FR2790516A1 - Procede de commande d'un moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
Selon ce procédé des consignes de paramètres de réglage rapide et lent (AVc , RCYLc , Pc ) sont élaborées et appliquées, le cas échéant, à des boucles de réglage (5, 6) pilotant les paramètres à régler pour assurer le fonctionnement du moteur (2).L'élaboration des consignes (AVc , RCYLc , Pc ) est réalisée en prenant en compte des consignes de couple immédiate (Cic ) et projetée (Cpc ) déterminés à leur tour par des demandes de couple prévisibles (Cp ) et imprévisibles (CI ), Application notamment à un moteur à injection directe d'essence.
Description
Procédé de commande d'un moteur à combustion interne.
La présente invention est relative à un procédé de commande d'un moteur à combustion interne, notamment à
injection d'essence.
Plus particulièrement, l'invention vise à fournir un tel procédé de commande qui puisse satisfaire les demandes de couple imposées au moteur et provenant de diverses sources telles que les demandes exprimées par le conducteur (demandes de couple imprévisibles) et celles résultant de l'utilisation d'accessoires, comme le
climatiseur par exemple (demandes de couple prévisibles).
Par ailleurs, ces demandes de couple doivent être satisfaites moyennant le suivi de consignes imposées à des réglages de plusieurs paramètres tels que la richesse du mélange air/carburant alimentant le moteur, l'avance à l'allumage, le taux de recyclage des gaz d'échappement (taux EGR) et la pression de l'air dans le collecteur d'admission, et ce en respectant des contraintes de
consommation et de pollution.
La conception d'un procédé de commande satisfaisant ces demandes de couple se heurte à des difficultés qui sont essentiellement de deux ordres. D'une part, il convient de fixer deux types de consignes pour le couple, à savoir une consigne immédiate de couple qui pilote la valeur du couple pour la phase immédiatement suivante de commande (par exemple le demi-tour suivant du vilebrequin). D'autre part, il faut également engendrer une consigne projetée de couple qui anticipe sur quelques demi-tours du vilebrequin la valeur du couple qui sera
alors à fournir.
L'autre difficulté réside dans le fait que les réglages influant le couple fourni par un moteur à
combustion interne sont soit à effet immédiat ou quasi-
immédiat, comme le réglage de l'avance à l'allumage et le réglage de la richesse du mélange par exemple, soit à effet plus lent comme le réglage de la pression d'air dans
le collecteur d'admission, par exemple.
Cependant, il semble que jusqu'ici un procédé de commande intégrant la solution du problème provoqué par ces deux ordres de difficultés n'ait pas encore été proposé. Par exemple, dans le DE 1 96 30 213, on engendre une consigne de couple dite "dynamique" en filtrant par un filtrage passe-haut, une consigne immédiate de couple. Les deux consignes de couple sont alors utilisées séparément, la consigne de couple dynamique étant utilisée pour piloter l'avance à l'allumage et la consigne immédiate de couple pilotant ce qu'il est convenu d'appeler la voie d'air, autrement dit la pression dans le collecteur
d'admission du moteur.
Dans un autre document antérieur, à savoir le DE 196 18 803, on procède en quelque sorte de façon inverse. Dans ce cas en effet, la consigne lente de couple est engendrée
par filtrage passe-bas d'une consigne immédiate de couple.
La consigne lente de couple est ici prise en charge par la voie d'air, tandis que la consigne immédiate de couple est prise en charge par l'avance à l'allumage et/ou la coupure
d'injection des cylindres.
Par la demande de brevet français FR 97 07 664 au nom de la Demanderesse, il est par ailleurs connu de fixer une consigne immédiate de couple et une consigne projetée de couple à partir desquelles les réglages du moteur sont calculés par l'intermédiaire d'un régulateur multivariable de type linéaire quadratique intégral. Un tel procédé de
commande ne permet pas de prendre en compte des non-
linéarités de certaines commande, comme par exemple celle
de l'avance à l'allumage.
L'invention a pour but de fournir un procédé de commande d'un moteur à combustion interne qui permette d'agir sur les réglages du moteur en fonction de consignes immédiate et projetée du couple, tout en agissant sur des paramètres de réglage rapides et lents et ce en réagissant
sur des demandes de couple prévisibles et imprévisibles.
Elle a donc pour objet un procédé de commande d'un moteur à combustion interne, notamment à injection directe d'essence, caractérisé en ce que on engendre une consigne projetée de couple à partir de la demande de couple du conducteur et/ou de demandes prévisibles et imprévisibles de couple d'accessoires, on engendre, par l'intermédiaire d'au moins une cartographie, au moins une consigne projetée d'un paramètre de réglage rapide du moteur à partir de paramètres de fonctionnement actuel du moteur, on détermine une consigne immédiate d'au moins un paramètre de réglage lent du moteur en l'extrayant d'une première équation reliant cette consigne immédiate à ladite consigne de couple projetée, à ladite consigne projetée d'un paramètre de réglage rapide, au régime du moteur et éventuellement à d'autres caractéristiques de fonctionnement du moteur, on engendre une consigne immédiate de couple à partir de ladite demande de couple du conducteur, de ladite demande imprévisible de couple d'accessoires et desdits paramètres de fonctionnement actuel du moteur, on détermine une gamme admissible de grandeurs représentatives d'au moins une consigne immédiate dudit paramètre de réglage rapide du moteur, en extrayant cette gamme d'une seconde équation qui la relie à ladite consigne immédiate de couple, à ladite consigne projetée dudit paramètre de réglage rapide du moteur, au régime, à la pression actuelle mesurée dans le collecteur d'admission et éventuellement auxdites caractéristiques de fonctionnement du moteur, on sélectionne dans cette gamme admissible une grandeur représentative optimale qui présente un écart minimal par rapport à une grandeur équivalente représentant ladite consigne projetée dudit paramètre de réglage rapide, on extrait de ladite grandeur optimale ladite consigne immédiate dudit paramètre de réglage rapide, et on utilise ladite consigne immédiate d'un paramètre de réglage lent du moteur et ladite consigne immédiate dudit paramètre rapide du moteur pour imposer un état de
fonctionnement souhaité au moteur.
Grâce à ces caractéristiques, le fonctionnement du moteur est régi par une commande qui intègre l'ensemble des facteurs pouvant l'influencer, soit immédiatement, soit en prévision d'événements ou des réglages qui auront lieu seulement quelques instants (un ou plusieurs tours du
vilebrequin) après l'instant considéré.
Un autre avantage du procédé selon l'invention réside dans le fait que la gamme de grandeurs représentatives des consignes immédiates des paramètres de réglage rapide, est composée de valeurs qui correspondent toujours à la performance optimale que l'on peut obtenir à un instant
donné de l'association des consignes immédiates.
Par ailleurs, en définissant une telle gamme de grandeurs, le procédé selon l'invention peut être appliqué, non seulement à des moteurs à injection directe d'essence, mais également à d'autres types de moteurs, car les valeurs de la gamme peuvent être décomposées en des consignes dont on adapte au choix la nature au moteur à commander. En d'autres termes, les grandeurs de la gamme permettent d'établir, selon le cas, des consignes d'un ou de plusieurs paramètres de réglage rapide, comme par exemple l'avance à l'allumage, la richesse du mélange et/ou le taux de recirculation des gaz d'échappement. De ce fait, le procédé selon l'invention autorise une grande souplesse d'adaptation de sorte qu'une même stratégie de commande peut s'adapter sur divers types de moteur, moyennant un faible effort d'adaptation, notamment en programmation. Selon d'autres caractéristiques du procédé selon l'invention: - ladite consigne projetée de couple est obtenue selon la relation: Cpz = min(a,b) IR4 V' i dans laquelle a = CCOd + C, + max(Cp,z-dCp), b = CcOd + C, + min(Cp.z-dCP), 1 est une marge de rendement avec i-:-p=T1Qp.R.oCe,
17P4 1 'ô
IAvcp et IR -fLcp désignant respectivement un rendement d'avance à l'allumage et un rendement de richesse; - ladite consigne projetée de réglage rapide est transformée en un valeur de rendement en fonction d'au moins une cartographie; - lesdits paramètres de fonctionnement du moteur sont le régime, la pression du collecteur d'admission, éventuellement un paramètre de navigation, la richesse, l'avance à l'allumage, et/ou des paramètres relatifs au taux de remplissage dudit moteur; - lesdites demandes de couple prévisibles sont déterminées sur un horizon de z-d demi-tours du vilebrequin du moteur, z étant un opérateur "avance d'un demi-tour" et d'un nombre de demi- tours prédéterminé, - ladite consigne immédiate d'au moins un paramètre de réglage lent est calculée par itérations selon une équation de la forme: C, (k) q{Nk) P, (k) = C - -O)+P 1 7R41'cp comb{Pc (k),N(k)}.Krmp{N(k)} Kremp N(k)} dans laquelle k numéro de demi-tour du vilebrequin Tb-eb rendement de combustion KrerL, Pc et q,0 caractéristiques de remplissage des cylindres, et les résultats des itérations sont déposées dans une table ayant comme entrées le régime et le quotient de ladite consigne projetée de couple par la valeur de rendement de ladite consigne projetée de paramètre de réglage rapide; ladite gamme admissible est déterminée par itérations successives à l'aide de l'équation suivante: 7R41' (k) = Cc(k) 177Rnc e {P(k - 2), N(k)}. [Krmp {N(k - 2}{P(k - 2) - P}- qao] et les résultats des itérations sont déposées dans une table d'o est extraite ladite gamme admissible; - la valeur (P-2) de ladite équation d'o est extraite ladite gamme admissible est affectée d'un facteur de correction (a) tendant à favoriser l'agrément de conduite et/ou la sécurité selon la formule: P(k-2)=P=(1-a) P+oPc; ladite grandeur équivalente est une valeur située sur une courbe iso de la forme: 141,(P, N,AVi). rRcL(RCYL,): q=41'c(k) et ladite grandeur optimale est calculée par projection sur ladite courbe iso; - l'opération de projection sur ladite courbe iso est effectuée selon l'équation suivante { 774 j(k),RCYL, (k = Proj1A41-,(k-1) ({A7.4'Cp > RCYL,}(k-t)); - l'erreur de suivi de couple projeté, est déterminée et confrontée à un seuil prédéterminé et l'équation de l'opération de projection n'est appliquée que si ladite erreur est supérieure audit seuil; - ladite erreur de suivi de couple projeté est définie par l'équation 6Ccc 1 5 g 6Vc= <ô (P, N, A VT, RCYL XP - FJ; - lesdites consignes immédiates de paramètres de réglage rapide sont la richesse du mélange et l'avance à l'allumage; - la détermination desdites consignes immédiates de paramètres de réglage rapide est exécutée en prenant en compte des modes de fonctionnement dudit moteur tels que les modes Homogène- Stoechiométrique, Purge, Homogène Pauvre et Stratifié; - ladite consigne de paramètre de réglage lent est la consigne de pression du collecteur d'admission dudit moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront au cours de la description qui va suivre,
donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma illustrant un dispositif de commande destiné à la mise en oeuvre du procédé de l'invention; - la figure 2 est un graphe montrant deux courbes des valeurs de rendement de consignes projetée et immédiate d'avance à l'allumage en fonction des valeurs des consignes projetée et immédiate de richesse, pour illustrer l'une des phases du procédé de commande selon l'invention; - la figure 3 est un diagramme de transition entre plusieurs modes de fonctionnement d'un moteur à combustion interne commandé par le procédé selon l'invention; - la figure 4 est un graphe analogue à celui de la figure 2 illustrant le diagramme de transition représenté
sur la figure 3.
La figure 1 montre la représentation symbolique d'un dispositif de commande mettant en oeuvre un exemple de
procédé de commande selon l'invention.
On notera que ce procédé de commande agit sur un moteur à combustion interne qui est équipé comme connu en soi et selon le mode de mise en oeuvre choisi du procédé, notamment avec les organes suivants: - une "voie d'air" alimentant le moteur en comburant, cette voie comprenant en particulier un papillon des gaz motorisé, des soupapes pilotées ou analogues; - une voie de recirculation des gaz d'échappement pilotée par une vanne de recirculation dite EGR; - une voie de carburant pilotée par des injecteurs commandés en durée d'ouverture et en phase, - une voie d'allumage pilotée par une commande d'avance à l'allumage; - un capteur de régime du moteur, - un estimateur de charge du moteur utilisant la mesure du régime et des mesures de pression ou de débit d'air et de température; - un capteur de richesse des gaz; et - un estimateur de taux d'oxygène dans les
cylindres utilisant le taux de recirculation des gaz.
Pour ne pas charger la figure 1, ces organes associés
au moteur n'ont pas été représentés.
Il est à noter par ailleurs, que le dispositif de commande représenté sur la figure 1 est une image fonctionnelle des opérations mises en oeuvre par le procédé de commande de l'invention, les fonctionnalités devant être concrétisées dans un calculateur dûment programmé. Ceci étant, le dispositif de commande est associé à une partie 1 symbolisant par le bloc 2 le moteur à commander. Le bloc 2 fournit comme sorties actuelles le régime N (ligne 2a), la pression P du collecteur d'admission du moteur (ligne 2b) et la richesse RCYL
(ligne 2c).
Le bloc 2 reçoit comme première entrée le paramètre AVc ou AV de réglage rapide (ligne 2d) qui est utilisé directement comme grandeur réglée de l'avance à l'allumage sans passer par une boucle de réglage. Il reçoit comme seconde entrée (ligne 2e) une grandeur réglée qe commandant la richesse du mélange air/carburant fourni au moteur, et comme troisième entrée (ligne 2f) une grandeur réglée A établie par l'intermédiaire d'un actionneur d'air 3 qui
peut agir sur un papillon motorisé par exemple.
Une deuxième partie 4 du dispositif de commande de la figure 1 symbolise les boucles de réglage de richesse 5 et de pression d'air 6 fournissant respectivement la grandeur réglée qe de richesse et le signal de commande a de
l'actionneur 3.
La boucle de réglage 5 engendre la grandeur réglée qe en fonction de l'écart entre la sortie actuelle RCYL (ligne 2c) du bloc 2 et une consigne RCYLc de richesse (ligne 7), tandis que la boucle de réglage 6 engendre la grandeur réglée a de commande de l'actionneur A en fonction de l'écart entre la sortie actuelle P (ligne 2b)
du bloc 2 et une consigne de pression P (ligne 8).
Une troisième partie 9 du schéma de la Figure 1 est destinée à établir une consigne projetée de couple Cpc (ligne 10) et une consigne immédiate de couple Cic (ligne 11). La consigne projetée de couple Cp. est obtenue selon la relation suivante qui permet d'anticiper sur l'apparition ou la disparition de ce couple Cpo: Cp = min(a,b rp) (1) RA4T' min dans laquelle a = CCOd + C, + max(C,z-dC), b = CCond +C + min(C,z-dCp), F est une marge de rendement avec:zp=Axc[.Rrp, R Vmin cp et iR-yLcp désignant respectivement un rendement
d'avance à l'allumage et un rendement de richesse.
Le rendement d'avance à l'allumage qa,,,p est une grandeur cartographiée en fonction de l'avance à l'allumage, du régime moteur et de la pression collecteur, et qui représente l'effet de l'avance à l'allumage sur le couple. il De même, le rendement de richesse fR YLcp est une grandeur cartographiée en fonction de la richesse, et qui
représente l'effet de la richesse sur le couple.
Le calcul de la consigne projetée de couple est effectué par un bloc 12. Celui-ci reçoit d'un sommateur 13, la somme d'une valeur Ci représentant des demandes imprévisibles de couple, comme la demande de couple provenant du système antipatinage du véhicule par exemple, et d'une valeur CcOd qui exprime la demande de couple du conducteur du véhicule. Cette valeur Ccond est calculée dans un bloc de calcul 14 en fonction d'une valeur 0ond représentant la position instantanée de la pédale d'accélérateur et du régime N dont la valeur
correspondante est délivrée sur une ligne 15.
La valeur du couple prévisible Cp est fournie par un bloc de calcul dit "superviseur" 16 en fonction de divers paramètres de fonctionnement actuels du moteur 2 parmi lesquels le régime N (ligne 15) et la pression mesurée P du collecteur d'admission (ligne 2b). Ce superviseur 16 calcule également, en fonction de ces mêmes paramètres de fonctionnement des consignes projetées de paramètres de réglage rapide du moteur tels que la consigne de richesse RCYLcp et la consigne AVcp. Ces valeurs de consigne sont transformées dans le superviseur 16 en des valeurs de rendement en fonction de cartographies qui délivrent respectivement les valeurs qvp et IJ\VMN. Par ailleurs, les demandes de couple prévisibles Cp sont déterminées sur un horizon de z-d demi-tours du vilebrequin du moteur 2, z étant un opérateur "avance d'un demi-tour" et d'un nombre de tours prédéterminé. Par exemple, le climatiseur du
véhicule peut demander un couple CCLTM prévisible avec d=4.
La valeur z-d est déterminée dans un bloc 17.
Ainsi, le bloc de calcul 12 détermine la valeur Cpc conformément à l'expression (1) ci-dessus à partir des valeurs q'ivcp et 1rAVMN (lignes 12a et 12b), Cp (ligne 12c), z-dCp (ligne 12d) et la somme des valeurs C. ond et Ci (ligne 12e). La consigne immédiate de couple Cc est obtenue selon la relation suivante: C: = C.d +CI + zdCp (2) Pour cela, la valeur obtenue par le sommateur 13 est ajoutée dans un sommateur 18 à la valeur z-dCp issue du
bloc 17.
La consigne projetée de couple Cpc et la consigne immédiate de couple Ci, sont traitées dans une quatrième partie 19 du dispositif de commande mettant en oeuvre le
procédé selon l'invention.
La consigne projetée de couple C, est traitée dans un bloc de calcul 20 à l'aide d'une table qui permet d'extraire la consigne immédiate de réglage lent ici le
paramètre de pression Pc.
Cette table est dressée à l'aide d'une équation de la forme P (k) C c(k) q+O + Po (3) ( 17RPcp '7comb {Pc (k), N(k)}. Kremp{N(k)} K remp{N(k)} (3) dans laquelle k numéro de demi-tour du vilebrequin :-, rendement de combustion Kre.r, PU et qO caractéristiques de remplissage des cylindres Pour déterminer Pc(k), on procède par itérations et les résultats des itérations sont consignés dans une table
du bloc 20, cette table ayant comme entrées N et Cpc/nIvcp.
Selon une caractéristique importante de l'invention, la valeur Cic est utilisée pour engendrer une gamme admissible de grandeurs représentatives, dans l'exemple décrit ici, de deux paramètres de réglage rapide du moteur 2, plus précisément le paramètre RCYLc de consigne de richesse et le paramètre AV, de consigne d'avance à l'allumage. En effet, certaines expressions des paramètres de réglage rapide du moteur sont interdépendantes, comme le rendement de richesse et le rendement d'avance à l'allumage, utilisés dans le présent mode de mise en oeuvre de l'invention. D'autres expressions d'autres paramètres sont utilisables pour former la gamme admissible, comme par exemple le rendement du taux de recirculation des gaz d'échappement. Cependant, un avantage important de l'invention réside dans le fait que la gamme admissible peut être constituée d'une ou de plusieurs grandeurs représentatives, la gamme pouvant être représentée graphiquement par une droite, une courbe dans un plan ou une surface courbe tridimensionnelle, selon qu'une, deux
ou trois grandeurs sont respectivement impliquées.
Dans le cas décrit ici, la valeur Ci, est introduite dans un bloc de calcul 21, qui reçoit également la valeur Pc issue du bloc de calcul 19 et la valeur actuelle de
pression P provenant du moteur 2.
Le calcul dans le bloc 20 est basé sur l'équation suivante (k) q-((k), N(k)}. C,(k) (4) È(k - 2), N(k)}. [Kremp {N(k - 2}{P(k - 2) - P}- qao dans laquelle, de préférence, P=(1-a)P+oPc o Le paramètre a est utilisé de préférence pour favoriser l'agrément de conduite ou la sécurité (suivi strict de Cic pour (=0) ou les performances en consommation et pollution (suivi de Cpc pour y=1 durant les transitoires. Ce paramètre peut être changé en temps réel. L'équation (4) permet par un calcul itératif de dresser une table de valeurs utilisée dans le bloc de calcul 21 pour obtenir la gamme admissible q-Avc. Celle-ci peut alors être utilisée pour retrouver les valeurs de consigne de richesse et d'avance qui seront exploitables
dans la partie 4 du dispositif de commande.
A cet effet, la gamme admissible est confrontée dans un bloc dit de "sélection" 22 à une courbe iso I^^p^^^ qui est composée de grandeurs équivalentes représentant les consignes projetées des paramètres de réglage rapide RCYLc
et Ave.
La courbe iso Ins est l'ensemble des valeurs des paramètres de réglage rapide dont la combinaison donne une
même valeur de nKvo.
Dans le cas décrit ici, pour une valeur de -m, la "courbe iso" correspondante est l'ensemble des points (AV, RCYL), ou de façon équivalente (PA, RCYL) tels que: 74, (P,N,A V). 7lRcYL(RCYLC) = 77R4(k) (5) Chaque fois que le superviseur 16 envoie un nouveau point RCYLcp(k+ 1),q7.4(k+I), on calcule la courbe iso correspondante par l'équation 417R4P(k + 1) =f 7.4 {'PC, N, AVUP(K +1)} 17RCYL {RC)LSUP(k + 1)} (6) Cette courbe iso est représentative de grandeurs équivalentes représentant la consigne projetée des
paramètres de réglage rapide RCYLcp et Avcp.
Il convient alors, selon le procédé de l'invention, de sélectionner sur la courbe représentant la gamme admissible selon l'équation (4), une grandeur représentative optimale qui ait l'écart minimale par rapport à une grandeur équivalente située sur la courbe iso. Une fois cette grandeur trouvée, elle est utilisée pour retrouver les paramètres de réglage rapide qui, dans le mode de mise en oeuvre décrit, sont la consigne de richesse et la consigne d'avance à l'allumage. Ce processus est illustré sur la figure 2 o les valeurs du rendement de consigne d'avance à l'allumage nrAvC, respectivement du rendement de consigne projetée d'avance à l'allumage qlv'c.p ont été portées en ordonnées et les valeurs de la consigne de paramètre de richesse RCYL:, respectivement de la consigne de paramètre de richesse RCYLCp ont été portées en abscisses. La gamme admissible est désignée par InRAvc(k) et la courbe iso est désignée par
In+ cp(k).
Le point actuel {PlAvc(k), RCYL.} est sélectionné ainsi.
On rappelle que le superviseur 16 reçoit en entrée différentes grandeurs caractéristiques du fonctionnement du moteur telles que le régime N, la pression P dans le collecteur d'admission, la richesse RCYL, l'avance à l'allumage AV et une grandeur szic (encore à définir) qui indique l'erreur sur le couple produit par le paramètre P de réglage lent. En fonction de point de fonctionnement du moteur déterminé par ces grandeurs caractéristiques, le superviseur 16 calcule une consigne projetée de couple CF, ainsi qu'une ou plusieurs, dans le cas présent, deux consignes projetées RCYLcp et AVcp des paramètres de réglage
rapide du moteur.
En fonction de la consigne immédiate de couple Ci. et de la valeur de pression P mesurée, on calcule la valeur de la grandeur admissible éAvcp. Le point de réglage optimal {RCYL:, AVC} est alors déterminé en "projetant" le point {RCYLop, AVcp} sur la courbe iso établie selon
l'équation (4).
Le calcul correspondant est effectué dans le bloc de sélection 22 selon l'équation suivante: (î4.,(k),RCYL,(k)} =ProjJrAC(k-1)({7lAJ,.P, RCYLCP}(k-1)) (7) si Iscic > et t 7?lAc(k),RCYLC(k)} = {q4,,,(k),RCYL, (kl)} (8) si 51 c < O étant entendu que E est défini par la formule suivante: EciCr (PNA17,RCYLXP p) (9) qui exprime l'erreur de suivi de couple projeté, conséquence de l'erreur de suivi de la consigne de
pression Pc. Es est un seuil prédéterminé de cette erreur.
Cependant, selon une autre caractéristique importante de l'invention, l'extraction des consignes des paramètres de réglage rapide à partir de la grandeur optimale, met en oeuvre un automate de calcul qui fait partie du bloc 22. Le diagramme fonctionnel de cet automate est représenté sur
la figure 3.
En effet, la présente description concernant en tant
qu'exemple de mise en ouvre préféré de l'invention, un moteur à injection directe d'essence, la fixation des consignes immédiates des paramètres de réglage rapide doit se faire de préférence en prenant en considération les différents états ou modes de combustion dans lesquels le moteur peut se trouver, à savoir les modes Stratifié (S), Homogène Pauvre (HP), Homogène-Stoechiométrique (Hi) et Purge (P). Le mode Purge correspond à un mode dans lequel par une augmentation temporaire de la richesse au delà de 1, un piège de NOx est purgé. Ces différents modes de fonctionnement du moteur imposent au procédé de commande de respecter des contraintes concernant la fixation des valeurs des
consignes des paramètres de réglage rapide RCYLc et AVe.
Ainsi, comme représenté sur la figure 4 qui est un graphe illustrant cette fixation sous contraintes, on voit que la consigne de richesse RCYLC, ne doit pas être inférieure à 0,3, être située hors de la bande située entre 0,6 et 0,7 et ne pas être supérieure à 0,9, sauf en cas de stoechiométrie (1) et de purge (1,3). Quant à la consigne d'avance à l'allumage, son rendement ni, doit obligatoirement être égal à 1 dans le cas du mode stratifié. L'automate de calcul du bloc 22 de la figure 1 est conçu pour respecter ces diverses contraintes imposées à la fixation des consignes des paramètres de réglage rapide. Pour ce faire, il modifie la façon de projeter le point des consignes projetées RCYLCp et AVcp sur la courbe
iso n, comme illustré sur la figure 2.
Ainsi, partant d'un point courant {RCYL, AV}, le moteur se trouve dans un état de combustion déterminé, caractérisé par les valeurs limites pour la richesse et/ou l'avance. Par exemple, en mode HP, il convient que
0,7<RCYL<O,9 et nAVwN UAV 1A'vXY (voir figure 3).
L'automate détermine si une transition vers un autre mode est autorisé en fonction notamment du mode cible contenant la consigne projetée {RCYLC, AV0p} et de la condition concernant l'erreur de couple immédiate qui est
confrontée à un seuil admissible Es selon E_^<S.
Le réglage rapide du moteur sur le point de consigne {RCYL:, AVe} doit alors être choisi à l'intérieur de ce nouveau mode s'il y a eu transition, sinon il doit être choisi à celui du mode initial. La courbe Irc qui doit contenir le réglage {RCYLc, AVC} est par conséquent restreinte à une portion de courbe satisfaisant aux conditions de richesse et d'avance caractéristiques du
mode sélectionné.
Le point de consigne projeté {RCYL,, AVCp} est projeté non pas sur la courbe I, mais sur cette portion restreinte. La figure 4 illustre un exemple pratique de cette
partie du procédé de commande selon l'invention.
Partant d'un point X en mode homogène pauvre HP (0,7ORCYL<0,9), le superviseur 16 demande le réglage {RCYLC, AVcp} correspondant au point Y situé en mode stratifié S (0,3 RCYL<0,6, 1?=1). On suppose que la consigne projetée de couple ne varie pas, de sorte que le
point Y est fixe.
Sur le graphe de la figure 4, ces points X et Y correspondant aux modes suivants: - au point X, l'automate se trouve dans le mode HP, c'est à dire dans le cercle central I du diagramme de
la figure 3.
- le point Y correspond au mode S situé à droite du diagramme dans le cercle V. Le seul chemin autorisé pour passer de X à Y passe par les conditions du cercle II (RCYL=0,7), puis la transition qui fait passer vers le mode S. L'évolution de X vers Y se fait donc en plusieurs étapes.
- Etape 1. Le point de départ est le point X dans le mode HP. L'automate restreint la courbe iso InRvc à la portion LM correspondant au mode HP (0,7 RCYL<0,9). La projection du point Y sur cette portion de courbe donne le point optimal L caractérisé par RCYL=0,7. - Etape 2. Le point de départ est le point L dans le mode HP (conditions II). Il n'y a pas de changement de mode possible et la projection du point Y donne toujours le point de richesse 0,7. Il n'y a donc ici aucun changement. Au fur et à mesure que la pression de collecteur P se rapproche de la consigne de pression P2, la grandeur ici diminue et la grandeur admissible nAVc se rapproche de sa valeur projetée:,. Sur la figure 4, la courbe ITï,1 se rapproche de la courbe I^^v^cp et le point
optimal retenu évolue sur le segment LQ du graphe.
Etape 3. Pendant cette étape, il y a transition du mode HP vers le mode S. Lorsque la condition 1i<Es est satisfaite, la transition est exécutée et l'automate passe dans le mode S. Etape 4. Le point de départ est le point Q dans le mode HP, le point optimal est recherché dans le mode S. La projection du point Y sur la courbe InRAVCp donne le point Y
lui-même qui appartient à cette courbe.
Il est à noter que le point Y choisi par le superviseur 16 dans le mode S est un point o AVCP=1. La deuxième étape (passage de L à Q) assure que l'entrée dans le mode S à iso-couple vers le point Y soit possible. Rien ne garantit qu'une autre iso courbe ITkAvC traverse le
domaine (0,3<RCYL0O,6, iAvc=l).
Lors d'une évolution d'un point o la richesse est égale à 1 (mode Hi), vers un point en mode S (ou inversement), il y a deux zones interdites à franchir. Le
processus que l'on vient de décrire reste alors inchangé.
L'exemple décrit ci-dessus concerne un moteur à combustion interne à injection directe d'essence pour lequel le procédé de commande selon l'invention régule en tant que consigne de paramètre de réglage lent la pression dans le collecteur d'admission et en tant que consignes de paramètres de réglage rapide la richesse du mélange air/carburant et l'avance à l'allumage. Cependant, le procédé de commande peut impliquer la régulation de consignes d'autres paramètres. Ainsi en particulier, en tant que consigne de paramètre de réglage rapide, on peut également utiliser la consigne de taux de recirculation des gaz d'échappement en la combinant ou non avec les deux autres consignes des paramètres de réglage que l'on vient de mentionner. Si trois consignes sont élaborées, les courbes des figures 2 et 4 peuvent alors se transformer en des surfaces sur lesquelles seront situées les points X et Y, les équations de calcul étant alors adaptées en
conséquence.
Il est également possible de n'utiliser qu'une seule consigne de paramètre de réglage rapide, moyennant quoi ces courbes seront transformées en une droite sur laquelle seront situées les points X et Y.
Claims (15)
1. Procédé de commande d'un moteur à combustion interne, notamment à injection directe d'essence, caractérisé en ce que on engendre une consigne projetée de couple (Cpc) à partir de la demande de couple du conducteur (Ccond) et/ou de demandes prévisibles (CF) et imprévisibles (CI) de couple d'accessoires, on engendre, par l'intermédiaire d'au moins une cartographie, au moins une consigne projetée d'un paramètre de réglage rapide du moteur (RCYLCp, AVp) à partir de paramètres de fonctionnement actuel du moteur
(N, P....),
on détermine une consigne immédiate (PJ) d'au moins un paramètre de réglage lent du moteur en l'extrayant d'une première équation reliant cette consigne immédiate (Pc) à ladite consigne de couple projetée (Cp.), à ladite consigne projetée d'un paramètre de réglage rapide (RCYLC, AVcp), au régime (N) du moteur et éventuellement à d'autres caractéristiques de fonctionnement du moteur (n:i, Krerp, Po, qao), on engendre une consigne immédiate de couple (Ci) à partir de ladite demande de couple du conducteur (Coond), de ladite demande imprévisible de couple d'accessoires (CI) et desdits paramètres de fonctionnement actuel du moteur (N,
P....),
on détermine une gamme admissible (qu'oc) de grandeurs représentatives d'au moins une consigne immédiate dudit paramètre de réglage rapide du moteur (RCYLC, AV.), en extrayant cette gamme d'une seconde équation qui la relie à ladite consigne immédiate de couple (Ci), à ladite consigne projetée dudit paramètre de réglage rapide du moteur (RCYLCp, AVop), au régime (N), à la pression actuelle (P) mesurée dans le collecteur d'admission et éventuellement auxdites caractéristiques de fonctionnement (T:y,, Kremp, P0, qc) du moteur, on sélectionne dans cette gamme admissible (flRvc) une grandeur représentative optimale qui présente un écart minimal par rapport à une grandeur équivalente représentant ladite consigne projetée dudit paramètre de réglage rapide (RCYLc,, AVCp), on extrait de ladite grandeur optimale ladite consigne immédiate dudit paramètre de réglage rapide (RCYL.-, AVC), et on utilise ladite consigne immédiate d'un paramètre de réglage lent du moteur (Pc) et ladite consigne immédiate dudit paramètre rapide du moteur (RCYL:, AVC) pour imposer
un état de fonctionnement souhaité au moteur.
2. Procédé de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite consigne projetée de couple (Cpc) est obtenue selon la relation: Cp, = min(a,b 4,p) 7l4V rain dans laquelle a= CCo d +C, + max(Cp,z-dC), b = CCd + C1 + min(Cp,z-dCp), est une marge de rendement avec l::p=)cl. R-YLcnF, 17RA I'min 117Acp et 1RcYLcp désignant respectivement un rendement
d'avance à l'allumage et un rendement de richesse.
3. Procédé de commande suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ladite consigne projetée de réglage rapide est transformée en un valeur de rendement en
fonction d'au moins une cartographie.
4. Procédé de commande suivant l'une quelconque des
revendications 2 et 3, caractérisé en ce que lesdits
paramètres de fonctionnement du moteur sont le régime (N), la pression (P) du collecteur d'admission, éventuellement un paramètre de navigation (Nav), la richesse (RCYL) et/ou l'avance à l'allumage (AV) et/ou des paramètres relatifs
au taux de remplissage dudit moteur.
5. Procédé de commande suivant l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites
demandes de couple prévisibles (Ce) sont déterminées sur un horizon de zd demi-tours du vilebrequin du moteur, z étant un opérateur "avance d'un demi-tour et d'un nombre de
demi-tours prédéterminé.
6. Procédé de commande suivant l'une quelconque des précédentes, caractérisé en ce que ladite consigne immédiate (P.) d'au moins un paramètre de réglage lent est calculée par itérations selon une équation de la forme: P,(k) = C, (k) P 7R)4iqcp 7 {PcOP (k), N(k)}. Kremp{ (N(k)} +remp {N(k)} dans laquelle k numéro de demi-tour du vilebrequin B-,* rendement de combustion Krer,r PG et qao caractéristiques de remplissage des cylindres, et en ce que les résultats des itérations sont déposées dans une table ayant comme entrées le régime (N) et le quotient de ladite consigne projetée de couple par la valeur de rendement de ladite consigne projetée de
paramètre de réglage rapide (CJR./,p).
7. Procédé de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite gamme admissible (qwfvc) est déterminée par itérations successives à l'aide de l'équation suivante: C,c(k) 7cob {P(k - 2), N(k)}. [Kre {N(k 2}{P(k - 2) -}- q] et en ce que les résultats des itérations sont déposées dans une table d'o est extraite ladite gamme admissible.
8. Procédé de commande suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la valeur P(k-2) de ladite équation d'o est extraite ladite gamme admissible est affectée d'un facteur de correction (a) tendant à favoriser l'agrément de conduite et/ou la sécurité selon la formule: P(k-2)=P=(1-) P+oPc
9. Procédé de commande suivant l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite
grandeur équivalente est une valeur située sur une courbe iso (Ivc7jp), de la forme: I41. (P. N, A V). RcyL( RCYLc) = qp4,' (k) et en ce que ladite grandeur optimale est calculée par
projection sur ladite courbe iso.
10. Procédé de commande suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'opération de projection sur ladite courbe iso est effectuée selon l'équation suivante { q4A, (k), RCYL,(k)} = Pr ole4iC(-l)({k -[1 c, RCYLp}(k - 1))
11. Procédé de commande suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à déterminer l'erreur de suivi de couple projeté (s), à confronter ladite erreur de suivi de couple à un seuil prédéterminé et à n'appliquer l'équation de l'opération de projection que si ladite erreur (E) est supérieure audit seuil (Es)
12. Procédé de commande suivant la revendication 11, caractérisé en ce que ladite erreur de suivi de couple projeté est définie par l'équation cic _a,(P. N. A,RCYLXP - PC)
13. Procédé de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites consignes immédiates de paramètres de réglage rapide sont la richesse du mélange
(RCYL) et l'avance à l'allumage (AV).
14. Procédé de commande suivant la revendication 13, caractérisé en ce que la détermination desdites consignes immédiates de paramètres de réglage rapide est exécutée en prenant en compte des modes de fonctionnement dudit moteur tels que les modes Homogène-Stoechiométrique (Hl), Purge
(PU), Homogène Pauvre (HP) et Stratifié (S).
15. Procédé de commande suivant l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite
consigne de paramètre de réglage lent est la consigne de
pression (Pc) du collecteur d'admission dudit moteur.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1467077A1 (fr) * | 2003-04-11 | 2004-10-13 | Magneti Marelli Powertrain S.p.A. | Méthode de commande de la vitesse d'un moteur à combustion interne contrôlé en couple |
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|---|---|
| FR2790516B1 (fr) | 2001-05-11 |
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