen d’un régulateur de type proportionnel, intégral, dérivé, appliqué sur une commande en modulation de largeur d’impulsion d’un moteur électrique (6) configuré pour positionner ledit papillon (5), La valeur du terme proportionnel étant déterminée par comparaison dudit écart de position déterminé à une table d’écarts de position fonction de valeurs de terme proportionnel ; La valeur du terme intégral étant déterminée par addition d’une première valeur du terme intégral déterminée à une récurrence de calcul précédente et d’une deuxième valeur du terme intégral déterminée par comparaison de l’écart de position déterminé filtré à une table d’écarts de position fonction de valeurs de terme intégral ; La valeur du terme dérivé étant déterminée par comparaison de la dérivée dudit écart de position déterminé à une table de dérivées d’écarts de position fonction de valeurs de terme dérivé ; Ajouter (104) un premier écart positif au terme proportionnel lorsque ledit écart de position déterminé est positif ou ajouter un premier écart négatif au terme proportionnel lorsque ledit écart de position déterminé est négatif ; Ajouter (105) un deuxième écart au terme proportionnel fonction d’une dépression déterminée entre l’entrée d’air et la sortie d’air du boitier papillon (4) ; Ajouter (106) un paramètre alternatif audit régulateur, ledit paramètre alternatif étant dépendant de ladite dépression déterminée entre l’entrée d’air et la sortie d’air du boitier papillon (4) ; Ajouter (107) une boucle ouverte audit régulateur, la valeur de ladite boucle ouverte étant sélectionnée dans une table de différences de position du papillon (5) mesurée par rapport à une position de repos du papillon (5). Procédé (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le terme proportionnel peut être réglé entre -200% et + 200%. Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le terme dérivé peut être réglé entre -100% et + 100%. Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une étape consistant à ajouter (108) un terme multiplicatif audit régulateur, ledit terme multiplicatif étant fonction d’une valeur de tension d’une batterie du véhicule (1). Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes consistant à : Estimer (109) une fréquence d’oscillation du papillon ; Si ladite fréquence d’oscillation estimée est caractéristique d’une oscillation haute fréquence, diminuer (110) le premier écart positif ou le premier écart négatif ajouté sur le terme proportionnel ; Si ladite fréquence d’oscillation estimée est caractéristique d’une oscillation basse fréquence, augmenter (111) ledit premier écart positif ou ledit premier écart négatif ajouté sur ledit terme proportionnel. Procédé (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la fréquence d’oscillation estimée est caractéristique d’une oscillation haute fréquence lorsqu’une variable cumulée haute fréquence est supérieure à un seuil haute fréquence, ladite variable cumulée haute fréquence étant déterminée lorsque la valeur absolue de l’écart de position est supérieure à un premier seuil et lorsque la valeur absolue du gradient de l’écart de position est supérieure à un deuxième seuil. Procédé (100) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la fréquence d’oscillation estimée est caractéristique d’une oscillation basse fréquence lorsque la valeur absolue d’une variable cumulée basse fréquence est supérieure à un seuil basse fréquence, ladite variable cumulée basse fréquence étant déterminée en additionnant des écarts de position. Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur du paramètre alternatif est comprise entre +10% et +20% de la valeur du régulateur. Procédé (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la valeur de ce paramètre alternatif est mise à jour périodiquement, selon une période comprise entre 1 et 5 millisecondes. Véhicule (1) comportant un moteur à combustion interne (2) comportant un boitier papillon (4) muni d’un papillon (5) motorisé, ledit véhicule (1) comportant en outre un moteur électrique (6) configuré pour positionner ledit papillon (5), ledit véhicule (1) étant caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de contrôle (7) configurés pour exécuter les étapes du procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes.