FR2795773A1 - Procede d'estompage de couple pour un moteur a combustion interne propulsant un vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé d'estompage de couple pour un moteur à combustion interne propulsant un véhicule automobile, le dit procédé étant du type comportant une consigne en couple (C) à imposer au dit moteur lors d'un passage de rapport de boîte de vitesse et consistant à modifier à la fois un premier et un second paramètre de commande à savoir :- une quantité d'air admise dans les cylindres et,- un angle d'avance à l'allumage,pour suivre cette consigne en couple (C), le dit procédé étant caractérisé en ce que le suivi de la consigne en couple est obtenu en répartissant la tâche de modifier le couple entre les premier et second paramètres tout en imposant que l'angle d'avance à l'allumage soit distinct d'un angle d'avance à l'allumage optimal.Le procédé selon l'invention concerne également une prédiction de la courbe de consigne de couple.
Description
La présente invention concerne un procédé d'estompage de couple pour un moteur à combustion interne propulsant un véhicule automobile. Plus particulièrement, il s'agit de supprimer les à-coups de couple ressentis par le conducteur lors du passage d'un rapport de boîte de vitesse, notamment lorsque l'on utilise une boîte de vitesse automatisée.
II est déjà connu de faire varier le couple moteur d'un véhicule en agissant sur la quantité d'air admise ou sur l'angle d'avance à l'allumage.
En effet, en augmentant la quantité d'air introduite à l'intérieur d'un cylindre du moteur, la puissance fournie par le cylindre est accrue et le couple moteur augmente. Une diminution de la quantité d'air admise a l'effet contraire.
Les variations de couple engendrées par ces modifications de la quantité d'air admise peuvent être de fortes amplitudes mais sont relativement lentes.
II est également déjà connu qu'une modification de l'angle d'avance à l'allumage provoque des variations du couple moteur. En effet, le moment auquel a lieu l'allumage de l'étincelle dans le cylindre et notamment l'occurrence de cet événement en fonction du cycle moteur (lors de la compression, en fin de compression, en début de phase d'expansion) permet de créer plus ou moins de puissance dans le cylindre et donc de créer un couple moteur plus ou moins important. On notera qu'une avance de l'angle d'avance à l'allumage provoque une augmentation du couple (jusqu'à une certaine limite ou du cliquetis apparaît). Un retard de l'angle d'avance à l'allumage provoque, quant à lui, une diminution du couple moteur.
Les variations de couple engendrées par ces modifications de l'angle d'avance à l'allumage sont très rapides mais de faibles amplitudes (sinon il apparaît des risques de cliquetis ou de pollution).
Les variations de couple imposées au moteur lors du passage d'un rapport de vitesse peuvent être importantes et rapides.
De ce fait, il n'est pas possible de les réaliser par modification de la quantité d'air admise ou par modification de l'angle d'avance à l'allumage uniquement.
Ces variations de couple sont donc créées en utilisant à la fois des modifications de la quantité d'air admise et des modifications de l'angle d'avance à l'allumage.
Cependant, les moteurs à allumage commandé couramment mis en ceuvre à ce jour sont étudiés pour travailler le plus possible à l'angle d'avance optimal (c'est-à-dire l'angle d'avance permettant de réaliser une combustion optimale dans le cylindre). Or, en travaillant à l'angle d'avance optimal dès que cela est possible, on ne dispose d'aucune réserve de couple à ajouter lorsque c'est utile (c'est-à-dire lors d'une croissance rapide du couple, notamment au moment de l'embrayage d'une vitesse).
Le but de la présente invention est de créer un procédé d'estompage de couple lors du passage d'un rapport de vitesse permettant au moteur de suivre rapidement et avec toute l'amplitude requise les consignes de couples imposées lors d'un changement de rapport de boîte.
En outre, on cherche à éviter qu'un accroissement important du couple demandé par le conducteur en fin de passage de rapport ne provoque un à-coup (de type trou à l'accélération ) ressenti par le conducteur.
A cet effet, la présente invention concerne un procédé d'estompage de couple pour un moteur à combustion interne propulsant un véhicule automobile, le dit procédé étant du type comportant une consigne en couple à imposer au dit moteur lors d'un passage de rapport de boîte de vitesse et consistant à modifier à la fois un premier et un second paramètre de commande à savoir - une quantité d'air admise dans les cylindres et, - un angle d'avance à l'allumage, pour suivre cette consigne en couple, le dit procédé étant caractérisé en ce que le suivi de la consigne en couple est obtenu en répartissant la tâche de modifier le couple entre les premier et second paramètres tout en imposant que l'angle d'avance à l'allumage soit distinct d'un angle d'avance à l'allumage optimal.
Ainsi, contrairement aux conditions de fonctionnement normales du moteur, pendant un passage de rapport de boîte on évite de travailler à l'angle d'avance optimal et on répartit les modifications de couples à réaliser entre les deux paramètres. On définit ainsi quelle part de la variation de couple sera réalisée par une modification de la quantité d'air admise et quelle part de la variation de couple sera réalisée par une modification de l'angle d'avance à l'allumage en évitant de travailler à l'angle d'avance à l'allumage optimal.
Avantageusement, cette répartition des modifications peut être déterminée une fois pour toutes lorsque le moteur et sa boîte sont sur un banc moteur, ou être recalculée lors de chaque passage de rapport.
Avantageusement encore, pour accélérer la variation de couple et suivre sans délai la consigne de couple demandée, cette consigne est modifiée et accentuée avec un surplus de couple (en plus ou en moins) obtenu à l'aide d'un filtre à avance de phase.
Avantageusement encore, on crée ainsi un couple disponible supérieur au couple initialement demandé. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 a montre une variation de couple obtenue en totalité par une variation de la quantité d'air, - La figure 1 b montre une variation de couple obtenue en totalité par une variation de l'angle d'avance à l'allumage, - La figure 1 c montre une variation de couple selon l'invention, obtenue à la fois par une variation de la quantité d'air et de l'angle d'avance à l'allumage, et - La figure 2 montre une variation de la consigne de couple selon la présente invention avec création de surplus de couples (négatif et positif).
Les figures 1 a et 1 b illustrent les techniques de modification du couple selon l'art antérieur.
Selon un premier mode de modification du couple connu, la modification du couple moteur est due à une variation de la quantité d'air admise. Sur la figure la, C désigne la consigne de couple demandée (trait continu en gras), à savoir une décroissance rapide du couple suivi d'un palier à une valeur A donnée et une croissance rapide du couple jusqu'à la valeur de couple initiale.
Lorsque l'on essaye de suivre cette consigne C en utilisant uniquement une modification de la quantité d'air admise (courbe 1), le couple commence à diminuer après un léger temps de retard. II faut en effet que l'ouverture du papillon des gaz laisse à l'air le temps de rentrer dans la tubulure d'admission avant d'être aspiré par un des cylindres. Le temps de retard au départ est donc inhérent à ce mode de modification du couple.
Dès que le couple commence à diminuer (courbe 1 en pointillés), l'angle d'avance à l'allumage (a) est légèrement modifié (courbe 2 en tiretés (trait réalisé par tirets)) pour garantir une combustion optimale des gaz. En fin de décroissance du couple, l'angle d'avance à l'allumage (a) est optimal et la quantité d'air admise est telle que l'amplitude A est atteinte uniquement par une diminution de la quantité d'air admise.
Hormis le léger temps de retard au départ, on remarque que la décroissance du couple (1 + 2) n'a pas été aussi rapide que demandée (C). Lors de la croissance du couple, l'angle d'allumage (a) reste optimal et le temps de croissance t2 (symétrique de celui de décroissance) est trop long et ne suit pas, là non plus, la courbe de consigne en couple C à ta. La modification du couple par variation uniquement de la quantité d'air admise présente une amplitude correcte A mais est trop lente (elle est terminée au temps t2). En outre, comme l'angle d'avance à l'allumage est à son point optimal lorsque le couple présente l'amplitude A, il n'est pas possible d'augmenter de manière importante cet angle pour obtenir rapidement une croissance du couple lorsque l'on est en fin de passage de rapport.
La figure 1 b illustre les modifications du couple obtenues suite à une variation de l'angle d'avance à l'allumage (a). La courbe C en gras est le couple de consigne demandé, la courbe 1 en pointillés illustre les modifications du couple dues à la variation de la quantité d'air (dans le cas présent, il n'y a pas de variations), et la courbe 2 en tiretés illustre les modifications du couple moteur dues aux variations de l'angle d'avance à l'allumage. Comme cela est nettement visible, la décroissance du couple due aux variations de l'angle d'allumage est immédiate, mais l'amplitude de cette décroissance est limitée à A' (en deçà, des phénomènes de cliquetis et de pollution apparaissent).
La modification du couple obtenue suite à une variation d'angle d'avance à l'allumage (oc) est donc rapide (elle est terminée à to) mais d'amplitude insuffisante A'.
Pour pallier ces inconvénients, la présente invention propose (figure 1c) de répartir la tâche de suivre un couple consigne C entre un premier paramètre de commande, à savoir les moyens de modifications du couple par variation de la quantité d'air admise (courbe 1), et un second paramètre de commande, à savoir les moyens de variations du couple par modification de l'angle d'avance à l'allumage (courbe 2).
Ainsi, au début de la phase de décroissance demandée, la diminution du couple est immédiate mais de faible amplitude A' car c'est le second paramètre (oc) qui la provoque, ensuite au lieu de commander le premier paramètre pour obtenir une décroissance de A, on demande au premier paramètre d'assurer une décroissance A" inférieure à A. La décroissance totale A est obtenue en ajoutant à cette décroissance A" celle due à la variation de l'angle d'avance à l'allumage (a). De ce fait, pendant toute la phase où l'amplitude du couple est stable et égale à A, l'angle d'avance à l'allumage est maintenu en dehors de sa valeur optimale. Lorsque la consigne en couple C demande une croissance rapide du couple, cette croissance est réalisée immédiatement par le rappel de l'angle d'avance à l'allumage à sa valeur optimale (ce qui est possible puisqu'il n'était pas à son avance optimale). La croissance du couple s'effectue alors immédiatement. Le couple atteint alors sa valeur initiale au bout du temps t1 nettement inférieur au temps t2. II en résulte que la rapidité de la variation de couple a été nettement améliorée (par rapport à la figure la) tout en atteignant l'amplitude A demandée.
Ainsi selon l'invention, le fait de répartir les modifications entre les deux paramètres de commande (quantité d'air et angle d'avance à l'allumage (a)), tout en imposant à l'angle d'avance à l'allumage de ne pas être optimal, permet de suivre rapidement et avec l'amplitude voulue une consigne en couple (décroissance/croissance) rapide. Ce type de consigne est très souvent demandé dans le cas d'un passage de rapport de boîte. Bien entendu, les moyens mis en #uvre dans le cadre de ce mode de réalisation pourraient très bien être utilisés en sens inverse (croissance/décroissance) avec la même rapidité et efficacité.
La répartition des modifications assignées à chacun des paramètres (quantité d'air/ angle d'avance à l'allumage) peut être définie dès le départ pour un type de moteur donné associé à une boîte de vitesse donnée. Cette répartition est alors déterminée sur banc moteur. Cette répartition <B>il</B> est définie comme étant le pourcentage de modifications dues à des variations de la quantité d'air. Ce pourcentage<B>il</B> est ainsi compris entre 0 et 100% et est de préférence de l'ordre de 70%. Dans ce cas préférentiel, 70% des variations du couple sont dues à des modifications de la quantité d'air admise, le reste étant dû à des modifications de l'angle d'avance à l'allumage. De préférence, la consigne en courbe C est calculée de telle sorte que le couple disponible en fin de passage de rapport soit supérieur au couple demandé. La figure 2 montre une telle consigne en couple C présentant au moment de l'embrayage (c'est-à-dire en fin de passage de rapport) un surplus (positif) de couple Ci. Ce surplus de couple est obtenu de manière automatique par traitement du signal de consigne de couple à l'aide d'un filtre à avance de phase.
Ce même filtre à avance de phase (non représenté) permet de créer un surplus de couple (négatif) C2 au début du passage de rapport.
Ces surplus Cl et C2 permettent d'accélérer la réponse en couple effectif.
La valeur de la réserve de couple ainsi créée peut être déterminée au départ sur banc moteur pour un moteur et une boîte de vitesse donnés, ou être redéfinie pour chaque passage de rapport.
On notera que le procédé selon l'invention consiste également - à calculer en permanence la courbe de consigne de couple C, et - à prédire les points futurs de cette courbe, de manière à anticiper les variations de couple à imposer et à réduire le temps de réponse de l'arbre moteur, en modifiant de manière appropriée la répartition,q pendant le passage du rapport.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté mais englobe toute variante à la portée de l'homme du métier. Ainsi, le suivi d'une consigne de couple selon la présente invention peut également être mis en ceuvre en dehors d'un passage de rapport de boîte, par exemple, lorsque l'on sait qu'un cycle croissance/décroissance de couple (ou inverse) va se produire.
Claims (6)
1. Procédé d'estompage de couple pour un moteur à combustion interne propulsant un véhicule automobile, le dit procédé étant du type comportant une consigne en couple (C) à imposer au dit moteur lors d'un passage de rapport de boîte de vitesse et consistant à modifier à la fois un premier et un second paramètre de commande à savoir - une quantité d'air admise dans les cylindres et, - un angle d'avance à l'allumage (a), pour suivre cette consigne en couple (C), le dit procédé étant caractérisé en ce que le suivi de la consigne en couple est obtenu en répartissant la tâche de modifier le couple entre les premier et second paramètres tout en imposant que l'angle d'avance à l'allumage (a,) soit distinct d'un angle d'avance à l'allumage optimal.
2. Procédé d'estompage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détermination de la répartition (il) entre les premier et second paramètres est effectuée sur banc moteur pour une boîte de vitesse et un moteur donné.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la répartition (q) est définie comme étant le pourcentage de modifications dues à des variations de la quantité d'air,<B>il</B> est ainsi compris entre 0 et 100% et est de préférence de l'ordre de 70%.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la consigne en couple (C) est filtrée par un filtre à avance de phase pour obtenir une réponse plus rapide.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la consigne (C) filtrée présente un surplus de couple positif et négatif (C,, C2)-
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à - calculer en permanence la courbe de consigne de couple, et - à prédire les points futurs de cette courbe, de manière à anticiper les variations de couple à imposer et à réduire le temps de réponse de l'arbre moteur, en modifiant de manière appropriée la répartition (q) pendant le passage du rapport.
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