FR2867518A1 - Procede pour la commande, axee sur le couple, d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Abstract

Procédé pour la commande, axée sur le couple, d'un moteur à combustion interne suralimenté (1), un couple de consigne est calculé à partir d'une grandeur d'entrée pour une demande de puissance, et un signal (ve) déterminant la puissance est déterminé pour la commande du couple d'entraînement en fonction du couple de consigne, et ce dernier est limité par un couple de consigne maximum.Application notamment à la commande d'un moteur à combustion interne à suralimentation, basée sur le couple.

Description

L'invention concerne un procédé pour la commande, axée sur le couple, d'un

moteur à combustion interne suralimenté, selon lequel un couple de consigne est calculé à partir d'une grandeur d'entrée représentant

le souhait de puissance, et un signal, qui détermine la puissance, pour la commande du couple d'entraînement du moteur à combustion interne est déterminé en fonction du couple de consigne.

D'après DE 197 39 564 Al on connaît un procédé pour réaliser la commande, axée sur le couple, d'un moteur à combustion interne, selon lequel le couple de consigne est calculé à partir d'un souhait du conducteur et le couple de consigne est limité à un couple maximum admissible. Le couple maximum admissible est à nouveau calculé en fonction d'une position de la pédale d'accélérateur et de la vitesse de rotation du moteur. Le procédé n'est pas utilisable directement pour un moteur à combustion interne comportant un turbo-compresseur à gaz d'échappement.

D'après DE 100 00 918 Al on connaît un procédé pour commander, d'une manière axée sur le couple, un moteur à combustion interne. Dans ce procédé, on calcule, à partir de la position de la pédale d'accélérateur, un couple de consigne, qui est converti, au moyen d'un champ de caractéristiques, en une masse de carburant de consigne. Cette masse de carburant de consigne est corrigée au moyen d'un rendement relatif. La masse de carburant de consigne corrigée est à nouveau limitée, au moyen d'un champ de caractéristiques, pour limiter la fumée dégagée, à une masse maximale de carburant. Un problème dans le cas de cette architecture basée sur le couple réside cependant dans le fait que le couple de consigne peut être différencié du couple réel sur le côté mené du moteur à combustion interne, sur la base de la limitation de la fumée.

D'après la demande de brevet allemand non publiée antérieurement et portant le numéro de dossier officiel 10 2004 001 913.4 on connaît également un procédé pour commander, d'une manière axée sur le couple, un moteur à combustion interne. Dans ce procédé, le couple de consigne est corrigé au moyen d'un couple de friction relatif, le couple de friction relatif étant calculé d'une manière déterminante à partir de l'écart entre l'état réel du moteur à combustion interne et un état normal. Le couple en résultant est converti, au moyen d'un champ correspondant de caractéristiques, en un signal de détermination de puissance, pour la commande et la régulation du moteur à combustion interne. L'influence d'un turbocompresseur à gaz d'échappement n'est pas représentée dans le cas de ce procédé.

L'invention a pour but de développer un procédé pour commander, d'une manière axée sur le coule, un moteur à combustion interne comportant un turbo-compresseur à gaz d'échappement.

Ce problème est résolu à l'aide du procédé indiqué plus haut, grâce au fait que le couple de consigne est limité par un couple maximum qui dépend de la masse d'air.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le couple maximum, qui dépend de la masse d'air, est cal-culé à partir d'une masse de carburant et d'un rende-ment effectif.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la masse de carburant est calculée au moyen d'un champ de caractéristiques en fonction d'une masse d'air et d'une vitesse de rotation réelle du moteur à combustion interne.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le rendement effectif est déterminé en fonction du couple 35 de consigne.

Selon une autre caractéristique de l'invention, lors du branchement supplémentaire d'un autre turbo-compresseur à gaz d'échappement, le couple maximum, qui dépend de la masse d'air, est déterminé à partir d'un couple de branchement de turbocompresseur.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le couple de branchement de turbocompresseur est calculé à partir de la multiplication du couple maximum, qui dépend de la masse d'air, avant l'initiation du bran- chement du turbocompresseur, par un facteur.

Selon une autre caractéristique de l'invention, au bout de l'écoulement d'un intervalle de temps, le couple maximum, qui dépend de la masse d'air, est calculé à nouveau en fonction de la masse de carburant et du rendement effectif.

L'invention prévoit pour un moteur à combustion interne comportant un turbocompresseur à gaz d'échappement, que le couple de consigne soit limité par un couple maximum qui dépend de la masse d'air. Le couple maximum, qui dépend de la masse d'air, est calculé à partir d'une masse de carburant et d'un rendement effectif. Lors du passage du fonctionnement avec un turbocompresseur au fonctionnement avec deux turbo- compresseurs, le couple maximum, qui dépend de la masse d'air, est calculé à partir d'un branchement de turbo-compresseur. Au bout de l'écoulement d'un intervalle de temps, le couple maximum, qui dépend de la masse d'air, est à nouveau calculé, conformément à l'état réel de fonctionnement du moteur.

L'invention fournit comme avantages le fait que, dans le cas du fonctionnement non stationnaire, par exemple lors du branchement d'un turbocompresseur, les valeurs des gaz d'échappement sont améliorées et le couple mené correspond au couple souhaité limité. Cela signifie que la commande est réglée à tout moment sur le couple moteur délivré.

D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention, ressortiront de la description donnée ci-après, prise en référence aux dessins annexés, sur 5 lesquels: - la figure 1 représente un schéma d'ensemble du système; - la figure 2 représente un schéma-bloc de l'architecture de fonctionnement, axée sur le couple; - la figure 3 représente un schéma-bloc pour le calcul du couple maximum, qui dépend de la masse d'air; - la figure 4 représente des chronogrammes; et - la figure 5 représente un organigramme d'un programme.

La figure 1 représente un schéma d'ensemble du système d'un moteur à combustion interne 1 comportant un appareil de commande électronique 4. Dans le moteur à combustion interne représenté 1, le carburant est injecté par l'intermédiaire d'un système dit à rail commun. Ce dernier comprend les composants suivants: des pompes 3 comportant un système d'étranglement d'aspiration pour l'entraînement du carburant depuis un réservoir de carburant 2, un rail 6 pour stocker le carburant et des injecteurs 7 pour injecter le carburant depuis le rail 6 dans les chambres de combustion du moteur à combustion interne 1. A la place du rail 6, on peut également prévoir des accumulateurs individuels.

Le fonctionnement du moteur à combustion interne 1 est réglé au moyen de l'appareil de commande électro- nique (ADEC) 4. L'appareil de commande électronique 4 contient les composants usuels d'un système à microordinateur, par exemple un micro-processeur, des modules d'entrée/sortie I/O, des tampons et des modules de mémoire (EEPROM, RAM). Dans les modules de mémoire, les données de fonctionnement, qui sont importantes pour le fonctionnement du moteur à combustion interne 1, sont appliquées sous la forme de champs de caractéristiques/de courbes caractéristiques. Au moyen de ces champs/courbes, l'appareil de commande électronique 4 calcule les grandeurs de sortie à partir des grandeurs d'entrée. Sur la figure 1 on a représenté à titre d'exemple les grandeurs d'entrée suivantes: une pression réelle de rail pCR, qui est mesurée au moyen d'un capteur de pression de rail 5, une vitesse de rotation réelle nM(IST) du moteur à combustion interne 1, un signal FP pour la prédétermination de puissance par le conducteur et une grandeur d'entrée E. Sous le terme grandeur d'entrée on comprendra qu'il s'agit par exemple d'une pression d'air de suralimentation des turbocompresseurs et les températures du fluide de refroidissement/lubrification et du carburant.

Sur la figure 1, on a représenté, en tant que grandeurs de sortie de l'appareil de commande élec- tropique 4, un signal ADV servant à commander le dispositif d'étranglement d'aspiration et une grandeur de sortie A. La grandeur de sortie A est représentative des autres signaux de réglage pour la commande et la régulation du moteur à combustion interne 1, par exemple d'un signal ve déterminant la puissance, ici: la quantité d'injection.

La figure 2 représente un schéma-bloc d'une architecture de fonctionnement axée sur le couple. Les grandeurs d'entrée sont: un couple de consigne MSW, un couple de frottement relatif MFr, la vitesse de rotation réelle nM(IST) et un signal S. Les grandeurs de sortie sont: le signal ve déterminant la puissance, et un rendement effectif ETAt. Le couple de consigne MSW est déterminé à partir d'une grandeur d'entrée représentant le souhait de puissance, par exemple la position FP de la pédale d'accélérateur. En un emplacement A, le couple de consigne MSW et le couple de frottement relatif MFr sont additionnés. Le couple de frottement relatif MFr est calculé de façon déterminante à partir de l'écart entre l'état réel du moteur à combustion interne 1 et un état normalisé. L'état normalisé est prédéterminé par le fabricant du moteur à combustion interne lors d'essais au banc. Cet état est caractérisé pour un moteur à combustion in- terne chaud en fonctionnement, par exemple par une pression d'air ambiant de 1013 hectopascals, une température ambiante de 25 degrés Celsius et une température constante du carburant. Si le moteur à combustion interne se trouve dans l'état normalisé, le couple de frottement relatif MFr est nul. La somme du couple de consigne MSW et du couple de frottement relatif MFr est désignée sur la figure 2 comme étant le couple total MSUM. Le couple total MSUM correspond à l'une des grandeurs d'entrée pour un champ de caractéristiques 8. Sur le champ de caractéristiques 8, un premier signal vel déterminant la puissance est calculé en fonction de la vitesse de rotation réelle nM(IST) et du couple total MSUM. Dans la pratique, le premier signal vel déterminant la puissance correspond à une quantité d'injection, unité: milligramme/injection. Le conducteur peut réaliser une commutation entre les différents champs de caractéristiques 8 au moyen du signal S. Les champs de caractéristiques 8 peuvent être agencés sous la forme d'un champ de caractéristiques 8 optimisé en ce que concerne les gaz d'échappement ou optimisé en ce qui concerne la consommation.

En un emplacement B, le premier signal vel, qui détermine la puissance, est multiplié par un rendement relatif ETAr. Le calcul du rendement relatif ETAr s'effectue dans un bloc de fonction 9, par exemple en fonction d'une masse d'air, d'une température ambiante, de la température du carburant, d'une pression d'air ambiante et de la vitesse de rotation réelle. Le produit du premier signal vel déterminant la puissance par le rendement relatif ETAr fournit un second signal ve2 déterminant la puissance. Au moyen d'un bloc de fonction 10, un rendement effectif ETAt est calculé à partir du second signal ve2 déterminant la puissance et du couple de consigne MSW. Le rendement effectif ETAt est utilisé pour le calcul d'une limite de couple, qui dépend de la masse d'air, conformément à la figure 3. A partir du second signal ve2 déterminant la puissance, le signal ve déterminant la puissance est calculé au moyen d'un bloc de fonction 1 en fonction d'un premier mode de conduite MOD1 ou d'un second mode de conduite MOD2. Le type de fonctionnement correspond dans la pratique par exemple au fonctionnement du moteur à combustion interne en tant que moteur complet (MOD1) ou demi-moteur (MOD2). Dans le cas du demimoteur, seule la moitié des cylindres sont alimentés. Le signal ve déterminant la puissance correspond à la quantité nécessaire de carburant pour la représentation du couple de consigne MSW sur le côté mené du moteur à combustion interne 2.

La figure 3 représente un schéma-bloc pour le calcul du couple de consigne MSW. Les éléments essentiels du schéma-bloc un calcul de la masse d'air 12, un champ de caractéristiques de la masse de carburant 13, un commutateur 14, un régulateur 15 de la vitesse de rotation et une unité 16 de sélection de la valeur minimale. Une masse d'air mL est déterminée par l'intermédiaire de l'équation des gaz (calcul 12), à partir des grandeurs d'entrée constituées par la pression d'air de suralimentation pLL, de la température de l'air de suralimentation TLL et de la cylindrée VZyl.

La masse de carburant mKR est calculée au moyen du champ de caractéristiques 13 à partir de la masse d'air mL et de la vitesse de rotation réelle nM(IST) du moteur à combustion interne. En un point A, la masse calculée de carburant mKR est multipliée par un rende-ment effectif ETAt. Le résultat correspond à un couple MLDA de limitation de la pression de suralimentation. Ce résultat est envoyé à une première entrée du commutateur 14. Un couple MAX de branchement de turbo- compresseur est envoyé à une seconde entrée du commutateur 14. La grandeur de sortie du commutateur 14 correspond à un couple maximum ML(MAX) qui dépend de la masse d'air. Par conséquent, en fonction du commutateur 14, le couple maximum ML(MAX), qui dépende de la masse d'air, correspond soit à la valeur MSDA, soit à la valeur MAX. Le couple maximum ML(MAX), qui dépend de la masse d'air, est envoyé à l'unité 16 de sélection de valeur minimale. Comme autre grandeur, l'unité 16 de sélection de valeur minimale reçoit un premier couple de consigne M1SW. Le premier couple de consigne M1SW est calculé par l'intermédiaire du régulateur 15 de la vitesse de rotation à partir de l'écart de régulation, c'est-à-dire de la comparaison valeur de rotation de consigne/valeur de rotation réelle du moteur à combus- tion interne. Naturellement le premier couple de con-signe M1SW peut être également dérivé directement de la pédale d'accélérateur. La grandeur de sortie de l'unité 16 de sélection de valeur minimale correspond au couple de consigne MSW.

La fonctionnalité suivante est représentée par le schéma-bloc: Dans le cas d'un fonctionnement à un turbo-compresseur, le commutateur 14 est dans la position représentée, c'est-à-dire que le couple maximum ML(MAX), qui dépend de la masse d'air, correspond au couple MLDA de limitation de la pression de suralimentation, qui à nouveau est calculée à partir de la masse de carburant mKR et du rendement effectif ETAt. Dans cette position, le premier couple de con- signe M1SW est limité à la valeur MLDA par l'intermédiaire de l'unité 16 de sélection de valeur minimale. Avec l'identification d'un point de branche-ment de turbocompresseur, c'est-à-dire lors de l'activation d'un second turbocompresseur à gaz d'échap- pement, le second commutateur 14 est commuté dans la position représentée par une ligne formée de tirets. Dans cette position, le couple maximum ML(MAX), qui dépend de la masse d'air, correspond au couple MAX de branchement du turbocompresseur. Le premier couple de consigne M1SW est limité par conséquent, dans cette position, à la valeur MAX, le couple MAX de branchement de turbocompresseur se calcule à partir du couple MLDA de limitation de la pression de suralimentation avant le début du branchement du turbocompresseur, et d'un facteur, de façon typique compris entre un et deux. Après l'écoulement d'un intervalle de temps, par exemple 3 secondes, le commutateur 14 est à nouveau commuté dans la position initiale (ligne en trait plein).

La figure 4 est constituée par les deux figures partielles 4A et 4B. Ces figures représentent, respectivement en fonction du temps, une variation de la pression d'air de suralimentation pLL (figure 4A) et une variation du couple (figure 4B). Sur la figure 4B, la variation du couple maximum ML(MAX), qui dépend de la masse d'air, est représentée sous la forme d'une ligne en trait plein, la variation du premier couple de consigne M1SW est représentée sous la forme d'une ligne formée de tirets et la variation du couple de consigne MSW est représentée sous la forme d'une ligne en trait mixte. A l'instant tl, le moteur à combustion interne fonctionne avec un turbocompresseur à gaz d'échappement, c'est-à-dire qu'il se trouve dans le fonctionne-ment avec un turbocompresseur. Le couple maximum ML (MAX), qui dépend de la masse d'air, correspond à cet instant à la valeur Mn. Le premier couple de consigne M1SW est limité, à l'instant tl, à la valeur élevée ML1. A l'instant t2, un branchement de turbocompresseurs est déclenché, c'est-à-dire qu'un second turbo- compresseur à gaz d'échappement est branché en supplément. Etant donné que le flux volumique des gaz d'échappement reste constant, sur le côté primaire la pression d'air de suralimentation pLL tombe du niveau de pression pl en direction du niveau de pression p2 (figure 4A). Avec le déclenchement du branchement d'un turbocompresseur, le couple maximum ML(MAX), qui dépend de la masse d'air, est réglé sur le couple MAX de branchement du turbocompresseur. Ce couple est déterminé à partir du couple MLDA calculé en dernier de limitation de la pression de suralimentation avant le déclenchement du branchement du turbocompresseur, et un facteur, par exemple 1,2. Avant le branchement du turbo- compresseur, le couple maximum ML(MAX), qui dépend de la masse d'air, est identique au couple MLDA de limitation de la pression de suralimentation. Pendant l'intervalle de temps t2 à t3, le premier couple de consigne M1SW est par conséquent limité au couple MAX de branchement du turbocompresseur. L'intervalle de temps t2/t3 correspond à un échelon ou intervalle de temps pouvant être prédéterminé t, de par exemple 3 secondes. Après l'écoulement de l'intervalle de temps t, à l'instant t3, le couple maximum ML(MAX), qui dépend de la masse d'air, est calculé à nouveau au moyen du champ de caractéristiques 13 et du rendement effectif ETAt. Etant donné que la pression pLL de l'air de suralimentation possède à l'instant t3 une valeur ii p2, par conséquent le couple maximum ML(MAX), qui dépend de la masse d'air, diminue également. Dans l'exemple représenté sur la figure 4B, le couple maximum, qui dépend de la masse d'air, tombe au-dessous de la valeur du premier couple de consigne M1SW. Alors le couple de consigne MSW est limité au moyen de l'unité 16 de sélection de valeur minimale, conformément à la variation du couple maximum ML(MAX), qui dépend de la masse d'air, à cette valeur.

Sur la figure 5, on a représenté un organigramme d'un sous-programme pour la limitation de la pression d'air de suralimentation. En S1, une masse d'air mL est calculée à partir de la pression d'air de suralimentation, de la température de l'air de suralimentation et de la cylindrée, et ce conformément à l'équation des gaz. En S2, une masse de carburant mKR est calculée au moyen du champ de caractéristiques 13, en fonction de la masse d'air mL. Ensuite, le rendement effectif ETAt est lu, en S3. A partir du rendement effectif ETAt et de la masse de carburant mKR, le couple maximum MLDA, qui dépend de la masse d'air, est calculé au moyen d'une multiplication, en S4. En S5 une vérification est faite pour savoir si un branchement supplémentaire d'un turbocompresseur est déclenché. Si ce n'est pas le cas, le déroulement du programme se poursuit par S7. Si en S5 un branchement supplémentaire d'un turbocompresseur est identifié, une vérification est faite en S6 pour déterminer si l'intervalle de temps t a atteint la valeur maximale tMAX, par exemple 3 secondes. Si l'intervalle de temps t n'est pas encore écoulé, en S8 le couple maximum ML(MAX), qui dépend de la masse d'air, est réglé sur le couple MAX de branchement d'un turbocompresseur, et le déroulement du programme se poursuit au niveau du point B. Si le contrôle effectué lors du pas S6 montre que l'intervalle de temps est écoulé, le déroulement du programme se poursuit au niveau du point A et, en S7, le couple maximum ML(MAX), qui dépend de la masse d'air, est réglé sur la valeur MLDA calculée. Ensuite, la procédure revient au programme principal.

R É F É R E N C E S 1 Moteur à combustion interne 2 Réservoir de carburant 3 Pompes comportant un dispositif d'étranglement d'aspiration 4 Appareil de commande électronique (ADEC) Capteur de pression du rail 6 Rail 7 Injecteur 8 Champ de caractéristiques 9 Bloc de fonction, calcul de ETAr Bloc de fonction, calcul de ETAt 11 Détermination du type de fonctionnement 12 Calcul de la masse d'air 13 Champ de caractéristiques pour la masse de carburant 14 Commutateur Régulateur de la vitesse de rotation 16 Sélection de la valeur minimale

Claims (7)

R E V E N D I C A T I O N S

1. Procédé pour la commande, axée sur le couple, d'un moteur à combustion interne suralimenté (1), selon lequel un couple de consigne (MSW) est calculé à partir d'une grandeur d'entrée représentant le souhait de puissance, et un signal (ve), qui détermine la puissance, pour la commande du couple d'entraînement du moteur à combustion interne (1) est déterminé en fonction du couple de consigne (MSW), caractérisé en ce que le couple de consigne (MSW) est limité par un couple maximum (ML(MAX)) qui dépend de la masse d'air.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couple maximum (ML(MAX)), qui dépend de la masse d'air, est calculé à partir d'une masse de carburant (mKR) et d'un rendement effectif (ETAt)

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la masse de carburant (mKR) est calculée au moyen d'un champ de caractéristiques (13) en fonction d'une masse d'air (mL) et d'une vitesse de rotation réelle (nM(IST)) du moteur à combustion interne (1).

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rendement effectif (ETAt) est déterminé en fonction du couple de consigne (MSW).

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors du branchement supplémentaire d'un autre turbocompresseur à gaz d'échappement, le couple maximum (ML(MAX)), qui dépend de la masse d'air, est déterminé à partir d'un couple de branchement de turbocompresseur (MAX).

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le couple (MAX) de branchement de turbo-compresseur est calculé à partir de la multiplication du couple maximum (ML(MAX)), qui dépend de la masse d'air, avant l'initiation du branchement du turbo- compresseur, par un facteur.

7. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'au bout de l'écoule-ment d'un intervalle de temps (t), le couple maximum (ML(MAX)), qui dépend de la masse d'air, est calculé à nouveau en fonction de la masse de carburant (mKR) et du rendement effectif (ETAt).