FR2797951A1 - Procede pour determiner le couple fourni par un moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
Procédé exploitant la vitesse de rotation (n) du vilebrequin pour déterminer de différentes manières le couple réel (M-réel). La mesure (A) se détermine, dans une course active d'un cylindre du moteur, à partir de la différence ou du rapport des surfaces (F1, F2) entre la courbe de vitesse de rotation (n) et la vitesse de rotation moyenne (n-), de la différence des extremums (E1, E2) des vitesses de rotation maximales, moyennes et minimales, et enfin de la différence du rapport des extremums et de la vitesse de rotation moyenne (n).
Description
Etat de la technique La présente invention concerne un procédé pour
déterminer le couple réel fourni par un moteur à combustion interne, par exploitation de la courbe de vitesse de rotation du vilebrequin du moteur.
Pour saisir la position d'un vilebrequin d'un mo-
teur à combustion interne, il est connu d'équiper le vilebre-
quin d'une roue phonique (ou d'une roue de capteur)
comportant des repères détectés à l'aide d'un capteur fixe.
La roue phonique est par exemple une roue dentée dont les
dents constituent les repères à la périphérie de la roue den-
tée. Le capteur est un capteur inductif dans lequel les dents qui passent sous l'effet de la rotation du vilebrequin et de
la roue phonique, induisent des impulsions de tension. On me-
sure les intervalles des impulsions de tension ou des dents
de la roue phonique, c'est-à-dire que l'on effectue une me-
sure de durées de dents. A partir des durées de dents mesu-
rées, on détermine la courbe de vitesse de rotation du
vilebrequin. Dans l'étape d'exploitation suivante, on déter-
mine le couple réel fourni par le moteur en utilisant la
courbe de vitesse de rotation.
Le couple réel du moteur est transmis à une unité
de commande centrale du moteur pour optimiser la caractéris-
tique de puissance, le bruit et la nature des gaz
d'échappement du moteur. Dans les moteurs à combustion in-
terne connus, fonctionnant par injection dans la tubulure
d'aspiration, on détermine le couple réel fourni par le mo-
teur à combustion interne en mesurant le remplissage des cy-
lindres du moteur. Le couple réel ne peut toutefois pas se déterminer dans les moteurs à combustion interne actuels fonctionnant avec un coefficient X=l (mélange air/carburant
dans le rapport 1:1), à partir de la charge d'air des cylin-
dres. Dans les moteurs à combustion interne de construction plus récente, en particulier dans le cas de moteurs alimentés par des mélanges pauvres et de moteurs à charge stratifiée (moteurs à combustion interne à injection directe; moteurs à essence et moteurs Diesel) qui fonctionnent avec un rapport allant jusqu'à X=10 (mélange air/carburant dans le rapport :1) le remplissage en air des cylindres reste constant et seule la quantité de carburant injectée dans les cylindres est modifiée. C'est pourquoi, dans les moteurs à combustion internes de construction récente, on ne détermine plus le couple réel fourni par le moteur en utilisant la charge d'air des cylindres. Pour cette raison, on définit le couple réel
en utilisant par exemple la vitesse de rotation du vilebre-
quin du moteur à combustion interne.
Description de l'invention
La présente invention a pour but de développer un
procédé du type défini ci-dessus pour lui permettre de fonc-
tionner de manière plus simple et plus rapide, en particulier
en demandant moins de puissance de calcul.
Une première solution de ce problème, selon
l'invention, partant de l'état de la technique développé ci-
dessus, est caractérisée en ce qu'à partir de la courbe de vitesse de rotation dans un cycle de travail d'un cylindre du
moteur à combustion interne, on détermine la vitesse de rota-
tion moyenne, on détermine une première surface comprise en-
tre la courbe de vitesse de rotation dans la première moitié
du cycle de travail et la vitesse de rotation moyenne, on dé-
termine une seconde surface comprise entre la courbe de vi-
tesse de rotation de la seconde moitié du cycle de travail et
la vitesse de rotation moyenne, à partir de la différence en-
tre la première surface et la seconde surface, ou du rapport
entre la première surface et de la seconde surface, on déter-
mine une mesure du couple réel et, à partir de la mesure du couple réel, on détermine le couple réel fourni par le moteur
à combustion interne.
Le procédé selon l'invention utilise de préfé-
rence un capteur de vitesse de rotation inductif. Le capteur
de vitesse de rotation se compose d'une part d'une roue pho-
nique (roue dentée ou roue de capteur) associée au vilebre-
quin du moteur, et d'autre part d'un capteur inductif fixe.
Lorsque le vilebrequin tourne ainsi que la roue phonique, les
dents qui passent au niveau du capteur y induisent des impul-
sions de tension. On mesure l'intervalle de temps entre les impulsions de tension ou les dents de la roue phonique, c'est-à-dire les durées des dents. A partir de ces durées ou
du nombre total de dents de la roue phonique, on peut déter-
miner la courbe de vitesse de rotation du vilebrequin. Cette
courbe de vitesse de rotation est tracée en fonction du nom-
bre de dents de la roue phonique. Selon le procédé de l'invention, on utilise l'irrégularité de la rotation du vilebrequin, c'est-à-dire les surfaces comprises entre la courbe de vitesse de rotation et une vitesse de rotation moyenne, pour déterminer le couple réel fourni par le moteur à combustion interne. Cela permet
de définir de manière simple et sans mettre en oeuvre des cal-
culs importants, une mesure du couple réel qui est alors con-
vertie en une valeur du couple réel fourni par le moteur. A partir de la surface comprise entre la courbe de vitesse de
rotation et la vitesse de rotation moyenne, on peut détermi-
ner le couple réel avec une grande précision.
Pendant une double rotation du vilebrequin, cha-
cun des cylindres du moteur à combustion interne exécute un cycle de travail. Ainsi, on obtient le nombre des dents de la roue phonique qui concerne un cycle de travail d'un cylindre, à partir du quotient entre le double du nombre de dents de la roue phonique et le nombre de cylindres du moteur. Si l'on utilise une roue dentée à 60-2 dents ayant à sa périphérie 60 dents dont deux sont imaginaires, c'est-à-dire qu'elles ne sont effectivement pas réalisées et laissent un intervalle, pour un moteur à combustion interne à 12 cylindres on obtient ainsi pour le cycle de travail d'un cylindre, dix dents (2*60
dents/12 cylindres = 10).
Comme grandeur caractéristique on utilise, dans le procédé de l'invention, la différence ou le rapport entre
la première et la seconde surface dans la première et la se-
conde moitié du cycle de travail. Dans l'exemple ci-dessus, la première moitié du cycle de travail correspond ainsi à cinq dents de la roue phonique et la seconde moitié du cycle de travail, aux cinq dents suivantes. Partant de la première
dent de la roue phonique, la première moitié du cycle de tra-
vail comprend ainsi les dents 1 à 5 et la seconde moitié les dents 6 à 10. Le cycle de travail peut commencer à une dent
quelconque parmi les dix dents de la roue phonique. La pre-
mière surface et la seconde surface peuvent représenter un intervalle quelconque à l'intérieur des cinq dents de la roue phonique. Mais il est important qu'en définissant la mesure du couple réel pour tous les cycles de travail, on utilise
les mêmes intervalles pour la première et la seconde surface.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention la première surface est toute la surface comprise entre la courbe de vitesse de rotation de la première moitié du cycle de travail et la vitesse de rotation moyenne. La première surface se détermine ainsi dans l'intervalle complet de la moitié du cycle de travail. Dans l'exemple ci- dessus, l'intervalle dans lequel on détermine la première surface correspond à toutes les cinq dents de la première moitié du
cycle de travail.
Selon un autre mode de réalisation préférentiel de l'invention la première surface est la surface comprise entre la courbe de vitesse de rotation de la première moitié du cycle de travail et la vitesse de rotation moyenne dans un intervalle. L'intervalle peut avoir une taille quelconque à
l'intérieur de la moitié respective du cycle.
De même, selon un autre mode de réalisation pré-
férentiel de l'invention la seconde surface est toute la sur-
face comprise entre la courbe de vitesse de rotation de la seconde moitié du cycle de travail et la vitesse de rotation moyenne. Dans les mêmes conditions, selon un autre mode de réalisation préférentiel de l'invention la seconde surface
est la surface comprise entre la courbe de vitesse de rota-
tion dans la seconde moitié du cycle de travail et la vitesse
de rotation moyenne dans un intervalle.
Comme autre solution du problème selon la pré-
sente invention, on détermine une première valeur extrême de la vitesse de rotation maximale dans un cycle de travail d'un
cylindre du moteur à combustion interne, on détermine une se-
conde valeur extrême de la vitesse de rotation minimale dans
le cycle de travail, à partir de la différence entre la pre-
mière valeur extrême et de la seconde valeur extrême ou du rapport entre la première valeur extrême et la seconde valeur extrême, on détermine une mesure du couple réel, et à partir
de la mesure du couple réel on détermine le couple réel four-
ni par le moteur à combustion interne.
Enfin, comme autre solution selon l'invention, à partir de la courbe de vitesse de rotation dans un cycle de travail d'un cylindre du moteur, on détermine la vitesse de rotation moyenne, on détermine une première valeur extrême de la vitesse de rotation maximale dans le cycle de travail, on
détermine une seconde valeur extrême de la vitesse de rota-
tion minimale dans le cycle de travail, à partir de la diffé-
rence entre l'une des valeurs extrêmes et la vitesse de
rotation moyenne ou à partir du rapport entre l'une des va-
leurs extrêmes et la vitesse de rotation moyenne, on déter-
mine une mesure du couple réel et, à partir de la mesure du couple réel, on détermine le couple réel effectivement fourni
par le moteur à combustion interne.
Selon les deux solutions du problème, on
n'utilise pas les surfaces de la courbe de vitesse de rota-
tion, mais les valeurs extrêmes de la courbe dans un cycle de
travail, pour déterminer le couple réel d'un moteur à combus-
tion interne. Les valeurs extrêmes de la courbe de vitesse de
rotation permettent, de manière simple, une détermination ra-
pide et précise du couple réel.
Selon un autre mode de réalisation préférentiel de l'invention, avant d'exploiter la vitesse de rotation, on corrige la courbe de vitesse de rotation (n) vis-à-vis des grandeurs d'influence connues, notamment vis-àvis des masses oscillantes. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le couple réel fourni par le moteur à combustion interne est le
produit de la mesure du couple réel par une courbe caracté-
ristique dépendant de la vitesse de rotation et additionné
d'une valeur de dérive dépendant de la vitesse de rotation.
De façon avantageuse, la courbe caractéristique dépendant de la vitesse de rotation se détermine, avant de déterminer le couple réel fourni par le moteur à combustion interne, à partir du quotient d'un couple réel effectivement fourni par le moteur et de la mesure obtenue du couple réel
pour différentes vitesses de rotation d'un moteur à combus-
tion interne ayant des tolérances aussi réduites que possi-
ble. Par la résolution d'un système d'équations linéaires correspondant à deux points de mesure pour chaque vitesse de rotation on obtient ainsi la courbe caractéristique dépendant de la vitesse de rotation, à partir de l'équation suivante: k_p(n) = (M - décalage (n)) / A, (2) Dans cette équation k_p(n) est la caractéristique dépendant de la vitesse de rotation, M est le couple réel
fourni par le moteur à combustion interne, et A la valeur ob-
tenue pour le couple réel appliqué par le moteur à combustion
interne. On fait ainsi fonctionner un moteur à combustion in-
terne par simulation à différentes vitesses de rotation. Le couple réel fourni effectivement par le moteur à combustion interne est mesuré et le résultat de la mesure est divisé par le couple réel. Le résultat de cette division correspond à la courbe caractéristique qui dépend de la vitesse de rotation à
laquelle le moteur vient de fonctionner.
La caractéristique dépendant de la vitesse de ro-
tation s'obtient avant d'exécuter le procédé de détermination du couple réel fourni par le moteur à combustion interne et
cette caractéristique est mémorisée de manière appropriée.
Pendant la détermination du couple réel, on peut utiliser cette caractéristique mise en mémoire. La détermination de la caractéristique dépendant de la vitesse de rotation doit être
faite pour chaque type de moteur à combustion interne. La ca-
ractéristique obtenue peut alors s'utiliser pour tous les mo-
teurs à combustion interne de cette série.
Il est également envisageable d'obtenir par simu-
lation la caractéristique dépendant de la vitesse de rotation
et le décalage dépendant de la vitesse de rotation (déca-
lage). De manière préférentielle, on détermine de façon empi-
rique la caractéristique dépendant de la vitesse de rotation et/ou le décalage dépendant de la vitesse de rotation, en
utilisant un banc d'essai. Avec un banc d'essai on peut obte-
nir des résultats de mesure d'une part réalistes et d'autre
part proches de la pratique, du fait que l'on tient compte également de facteurs qui n'interviennent pas usuellement dans une simulation. De plus, sur un banc d'essai on peut ré-
duire les facteurs perturbateurs agissant sur le moteur à combustion interne et notamment les tolérances, ou l'on peut
compenser leur effet sur les résultats de mesure.
Selon un autre développement avantageux de l'invention, les tolérances du moteur à combustion interne
passent également dans la détermination du couple réel fourni par le moteur.
Suivant cette caractéristique le couple réel fourni par le moteur est la somme de la mesure du couple réel
et d'une valeur de compensation dépendant des tolérances, di-
visée par la vitesse de rotation, multipliée par la caracté-
ristique dépendant de la vitesse de rotation et, finalement, on additionne à la valeur de dérive dépendant de la vitesse
de rotation.
Les opérations correspondent à l'équation sui-
vante: Mréel = k p(n) * (Y_T / n + A) + Décalage(n) (3) Suivant une autre caractéristique avantageuse la valeur de compensation dépendant des tolérances se compose de
la différence filtrée dans un filtre passe-bas, entre le cou-
ple réel et le couple de consigne, multipliée par la vitesse
de rotation et divisée par la courbe caractéristique dépen-
dant de la vitesse de rotation.
La valeur de compensation dépendant des toléran-
ces résulte de l'équation suivante: YT = filtre passe-bas {(M_réel M_cons) * n / k_p(n)} (4) formule dans laquelle Mréel est le couple réel, Mcons est
le couple de consigne, (n) la vitesse de rotation du vilebre-
quin et kp(n) la caractéristique dépendant de la vitesse de
rotation. Pour le couple réel, on peut prendre soit celui dé-
coulant de l'équation 1 soit celui découlant de l'équation 3,
ou encore le couple réel corrigé selon l'équation 5. La va-
leur de compensation dépendant des tolérances doit être obte-
nue séparément pour chaque moteur à combustion interne. On peut le faire après la fabrication du moteur (installation de la commande dans le moteur à combustion interne) ou avant
chaque mise en route du moteur (calibrage de la nouvelle com-
mande du moteur à combustion interne) ou lors d'une inspec-
tion du moteur pour un point de fonctionnement déterminé.
Selon un mode de réalisation préférentiel, on dé-
termine la valeur de compensation dépendant des tolérances
pendant le fonctionnement du moteur. Cela permet à la com-
mande du moteur de s'adapter également à un signal d'entrée variant lentement, c'est-à-dire de s'adapter en permanence à la mesure du couple réel et de corriger le signal de sortie
qui correspond au couple réel fourni par le moteur, Mréel.
La valeur de compensation dépendant des toléran-
ces est adaptée avec une constante de temps importante dans certaines plages de fonctionnement. Pour cela, on soumet la valeur de compensation à un filtre passe-bas. Du fait de la
constante de temps importante, les variations rapides du si-
gnal d'entrée n'entrent pas dans le calcul de la valeur de compensation ou entrent seulement de manière très limitée. En particulier, les variations lentes du signal d'entrée passent
dans le calcul de la valeur de compensation. De telles varia-
tions lentes ont pour origine les tolérances du moteur à com-
bustion interne, les phénomènes de vieillissement (compres-
sion réduite, frottement plus faible) ou des déformations
liées à la température du moteur à combustion interne.
De manière avantageuse, on détermine la valeur de
compensation dépendant des tolérances, en utilisant une vi-
tesse de rotation élevée. Pour de telles vitesses de rotation
élevées, situées dans la plage des vitesses de rotation supé-
rieures du moteur, les tolérances des dents comme par exemple les dimensions des dents ou la pente des flancs des dents de la roue phonique fixée au vilebrequin, peuvent se corriger d'une manière particulièrement bonne. Comme les durées des variations du signal d'entrée sont très faibles à cause des tolérances de dents aux vitesses de rotation élevées, du fait du filtrage passe-bas, ces variations n'ont pas d'influence ou n'ont seulement qu'une influence très faible sur la valeur
de compensation dépendant des tolérances.
La caractéristique dépendant de la vitesse de ro- tation a été obtenue pour une certaine charge de gaz dans un cylindre. Pour déterminer le couple réel pour des moteurs à mélange pauvre, on corrige la caractéristique dépendant de la vitesse de rotation, de préférence pour une charge de
gaz = 0. Pour cela, selon un autre mode de réalisation préfé-
rentiel de l'invention, la caractéristique dépendant de la vitesse de rotation et le décalage indépendant de la vitesse de rotation sont déterminés avec un étranglement constant du moteur à combustion interne, et le couple réel obtenu est multiplié par la différence avec la valeur actuelle et est corrigé par un coefficient de proportionnalité
Cette opération se décrit par l'équation sui-
vante: M réel' = k_p(n) * (A + Y_T/n) + Décalage(n) - y_p*p, (5) Dans cette équation M réel' est le couple réel, corrigé, A est la mesure du couple réel, (n) la vitesse de rotation du vilebrequin, k_p(n) la caractéristique dépendant
de la vitesse de rotation, y_p un coefficient de proportion-
nalité et (p) la charge de gaz dans le cylindre. Le coeffi-
cient de proportionnalité est défini en un point de fonctionnement à vitesse de rotation et couple déterminés, et
avec au moins deux charges différentes de gaz dans le cylin-
dre pour des moteurs fonctionnent avec un mélange pauvre. La charge de gaz dans le cylindre est également mesurée par exemple par un capteur de pression dans la tubulure d'aspiration. La présente invention sera décrite ci-après de
manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation pré-
férentiel représenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un ordinogramme du procédé de l'invention pour un mode de réalisation préférentiel, - la figure 2 montre la courbe de vitesse de rotation pour un cycle de travail d'un cylindre du moteur à combustion interne,
- la figure 3 montre également une courbe de vitesse de ro-
tation d'un cycle de travail d'un cylindre d'un moteur à combustion interne, et - la figure 4 montre une autre courbe de vitesse de rotation
pour un cycle de travail d'un cylindre du moteur à combus-
tion interne.
Le procédé représenté par l'ordinogramme de la figure 1, permet de déterminer le couple réel Mréel fourni par un moteur à combustion interne, par l'exploitation de l'évolution de la vitesse de rotation (n) du vilebrequin du moteur.
Pour saisir la vitesse de rotation (n) du vile-
brequin du moteur, le vilebrequin porte une roue phonique mu-
nie de repères. Dans le présent exemple de réalisation, la roue phonique est une roue dentée et les repères sont les dents à la périphérie de la roue. Les dents sont détectées par un capteur inductif fixe. On pourrait toutefois envisager
de détecter les dents d'une autre manière. Lors de la rota-
tion du vilebrequin et de la roue phonique dentée, des impul-
sions de tension sont induites par le passage des dents du capteur.
On mesure les intervalles dans le temps des im-
pulsions de tension ou des dents de la roue phonique, c'est-
à-dire les durées des dents tz (voir bloc 1 à la figure 1).
En prenant l'inverse du produit de l'ensemble des dents (Z) de la roue dentée phonique et des durées de dents mesurées
tz, on définit la courbe de vitesse de rotation (n) du vile-
brequin dans le bloc 2. Dans le bloc 2, on définit ainsi suc-
cessivement, pour toutes les durées de dents tz, la courbe de vitesse de rotation (n) selon la relation: n = 1 / (Z * tz) (6) A partir de la courbe de vitesse de rotation (n), le bloc 3 donne une mesure A du couple réel Mréel fourni par le moteur à combustion interne. Au lieu de déterminer tout d'abord la vitesse de rotation (n) à partir des durées de dents tz, on peut également déterminer directement la mesure
A à partir de la courbe des durées de dents tz. Pour les ex-
plications données ci-après, on suppose que la mesure A se
déduit de la vitesse de rotation (n).
L'invention propose différents procédés pour dé-
terminer la mesure A à partir de la vitesse de rotation (n).
On trace tout d'abord la courbe de vitesse de rotation (n) en fonction des dents (z) de la roue phonique (trait plein aux
figures 2, 3, 4). A partir de la courbe de la vitesse de ro-
tation (n) au cours d'un cycle de travail d'un cylindre du
moteur à combustion interne, on détermine la vitesse de rota-
tion moyenne n (courbe en trait interrompu aux figures 2, 3, 4). Au cours d'une double rotation du vilebrequin, chacun des cylindres du moteur exécute un cycle de travail. Le nombre de dents z_cycle de la roue phonique, qui correspond à un cycle de travail d'un cylindre, s'obtient par l'équation suivante: z_cycle = 2 * Z / cyl. (7) Dans cette équation Z représente le nombre total
des dents de la roue phonique.
Si l'on utilise une roue phonique à 60-2 dents,
qui comporte à sa périphérie 60 dents avec deux dents imagi-
naires c'est-à-dire deux dents qui ne sont effectivement pas réalisées et laissent subsister un intervalle, on aura alors, pour un moteur à combustion interne à 12 cylindres, un cycle actif d'un cylindre comprenant dix dents z_cycle (2*60
dents/12 cylindres = 10).
Au cours d'un cycle de travail, la vitesse de ro-
tation (n) aura un tracé sensiblement sinusoïdal avec une partie de sa courbe au-dessus de la vitesse de rotation
moyenne n et une partie en dessous de cette vitesse de rota-
tion moyenne n_. Le tracé sinusoïdal de la vitesse de rota-
tion provient du fait, que pendant les phases de compression des cylindres, le moteur exerce une force dans le sens de la réduction de la vitesse de rotation et, pendant les phases d'expansion, il exerce une force favorisant la rotation par
l'intermédiaire des pistons sur le vilebrequin.
Selon un premier procédé, pour déterminer la me-
sure A du couple réel Mréel (voir figures 2 et 3) on déter-
mine une première surface F1 comprise entre la courbe de vitesse de rotation (n) dans la première moitié du cycle de
travail et la vitesse de rotation moyenne n_. De même, on dé-
termine une seconde surface F2 entre la courbe de vitesse de rotation (n) dans la seconde moitié du cycle de travail, et la vitesse de rotation moyenne n_. Dans le présent exemple de
réalisation, la première moitié du cycle de travail corres-
pond aux dents 1-5 et la seconde moitié du cycle de travail
aux dents 6-10.
La première surface F1 et la seconde surface F2 peuvent être délimitées par un intervalle quelconque à l'intérieur de la moitié respective du cycle de travail. A la figure 2, la surface F1 et la surface F2 correspondent à toute la surface comprise entre la courbe de la vitesse de rotation (n) dans la première et la seconde moitié du cycle
de travail, et la vitesse de rotation moyenne n_.
Au contraire, à la figure 3, les surfaces F1 et
* F2 ont la surface comprise entre la courbe de vitesse de ro-
tation (n) de la première et de la seconde moitié du cycle de
travail, et la vitesse de rotation moyenne n dans un inter-
valle Il ou I2. Les intervalles Il, I2 peuvent avoir une taille quelconque à l'intérieur des moitiés respectives de la course active. Il est toutefois important qu'en déterminant la mesure A du couple réel M_réel, on utilise des intervalles
de même taille Il, I2 pour tous les cycles de travail.
A partir de la différence entre la première sur-
face F1 et la seconde surface F2, ou du rapport entre la pre-
mière surface F1 et la seconde surface F2, on définit la mesure A du couple réel Mréel. La différence ou le rapport des deux surfaces F1 et F2 est une grandeur caractéristique
de la mesure A pour le couple réel M réel fourni par le mo-
teur à combustion interne.
Selon un autre procédé, pour déterminer la mesure A, on utilise le couple réel Mréel (voir figure 4) qui est déterminé pour une première valeur extrême El de la vitesse de rotation maximale (n) et une seconde valeur extrême E2 de5 la vitesse de rotation minimale (n) dans le cycle de travail d'un cylindre de moteur à combustion interne. Puis, à partir
de la différence entre la première valeur extrême El et la seconde extrême E2, ou du rapport de la première valeur ex- trême à la seconde valeur extrême El/E2, on définit la mesure10 A du couple réel M réel.
Selon un autre procédé, pour déterminer la mesure A pour le couple réel Mréel (figure 4), on procède à une me-
sure du couple réel Mréel à partir de la différence entre l'une des valeurs extrêmes El, E2 et la vitesse de rotation15 moyenne n ou du rapport entre l'une des valeurs extrêmes El,
E2 et la vitesse de rotation moyenne n_.
Dans les blocs 4-7 suivants, on définit le couple réel Mréel à partir de la mesure A du couple réel M_réel fourni par le moteur à combustion interne. Dans le bloc 4, on
forme tout d'abord le couple mesuré M mes, à partir du pro-
duit de la mesure A et d'une caractéristique dépendant de la
vitesse de rotation k_p(n), en appliquant l'équation sui-
vante: Mmes = A * kp(n) + Décalage(n) (8) La caractéristique k_p(n) dépendant de la vitesse de rotation est obtenue de manière empirique en préliminaire à la détermination du couple réel M réel, en appliquant l'équation: k_p(n) = (M - Décalage(n)) / A (9) pour un moteur à combustion interne ayant des tolérances aus-
si réduites que possible. Cette caractéristique est mise en
mémoire. Le moteur à combustion interne est installé de pré-
férence sur un banc d'essai pour fonctionner et fournir un couple réel M à différentes vitesses de rotation (n). Pendant que l'on détermine le couple réel Mréel, on peut accéder à la caractéristique k_p(n) mémorisée. La détermination de la caractéristique k_p(n) dépendant de la vitesse de rotation est une opération qu'il faut faire pour chaque type de moteur5 à combustion interne. La courbe caractéristique k_p(n) obte- nue peut alors s'utiliser pour tous les moteurs à combustion interne de cette série. La caractéristique k_p(n) dépendant de la vitesse de rotation a été obtenue pour une certaine charge de gaz dans un cylindre. Pour déterminer le couple réel M_réel pour des moteurs à mélange pauvre, on corrige la caractéristique
kp(n) dépendant de la vitesse de rotation pour un remplis-
sage de gaz = 0. L'équation pour déterminer le couple réel corrigé M_réel avec une caractéristique k_p(n) dépendant de la vitesse de rotation et corrigé pour une charge de gaz = 0, est la suivante: M_réel' = k_p(n) * (A + Y_T/n) + Décalage(n) - y_p*p, (10) dans cette formule, M réel' est le couple réel corrigé;A est la mesure du couple réel; (n) est la vitesse de rotation du vilebrequin, k_p(n) est la caractéristique indépendante de la
vitesse de rotation, y_p est un coefficient de proportionna-
lité, et (p) représente la charge de gaz dans le cylindre. La charge de gaz (p) dans le cylindre se mesure par exemple à l'aide d'un capteur de pression dans la tubulure
d'aspiration. Le coefficient de proportionnalité y_p est dé-
fini en un certain point de fonctionnement à vitesse de rota-
tion (n) définie et couple M défini, et à partir d'au moins deux charges de gaz différentes pl, p2 dans le cylindre pour des moteurs alimentés par un mélange pauvre, par la formule: y_p = (A1 - A2) / (pl - p2) (11) La caractéristique k_p(n) dépendant de la vitesse
de rotation et le décalage dépendant de la vitesse de rota-
tion Décalage(n), sont corrigés par substitution par A' = A -
y_p * p dans la formule A = k_p(n) + Décalage(n).
Dans le présent exemple de réalisation, le couple
mesuré M_mes représente une valeur intermédiaire pour déter-
miner le couple réel Mréel effectivement fourni par le mo-
teur à combustion interne. Le couple mesuré Mmes est toutefois déjà assez précis pour être utilisé comme couple réel Mréel appliqué par le moteur à combustion interne (M_réel = M mes). Dans le présent exemple de réalisation, le couple mesuré Mmes est soumis à une correction de déviation liée aux tolérances du moteur à combustion interne avant d'être fourni comme couple réel M réel. Cette correction n'est pas nécessaire si la caractéristique est appliquée au
présent moteur à combustion interne.
Pour corriger les déviations liées aux tolérances du moteur à combustion interne, on détermine le couple réel M réel appliqué par le moteur à combustion interne dans le bloc 5 en appliquant l'équation suivante: Mréel = M mes + Y T / n (12)
Dans cette équation, YT est une valeur de compensation dé-
pendant des tolérances.
La valeur de compensation Y_T dépendant des tolé-
rances est obtenue dans le bloc 6 selon l'équation suivante: Y = Mréel M_cons) * n / k_p(n) (13)
et dans le bloc 7 à partir d'un filtrage passe-bas de la va-
leur intermédiaire Y, Y T = filtre passe-bas {Y} (14)
Dans ces formules Mcons est le couple de consi-
gne du moteur à combustion interne. La valeur de compensation Y_T dépendant des tolérances doit être définie pour chaque moteur à combustion interne pris séparément. Cela se fait de préférence pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne. De cette manière, on peut compenser en particulier les coefficients perturbateurs conduisant à une variation trop lente du signal d'entrée, c'est-à-dire de la mesure A du
couple réel Mréel.
La valeur de compensation YT dépendant des tolé-
rances est adaptée, dans certaines plages de fonctionnement du moteur à combustion interne, avec une grande constante de
temps. Pour cela, on effectue un filtrage passe-bas de la va-
leur intermédiaire (Y). Du fait du filtrage passe-bas, des
variations rapides du signal d'entrée c'est-à-dire de la me-
sure A pour le couple réel M_réel, n'interviennent pas ou in-
terviennent de manière très limitée dans le calcul de la valeur de compensation Y T.
La valeur de compensation Y_T dépendant des tolé-
rances se détermine de préférence à une vitesse de rotation élevée (n). Aux vitesses de rotation élevées (n), on peut
bien corriger les tolérances des dents (par exemple les di-
mensions, la pente de leurs flancs) de la roue phonique fixée au vilebrequin. Comme le temps nécessaire à la variation du signal d'entrée du fait des tolérances des dents est très
faible aux vitesses de rotation élevées (n), du fait du fil-
trage par un filtre passe-bas, ces variations n'ont que fai-
blement d'importance, voire aucune importance, pour la valeur
de compensation YT dépendant des tolérances.
Claims (14)
1 ) Procédé pour déterminer le couple réel (M_réel) fourni par un moteur à combustion interne, par exploitation de la courbe de vitesse de rotation (n) du vilebrequin du moteur, caractérisé en ce qu'
à partir de la courbe de vitesse de rotation (n) dans un cy-
cle de travail d'un cylindre du moteur à combustion interne, on détermine la vitesse de rotation moyenne (n_), - on détermine une première surface (Fl) comprise entre la courbe de vitesse de rotation (n) dans la première moitié du cycle de travail et la vitesse de rotation moyenne (n_), - on détermine une seconde surface (F2) comprise entre la courbe de vitesse de rotation (n) de la seconde moitié du cycle de travail et la vitesse de rotation moyenne (n_), - à partir de la différence entre la première surface (Fl)
et la seconde surface (F2), ou du rapport entre la pre-
mière surface (Fl) et la seconde surface (F2), on déter-
mine une mesure (A) du couple réel (Mréel) et,
- à partir de la mesure (A) du couple réel (Mréel), on dé-
termine le couple réel (Mréel) fourni par le moteur à
combustion interne.
2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première surface (Fl) est toute la surface comprise entre la courbe de vitesse de rotation (n) dans la première moitié
du cycle de travail et la vitesse de rotation moyenne (n_).
3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première surface (Fl) est la surface comprise entre la courbe de vitesse de rotation (n) dans la première moitié du cycle de travail et la vitesse de rotation moyenne (n_) dans
un intervalle (Il, I2).
4 ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que la seconde surface (F2) est toute la surface comprise entre la courbe de vitesse de rotation (n) dans la seconde moitié
du cycle de travail et la vitesse de rotation moyenne (n_).
5 ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que la seconde surface (F2) est la surface comprise entre la courbe de vitesse de rotation (n) dans la seconde moitié du cycle de travail et la vitesse de rotation moyenne (n_) dans
un intervalle (Il, I2).
6 ) Procédé pour déterminer le couple réel (M_réel) appliqué par un moteur à combustion interne, par exploitation de la courbe de vitesse de rotation (n) du vilebrequin du moteur, caractérisé en ce qu'
- on détermine une première valeur extrême (El) de la vi-
tesse de rotation maximale (n) dans un cycle de travail d'un cylindre du moteur à combustion interne, - on détermine une seconde valeur extrême (E2) de la vitesse de rotation minimale (n) dans le cycle de travail, - à partir de la différence entre la première valeur extrême
(El) et la seconde valeur extrême (E2), ou du rapport en-
tre la première valeur extrême (El) et la seconde valeur extrême (E2), on détermine une mesure (A) du couple réel (M_réel) et,
- à partir de la mesure (A) du couple réel (M_réel), on dé-
termine le couple réel (M réel) fourni par le moteur à
combustion interne.
7 ) Procédé pour déterminer le couple réel (M_réel) fourni par un moteur à combustion interne, par exploitation de la courbe de vitesse de rotation (n) du vilebrequin du moteur, caractérisé en ce qu' - à partir de la courbe de vitesse de rotation (n) dans un cycle de travail d'un cylindre du moteur, on détermine la vitesse de rotation moyenne (n_),
- on détermine une première valeur extrême (El) de la vi-
tesse de rotation maximale (n) dans le cycle de travail, - on détermine une seconde valeur extrême (E2) de la vitesse de rotation minimale (n) dans le cycle de travail, - à partir de la différence entre l'une des valeurs extrêmes
(El, E2) et la vitesse de rotation moyenne (n_) ou à par-
tir du rapport entre l'une des valeurs extrême (El, E2) et
la vitesse de rotation moyenne (n_), on détermine une me-
sure (A) du couple réel (M_réel) et,
- à partir de la mesure (A) du couple réel (Mréel), on dé-
termine le couple réel (Mréel) effectivement fourni par
le moteur à combustion interne.
8 ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce qu' avant d'exploiter la vitesse de rotation, on corrige la courbe de vitesse de rotation (n) vis-à-vis de grandeurs
d'influence connues, notamment vis-à-vis des masses oscillan-
tes.
9 ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 8,
caractérisé en ce qu'
le couple réel (M_réel) fourni par le moteur à combustion in-
terne est le produit de la mesure (A) du couple réel (M_réel)
par une courbe caractéristique (k_p(n)) dépendant de la vi-
tesse de rotation et additionnée d'une valeur de dérive (Dé-
calage(n)) dépendant de la vitesse de rotation (équation 1).
) Procédé selon l'une des revendications 1 à 9,
caractérisé en ce qu'
avant l'exécution du procédé, on détermine la courbe caracté-
ristique dépendant de la vitesse de rotation (k_p(n)) selon l'équation k_p(n) = (M - Décalage(n)) / A
avec un moteur à combustion interne ayant des tolérances aus-
si faibles que possible, pour un certain couple réel (M) ap-
pliqué par le moteur à combustion interne et pour différentes
vitesses de rotation (n) (équation 2).
11 ) Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que
la caractéristique (k_p(n)) dépendant de la vitesse de rota-
tion et/ou la valeur de décalage dépendant de la vitesse de rotation (Décalage(n)) se déterminent de manière empirique
sur un banc d'essai de moteur.
12 ) Procédé selon l'une des revendications 9 à 11,
caractérisé en ce que le couple réel (M_réel) fourni par le moteur est la somme de
la mesure (A) du couple réel (Mréel) et d'une valeur de com-
pensation (y_T) dépendant des tolérances, divisée par la vi-
tesse de rotation (n) et multipliée par la caractéristique dépendant de la vitesse de rotation (k_p(n)) et, finalement, on additionne à la valeur de dérive dépendant de la vitesse
de rotation (l'équation 3).
13 ) Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la valeur de compensation dépendant des tolérances (yT) se compose de la différence, filtrée dans un filtre passe-bas, entre le couple réel (Mréel) et le couple de consigne
(M_cons), multipliée par la vitesse de rotation (n) et divi-
sée par la courbe caractéristique dépendant de la vitesse de
rotation (k_p(n)) (équation 4).
14 ) Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu' on détermine la valeur de compensation (y_T) dépendant des
tolérances, pour une vitesse de rotation élevée (n).
) Procédé selon l'une des revendications 12 ou 13,
caractérisé en ce que la valeur de compensation (y_T) dépendant des tolérances est
obtenue pendant le fonctionnement du moteur à combustion in-
terne.
16 ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 15,
caractérisé en ce que la caractéristique dépendant de la vitesse de rotation (k_p(n)) et le décalage indépendant de la vitesse de rotation (Décalage(n)), sont déterminés avec un étranglement constant
du moteur à combustion interne, et le couple réel obte-
nu(M_réel) est multiplié par la différence avec la valeur ac-
tuelle et est corrigé par un coefficient de proportionnalité
(équation 5).
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Effective date: 20070430 |