FR2838683A1 - Procede et dispositif pour commander le groupe propulseur d'un vehicule - Google Patents

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Abstract

L'invention propose un procédé et un dispositif (10) pour commander le groupe propulseur (1) d'un véhicule (5) permettant au conducteur de celui-ci de définir une grandeur allouée de consommation de carburant qui est effectivement respectée par le véhicule (5). Selon le procédé, un point de fonctionnement du groupe propulseur (1) est sélectionné en fonction de la grandeur allouée de consommation de carburant.

Description

pour le(s) coussin(s) gonflable(s).
-: Domaine de ['invention L'invention a pour objets un procede et un dispositif pour
commander le groupe propulseur d'un vehicule.
Etat de la technique Dans les vehicules automobiles, il est usuel de donner au conducteur par un moyen indicateur approprie, ['information indiquant comment son modele actuel de conduite agit sur la consommation de carburant. Pour cela, est indiquee soit la consommation instantanee, o par exemple en litres par cent kilometres, soit une valeur correspondante de la consommation etablie pendant un certain temps ecoule dans le passe. La consommation instantanee represente effectivement pour une circulation a vitesse constante un bon fil conducteur, mais pendant les processus dynamiques, les valeurs indiquees ne permettent pas de deduire la consommation effective. Ces valeurs peuvent etre par exemple tres elevees lors d'une acceleration a partir de l'arret du vehicule ou meme souvent sortir de la plage de mesure. La consommation indiquee ne permet pas de deduire la consommation actuelle, car la valeur indiquee
se rapporte au passe.
On connait aussi des dispositifs qui, dans des vehicules dont la bote de vitesses est a commande manuelle ou partiellement automatisee, suggerent au conducteur de selectionner un rapport plus favorable a la consommation. De tels dispositifs, qui assistent le conducteur dans le choix d'un rapport ou d'un point de fonctionnement plus favorable vent effectivement avantageux, mais ne permettent pas d'apprecier quantitativement queues economies vent effectivement
realisees par les mesures proposees.
Avantages de ['invention Le procede et le dispositif selon ['invention, servant a commander le groupe propulseur d'un vehicule, ont l'avantage d'assurer la selection d'un point de fonctionnement du groupe propulseur en fonction d'une grandeur allouee de consommation de carburant, donnee a l'avance. De cette maniere, on peut prevoir la consommation de carburant
qui sera effectivement respectee par le groupe propulseur du vehicule.
Ainsi le conducteur se trouve lib ere d 'ob server de s indicateurs relativement imprecis ou apportant peu d'informations et de respecter, pendant tout le trajet, la discipline de ne pas depasser, par son
comportement de conduite, la consommation de carburant indiquee.
Les mesures indiquees dans les revendications secondaires
permettent de developper et d'ameliorer avantageusement le procede et le dispositif de commande du groupe propulseur d'un vehicule, definis dans
les revendications independantes.
Par exemple, il est prevu au moins un premier etat de fonctionnement du groupe propulseur, dans loquel le point de fonctionnement est selectionne de maniere que la grandeur allouee de o consommation de carburant ntest pas depassee et il est prevu au moins un deuxieme etat de fonctionnement dans lequel le point de fonctionnement du groupe propulseur est selectionne de maniere que la
consommation de carburant est inferieure a la grandeur allouee.
I1 est particulierement avantageux de choisir le point de fonctionnement du groupe propulseur de maniere que la grandeur allouee de consommation de carburant ne soit pas, en moyenne dans le temps, depassee. De cette maniere, le conducteur a la possibilite, dans certaines conditions de circulation de creer un depassement momentane de cette grandeur allouee, cette surconsommation pendant un court moment etant compensee dans d'autres situations de circulation, par une consommation inferieure a la grandeur allouee. De cette maniere, vent pris en compte des sonhaits opposes, d'une part celui d'economiser des couts et du
carburant, d'autre part celui de pouvoir avoir une conduite dynamique.
I1 est particulierement avantageux que la grandeur allouee de consommation de carburant soit deduite d'une donnee concernant le prix du carburant consomme par rapport a la distance parcourue. Dans ce cas, le point de fonctionnement du groupe propulseur peut etre choisi
de maniere a respecter le cout de carburant defini a l'avance.
Avantageusement, le point de fonctionnement est regle par la vitesse du moteur et par un couple que doit delivrer le groupe propulseur. En plus des moyens pour selectionner un point de fonctionnement du groupe propulseur en fonction d'une grandeur allouee de consommation de carburant, le dispositif selon ['invention comporte 3s d'autres moyens pour recevoir la grandeur allouee de consommation de carburant pour recevoir une donnee de cout du carburant par distance parcourue et pour la convertir en grandeur allouee de consommation de carburant Dessins Des exemples de realisation de ['invention vent representes
par le dessin annexe et decrits en detail ci-apres.
- la figure 1 est un schema fonctionnel d'une premiere forme de realisation comportant un dispositif de commande du groupe propulseur d'un vehicule, - la figure 2 est un ordinogramme decrivant le procede selon ['invention, - la figure 3 est un diagramme representant la consommation specifique en fonction d'un point de fonctionnement du groupe propulseur, o - la figure 4 est un diagramme representant la consommation specifique et la puissance en fonction du point de travail, - la figure 5 est un diagramme representant le rendement du groupe propulseur en fonction de la vitesse du vehicule, - la figure 6 est un diagramme representant la consommation minimale i5 pour differentes puissances du moteur, - la figure 7 est un schema fonctionnel d'une seconde forme de realisation du dispositif selon ['invention, servant a commander le groupe propulseur d'un vehicule
Description des exemples de realisation
A la figure 1, 5 designe un vehicule qui comprend un groupe propulseur 1, commande par un dispositif 10 du vehicule 5. Par la suite, le dispositif 10 est pour cela appele unite de commande, Cette unite regle, pour chaque etat de fonctionnement du groupe propulseur 1 un point de fonctionnement en fonction de grandeurs allouees. De telles grandeurs comprennent par exemple un couple desire par le conducteur, qui peut etre deduit de la position de la pedale des gaz. D'autres grandeurs allouees, qui dehmissent a l'avance le couple que doit fournir le groupe motopropulseur 1, peuvent par exemple etre definies a l'avance, par exemple par une regulation antipatinage non figuree, par un systeme antiblocage ou similaire. A la figure 1 est represente un bloc 25 qui en suppleance, pour ltensemble des sources possibles de predefnition du couple, definit a l'avance le couple de consigne que doit fournir le groupe propulseur. Ce couple de consigne est recu par des premiers moyens 30 de ['unite de commande 10. Celle-ci comprend de plus des deuxiemes moyens 20, relies a une unite d'entree 35 dont ils recoivent une grandeur allouee de consommation de carburant. Le conducteur du vehicule 5 peut introduire dans ['unite d'entree cette grandeur allouee au moyen d'un clavier ou vocalement. Les premiers moyens 30 et les deuxiemes moyens 20 vent relies a des troisiemes moyens 15 de ['unite de commande 10. Ces troisiemes moyens 15 recOOivent des premiers 30 le couple de consigne alloue et des deuxiemes moyens 20 la grandeur allouee de consommation de carburant. A partir du couple de consigne et s de la grandeur allouee de consommation de carburant et eventuellement d'autres parametres ou grandeurs de fonctionnement du groupe propulseur 1, qui vent envoyes a ['unite de commande 10, comme par exemple la vitesse du vehicule, la pression d'huile, la temperature du moteur ou meme la pression ambiante, les troisiemes moyens 15 o definissent un point de fonctionnement du groupe propulseur 1 et adressent a celui-ci des ordres pour le regler en correspondence avec ce point. A la figure 1, 40 designe un bloc qui figure en suppleance la detection des autres grandeurs eventuelles de fonctionnement. Ce bloc 40 est egalement relic a ['unite de commande 10, comprenant des quatriemes s moyens 45 qui recoivent du bloc 40 les autres parametres de
fonctionnement et eventuellement les envoient aux troisiemes moyens.
Le reglage du point de fonctionnement du groupe propulseur 1 peut etre realise de diverges manieres en utilisant differentes grandeurs de reglage, comme par exemple ['angle d'allumage, le remplissage, le temps d'injection et/ ou des grandeurs similaires. Cela peut etre realise par une coordination appropriee des troisiemes moyens 15. Selon ['invention, on part maintenant du fait que le conducteur du vehicule 5 introduit dans ['unite d'entree 35 la grandeur allouee de consommation de carburant et ainsi definit a l'avance queue consommation maximale de carburant il peut accepter. La selection du point de fonctionnement du groupe propulseur 1 est effectuee par ['unite de commande 10 c'est-a-dire les troisiemes moyens 15 de maniere que la consommation predefinie est aussi respectee effectivement. Pour cela le moteur et egalement la transmission du groupe propulseur 1 vent commandes de maniere appropriee par les troisiemes moyens. Ceux-ci, pour cela, peuvent comporter une commande du moteur et une commande de la transmission. Le procede selon ['invention convient done notamment aux vehicules a transmission automatique continue ou similaire. 3s Du fait de la definition prealable de la consommation de carburant, il peut arriver que les troisiemes moyens 15 selectionnent un point de fonctionnement du groupe propulseur 1 dans lequel la dynamique et la puissance du vehicule 5 vent limitees par rapport a la s dynamique et a la puissance maximales que le groupe propulseur peut
mettre a disposition.
La consommation actuelle de carburant du groupe propulseur 1 et done du vehicule 5 peut etre determinee pour un point de fonctionnement connu du groupe propulseur 1 au moyen d'un champ de caracteristiques de consommation du groupe propulseur 1. Par la suite, on admettra a titre d'exemple que le point de fonctionnement est defini par une vitesse (n) de rotation du moteur et par le couple T que doit delivrer le groupe propulseur 1. A la figure 3, le champ de caracteristiques de io consommation est represente en fonction de la vitesse (n) du moteur et du couple T que doit delivrer le groupe propulseur 1. En abscissas, la vitesse (n) est exprimee en nombre de tours U par minute, et en ordonnees est porte en Nm le couple que doit delivrer le groupe propulseur 1. Dans le champ de caracteristiques de consommation de la figure 3, apparaissent alors des lignes correspondent a une meme consommation specifique Ver en g/kWh. Ainsi, a partir de la vitesse (n) du moteur et du couple T que doit delivrer le groupe propulseur, on peut determiner dans le champ de caracteristiques la consommation specifique de carburant Ver
correspondent a chaque point de fonctionnement.
La puissance actuelle P du moteur, exprimee en kW est donnee par la formule: P = n. T. n/30000 (1) Des lignes de puissance constante P du moteur peuvent, sous la forme d'hyperboles, etre representees superposees au champ des caracteristiques de consommation, comme le montre la figure 4 qui reproduit le champ de caracteristiques de la figure 3 avec en plus des
lignes de puissance P constante en kW.
Avec la densite specifique G du carburant, en g/l, et la vitesse du vehicule V en km/in, la consommation totale Ver_ges en 1/(100 km) s'exprime par la relation: Ver_ges = P À Ver À 100/(D x V) (2) Pour des parcours a vitesse constante, effectues en terrain horizontal plan, on peut, en simplifiant, etablir entre la puissance P du moteur et la vitesse V du vehicule, etablir la relation suivante: P = Fw À V À Eta/3600 (3) Avec: Fw = Broll À m À g + 0,0386 À Bluft À cw À A À V À V (4) Dans laquelle: Fw est la resistance a l'avancement en N Eta le rendement du groupe propulseur 1 Broll le facteur correctif exprimant la resistance au roulement s m la masse du vehicule en kg g la gravite terrestre en m/s2 Bluft la densite de l'air en kg/m3 cw le facteur correctif exprimant la resistance de l'air A la section frontale du vehicule 5 en m2 to Le rendement Eta du groupe propulseur 1 peut etre donne simplement en fonction de la vitesse du vehicule V par le diagramme de la figure 5 par exemple, avec en abscisses la vitesse V en km/in et en ordonnees le rendement Eta du groupe propulseur 1. Dans ltexemple de la figure 5, on volt que le maximum du rendement Eta se trouve dans la zone des 9O km/in et atteint environ 0,9. Ainsi, a chaque vitesse V du vehicule et dans les conditions donnees, c'est-a-dire une circulation a plat et a vitesse constante, peut etre as s ociee une con sommation minimale de carburant, e n chois is sant le point de fonctionnement du groupe propulseur dans loquel la consommation specifique de carburant Ver est la plus basse pour la
puissance P du moteur necessaire.
Le tableau 1 suivant est un exemple de consommation minimale de carburant en fonction de la vitesse V du vehicule:
Tableau 1
2s Vitesse du vehicule en 10 60 80 95 115 130 210 C;onsommation de 30, CC 6,9 5,9 6,1 7,3 9,0 19,7 carburant en l/(100 km) Les lignes de consommation minimale, correspondent a differentes puissances de moteur P. vent representees a la figure 6, superposees au champ de caracteristiques de la figure 3. A la figure 6, on retrouve les lignes de consommation specifiques constantes Ver des figures 3 et 4, et les lignes de puissance constante P du moteur de la figure 4. En plus, a la figure 6, est representee la ligne de consommation
minimale pour les differentes puissances du moteur, referencee 50.
Comme decrit, les troisiemes moyens 15 selectionnent selon ['invention un point de fonctionnement du groupe propulseur 1 en fonction de la grandeur allouee de consommation de courant. Il va etre indique maintenant plusieurs possibilites de selection de ce point de fonctionnement en fonction de la grandeur allouee. Une premiere possibilite est representee par l'ordinogramme de la fgure 2. Au premier point 100 du programme, les deuxiemes moyens recOoivent dans ['unite de commande la valeur allouee pour la consommation de carburant, qui est alors transmise aux troisiemes moyens 15. On passe ensuite au point 105 o du programme, ou les quatriemes moyens 45 recoivent du bloc 40, en tent que parametre de fonctionnement, la vitesse actuelle V du vehicule 5 et la transmettent egalement aux troisiemes moyens 15. On passe ensuite au point 110 du programme, ou les troisiemes moyens 15 selectionnent, pour la vitesse V recue le point de fonctionnement presentant la consommation specifque minimale a ['aide du champ de caracteristiques de la figure 6 qui peut etre mis en memoire dans les troisiemes moyens. Dans le cas special de circulation a plat et a vitesse constante V, le point de fonctionnement a consommation minimale peut etre extrait aussi du tableau 1, ou d'un tableau plus etendu comportant un plus grand nombre de valeurs de vitesse, ce tableau pouvant egalement etre mis en memoire dans les troisiemes moyens. On passe ensuite au point 1 15 du programme, ou les troisiemes moyens 15 examinent si cette consommation minimale est inferieure a la grandeur allouee de consommation de carburant. Si c'est le cas, le programme est abandonne, dans le cas contraire, on passe au point 120 du programme, ou les troisiemes moyens 15 invitent le groupe propulseur 1, en agissant sur des grandeurs de reglage appropriees de celui-ci, comme par exemple ['angle d'allumage, le remplissage, le temps dtinjection ou similaire, a reduire la vitesse V du vehicule, par exemple en la diminuant d'une valeur
predefinie. Ensuite, on revient au point 105 du programme.
Dans le mode operatoire decrit, on recherche fnalement un point de fonctionnement dans loquel la grandeur allouee de consommation de carburant n'est pas depassee. Cela peut etre realise en particulier pour un etat de fonctionnement du groupe propulseur 1 dans loquel le vehicule 5 doit circuler a vitesse constante V a plat. Cet etat de
fonctionnement est appele ici premier etat de fonctionnement.
Dans le mode operatoire decrit pour le premier etat de fonctionnement, le point de fonctionnement correspondent est done choisi sur la ligne 50 de consommation minimale, ce qui cree une limitation dans le sens qu'aucun point necessitant une consommation de carburant
depassant la valeur de consommation allouee, n'est selectionne.
Mais il est essential, pour que soit acceptable le reglage du point de fonctionnement du groupe propulseur 1 en fonction de la grandeur allouee de consommation de carburant, que cette grandeur puisse etre depassee momentanement dans certaines situations de circulation. Cette surconsommation de course duree peut alors etre compensee par une consommation inferieure a la grandeur allouee, dans
io d'autres situations ou etats de fonctionnement du groupe propulseur.
Pour consommer moins que la grandeur de consommation allouee, conviennent en particulier des etats de fonctionnement tels qu'une circulation sur des autoroutes, une circulation avec un regulateur de vitesse enclenche, des phases de deceleration ou une circulation en i5 descente. La detection de tels etats de fonctionnement est connue, par les documents DE 199 63 749 A1 et DE 100 10 764 par exemple. De telles situations peuvent etre detectees egalement par le bloc 40 et transmises
par les quatriemes moyens 45 aux troisiemes moyens 14 pour evaluation.
Des situations dans lesquelles on doit autoriser un o depassement de la valeur allouee de consommation de carburant vent par exemple des circulations en ville, des depassements, des demarrages a froid ou des etats critiques en ce qui concerne la securite, comme par
exemple dans le cas de Kick Down.
Un etat de fonctionnement dans lequel la consommation de carburant est en dessous de la grandeur allouee sera appele par la suite deuxieme etat de fonctionnement du groupe propulseur 1. Un etat de fonctionnement dans lequel une surconsommation par rapport a la grandeur allouee est autorisee sera appele par la suite troisieme etat de fonctionnement. I1 peut maintenant etre prevu que les troisiemes moyens 15 choisissent le point de fonctionnement du groupe propulseur 1 de maniere que la grandeur allouee de consommation de carburant ne soit pas depassee en moyenne dans le temps. De cette maniere des situations de circulation dans le troisieme etat de fonctionnement, qui vent caracterisees par une surconsommation pendant un court moment, vent compensees en ce qui concerne la consommation de carburant par des situations de circulation dans le deuxieme etat de fonctionnement
caracterise par une consommation inferieure a la grandeur allouee.
Il est ainsi tenu compte des desire opposes du conducteur, d'une part d'economiser des couts et du carburant, d'autre part de
pouvoir adapter dynamiquement sa conduite.
De plus, il peut etre prevu d'etablir une statistique du mode de conduite du conducteur et de la memoriser dans les troisiemes moyens 15 ou dans une memoire associee a ceux-ci. S'il apparait par exemple qu'un conducteur met en reserve la plus grande partie de sa puissance de circulation par une circulation a basse vitesse sur l'autoroute, ce conducteur peut etre autorise pour circuler de maniere o dynamique en ville, a surconsommer beaucoup, puisqu'il peut compenser cela sur l'autoroute. La valeur allouee de consommation de carburant n'est alors pas respectee inconditionnellement, pour chaque deplacement par les troisiemes moyens 15 et par le groupe propulseur 1 commande
par ceux-c, mas seulement en moyenne.
is Une force poussant activement a la reduction de la consommation de carburant, en plus des prescriptions reglementaires et de la protection de l'environnement, est ['augmentation constante du prix du carburant. Il peut alors etre prevu de transformer le procede selon ['invention tel qu'il a ete presente, de maniere qu'au lieu d'une grandeur allouee de consommation de carburant, ce soit une valeur allouee de cout de carburant par distance parcourue qui soit definie a l'avance et qu'a partir de cette valeur soit deduite la valeur allouee de consommation de carburant. A la seconde forme de realisation representee a la figure 7, 2s les elements identiques portent les memes references quta la figure 1. La constitution de cette seconde forme de realisation correspond a celle de la forme representee a la figure 1, avec la difference qu'au lieu des deuxiemes moyens 20, il est prevu dans le dispositif 10 des cinquiemes moyens 55 recevant de ['unite d'entree 35, au lieu de la grandeur allouee de consommation de carburant, la grandeur allouee de cout par distance parcourue. Dans ['unite d'entree 35 du second exemple de realisation de la figure 7, le conducteur introduit done la grandeur allouee de cout du carburant par rapport a la distance parcourue. Il peut etre alors prevu que les cinquiemes moyens 55 transforment la grandeur allouee de cout de carburant par distance parcourue en grandeur allouee de consommation de carburant et la transmettent aux troisiemes moyens 15. Il peut egalement etre prevu, que les cinquiemes moyens 55 transmettent la valeur allouee de cout de carburant par distance parcourue aux troisiemes moyens 15 et que ceux-ci deduisent de cette valeur la valeur allouee de consommation de carburant. Pour cela, il faut de plus que le prix du litre de carburant soit connu dans les moyens qui convertissent la grandeur allouee de cout du carburant par distance parcourue en grandeur allouee de consommation de carburant. Ce prix du litre peut etre introduit par le conducteur par l'intermediaire de ['unite d'entree 35 et depose dans un des cinquiemes moyens 55 ou dans une memoire associee aux troisiemes moyens 15, selon que l'un ou l'autre de ces
moyens 15, 20 execute la conversion.
R E V E N D I C AT I O N S
1 ) Procede de commande du groupe propulseur (1) d'un vehicule (5), caracterise en ce qu' un point de fonctionnement du groupe propulseur (1) est selectionne
s en fonction d'une grandeur allouee de consommation de carburant.
2 ) Procede selon la revendication 1, caracterise en ce qu' il est prevu au moins un premier etat de fonctionnement du groupe to propulseur (1), dans lequel le point de fonctionnement est selectionne de maniere que la grandeur allouee de consommation de carburant n'est pas depassee. 3 ) Procede selon la revendication 1 ou 2, caracterise en ce qu' il est prevu au moins un deuxieme etat de fonctionnement dans lequel le point de fonctionnement du groupe propulseur ( 1) est selectionne de maniere que la consommation de carburant est inferieure a la grandeur allouee.
4 ) Procede selon l'une des revendications precedentes,
caracterise en ce que le point de fonctionnement du groupe propulseur (1) est selectionne de maniere que la grandeur allouee de cons ommation de carburant n 'est pas
depassee en moyenne dans le temps.
) Procede selon l'une des revendications precedentes,
caracterise en ce que la grandeur allouee de consommation de carburant est deduite d'une
donnee de cout de carburant par distance parcourue.
6 ) Procede selon l'une des revendications precedentes,
caracterise en ce que le point de fonctionnement est regle par la vitesse du moteur et par un
couple que doit delivrer le groupe propulseur (1).
7 ) Dispositif (1O) de commande du groupe propulseur (1) d'un vehicule (5) , caracterise par des moyens (15) pour selectionner un point de fonctionnement du groupe propulseur en fonction d'une grandeur allouee de consommation de carburant. s 8 ) Dispositif selon la revendication 7, caracterise par des moyens (20) pour recevoir la grandeur allouee de consommation de carburant. 9 ) Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caracterise en ce que des moyens (15, 55) vent prevus pour recevoir une donnee de cout du carburant par distance parcourue et pour la convertir en grandeur allouee
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