FR3016399A1 - Procede d’estimation de la proportion d’ouverture d’une vanne equipant un thermostat et systeme de refroidissement d’un moteur d’entrainement d’un vehicule automobile comprenant un thermostat - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé d'estimation de la proportion (L) d'ouverture d'une vanne équipant un thermostat (4) pour système de refroidissement de véhicule automobile, le thermostat (4) comprenant une partie sensible à la chaleur, conçue pour entraîner l'ouverture de la vanne lorsque la température de ladite partie sensible dépasse un seuil de température, et un module de chauffage commandé de ladite partie sensible, caractérisé par les étapes suivantes : - détermination d'une température (T4) au niveau du thermostat (4) ; - estimation de ladite proportion (L) d'ouverture en fonction de la température déterminée (T4) et d'une information (Vc) de commande du module de chauffage. Un système de refroidissement d'un moteur d'entrainement d'un véhicule automobile comprenant un thermostat est également décrit.

Description

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale le refroidissement 5 du moteur dans un véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un procédé d'estimation de la proportion d'ouverture d'une vanne équipant un thermostat pour système de refroidissement de véhicule automobile. L'invention concerne également un système de refroidissement d'un 10 moteur d'entrainement d'un véhicule automobile, comprenant un radiateur et un thermostat conçu pour réguler la quantité de liquide de refroidissement issue du radiateur à injecter dans un circuit de refroidissement du moteur. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Dans les systèmes de refroidissement de moteur d'entrainement de 15 véhicule automobile, on utilise couramment un thermostat qui régule la quantité de liquide de refroidissement froid, délivré par le radiateur, à injecter dans le circuit de refroidissement du moteur afin d'obtenir une température de consigne. Pour ce faire, le thermostat comprend en général une vanne et une partie sensible à la chaleur (typiquement un volume de cire), conçue pour 20 entraîner l'ouverture de la vanne lorsque la température de la partie sensible dépasse un seuil de température : typiquement, la fusion et la dilatation subséquente de la cire entraîne le déplacement relatif d'une tige (ou crayon) par rapport au corps du thermostat, ce qui commande l'ouverture de la vanne. Ainsi, lorsque le liquide de refroidissement chauffe et atteint le seuil de 25 température, la vanne s'ouvre mécaniquement de telle sorte que du liquide de refroidissement froid issu du radiateur est injecté dans le circuit de liquide de refroidissement alimentant le moteur, ce qui permet la régulation souhaitée de la température du liquide de refroidissement. Il a été proposé d'utiliser un module de chauffage commandé de la partie 30 sensible, par exemple une résistance électrique chauffant la cire, afin de pouvoir piloter l'ouverture de la vanne : en mettant la résistance sous tension, on chauffe artificiellement la cire, ce qui permet de forcer l'ouverture de la vanne. Cette technique est ainsi notamment utilisée lorsque l'on souhaite faire baisser rapidement la température du liquide de refroidissement dans le moteur, ou, de manière générale, lorsque la température recherchée est inférieure à celle obtenue par la régulation mécanique du thermostat. La baisse (par chauffage commandé de la cire) de la température à laquelle la vanne s'ouvre peut en effet s'analyser comme une baisse artificielle de la consigne en température.

Les thermostats couramment utilisés ne délivrent toutefois aucune information sur l'état d'ouverture de la vanne et le pilotage qui vient d'être décrit doit donc être réalisé "en aveugle", c'est-à-dire sans information sur l'état d'ouverture de la vanne. Ceci est particulièrement problématique pour certains thermostats pour lesquels il est nécessaire de limiter la puissance générée par le module de chauffage sur une certaine partie de la course de la tige (c'est-à-dire pour certaines proportions d'ouverture de la vanne) afin d'éviter un endommagement du thermostat. OBJET DE L'INVENTION Dans ce contexte, la présente invention propose un procédé d'estimation de la proportion d'ouverture d'une vanne équipant un thermostat pour système de refroidissement de véhicule automobile, le thermostat comprenant une partie sensible à la chaleur, conçue pour entraîner l'ouverture de la vanne lorsque la température de ladite partie sensible dépasse un seuil de température, et un module de chauffage commandé de ladite partie sensible, caractérisé par les étapes suivantes : - détermination d'une température au niveau du thermostat ; - estimation de ladite proportion d'ouverture en fonction de la température déterminée et d'une information de commande du module de 25 chauffage. On obtient ainsi une estimation de la proportion d'ouverture du thermostat (par exemple sous forme d'une valeur estimée de course du thermostat), qui peut être utilisée par d'autres modules du système pour la commande de celui-ci, par exemple pour éviter un endommagement du 30 thermostat. La proportion d'ouverture du thermostat est par exemple exprimée sous forme d'un taux d'ouverture (en %) ou d'une longueur de course (par exemple en mm), comme dans les exemples décrits plus loin. La température au niveau du thermostat est par exemple la température du liquide de refroidissement dans une conduite où est situé le thermostat. En variante, il pourrait s'agir d'une température d'une partie du thermostat (par exemple la température du corps du thermostat). Selon une autre variante envisageable, la température au niveau du thermostat pourrait être déterminée par approximation par la température du liquide de refroidissement en entrée du moteur. Selon des caractéristiques optionnelles proposées par l'invention : - la partie sensible est un volume de cire dont la dilatation, au-dessus dudit seuil de température, entraîne un mécanisme conçu pour ouvrir la vanne ; - le module de chauffage comprend une résistance électrique ; - l'information de commande est une tension utile appliquée à la résistance électrique ; - la température au niveau du thermostat est mesurée par un capteur ; - la température au niveau du thermostat est estimée en fonction d'une 15 température mesurée ; - l'estimation de la proportion d'ouverture en fonction de la température déterminée et de l'information de commande est réalisée conformément à un modèle numérique ; - la proportion estimée d'ouverture est déterminée en fonction de la 20 température déterminée et de l'information de commande par lecture dans une table de correspondance ; L'invention propose également un système de refroidissement d'un moteur d'entrainement d'un véhicule automobile, comprenant un radiateur et un thermostat conçu pour réguler la quantité de liquide de refroidissement issue du 25 radiateur à injecter au moyen d'une vanne dans un circuit de refroidissement du moteur, le thermostat comprenant une partie sensible à la chaleur, conçue pour entraîner l'ouverture de la vanne lorsque la température de ladite partie sensible dépasse un seuil de température, et un module de chauffage commandé de ladite partie sensible, caractérisé en ce qu'il comprend un module de détermination 30 d'une température au niveau du thermostat, et un module d'estimation d'une proportion d'ouverture de la vanne en fonction de la température déterminée et d'une information de commande du module de chauffage. Les caractéristiques optionnelles présentées ci-dessus en termes de procédé peuvent également s'appliquer à un tel système. Notamment, - le système peut comprendre un capteur de mesure de la température au niveau du thermostat ; - le système peut comprendre un module d'estimation de la température au niveau du thermostat en fonction d'une température mesurée ; - le module d'estimation peut être conçu pour estimer la proportion d'ouverture en fonction de la température déterminée et de l'information de commande conformément à un modèle numérique ; - le module d'estimation peut être conçu pour estimer la proportion d'ouverture en fonction de la température déterminée et de l'information de 10 commande par lecture dans une table de correspondance. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. 15 Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente schématiquement les éléments principaux d'un système de refroidissement d'un moteur à combustion interne ; - les figures 2a et 2b représente schématiquement un thermostat piloté utilisé dans le système de la figure 1 ; 20 - la figure 3 représente un exemple d'un système de pilotage d'un tel thermostat ; - les figures 4a et 4b présentent des éléments d'un exemple de modèle utilisé pour évaluer la course du thermostat piloté dans le cadre de la présente invention ; 25 - la figure 5 représente un exemple de module d'évaluation de la course du thermostat piloté conforme aux enseignements de l'invention ; - la figure 6 présente les échanges de chaleur impliqués dans le système de refroidissement au niveau du thermostat piloté et du moteur ; - la figure 7 représente un exemple de module d'évaluation de la 30 température du liquide de refroidissement au niveau du thermostat piloté. La figure 1 représente les éléments principaux d'un système de refroidissement d'un moteur à combustion interne 2 d'un véhicule automobile. Ce moteur est ici un moteur à allumage par compression (Diesel). En variante, il pourrait s'agir d'un moteur à allumage commandé (Essence).

On a représenté en pointillés sur la figure 1 des éléments qui sont présents conformément à certaines variantes de mise en oeuvre de l'invention. Le système de refroidissement comprend un radiateur 6, monté par exemple à l'avant du véhicule automobile afin de recevoir le flux d'air généré par le déplacement du véhicule, et un aérotherme 8 qui permet le chauffage de l'habitacle du véhicule. Le moteur à combustion interne 2 est parcouru par un liquide de refroidissement qui assure son fonctionnement à une température de consigne donnée comme expliqué ci-après.

En sortie du moteur 2, le liquide de refroidissement (chauffé par le moteur 2) est transporté par des conduites jusqu'au thermostat 4 d'une part, jusqu'au radiateur 6 et jusqu'à l'aérotherme 8 d'autres parts. Après refroidissement dans ces éléments, le liquide de refroidissement est transporté par des conduites jusqu'au moteur 2 pour refroidissement de celui-ci.

Le liquide de refroidissement est transporté du moteur 2 (en sortie) au moteur 2 (en entrée) à travers le thermostat 4 de façon permanente de sorte que le thermostat 4 soit toujours en contact avec un flux de liquide de refroidissement quelque soit l'état du thermostat 4 (ouvert ou fermé). Le système de refroidissement peut éventuellement comprendre en outre un échangeur eau-huile 12 qui reçoit en entrée le liquide de refroidissement issu du moteur 2. Après avoir traversé l'échangeur eau-huile 12, le liquide de refroidissement est réinjecté dans le circuit décrit ci-dessus, par exemple au niveau du thermostat 4. L'utilisation de l'échangeur eau-huile n'entre pas dans le cadre de la présente invention et ne sera donc pas décrit en détail ici.

Le liquide de refroidissement est toutefois transporté du radiateur 6 au moteur 1 à travers une vanne thermostatique ou thermostat 4 qui régule la quantité de liquide de refroidissement refroidi (issue du radiateur 6) à injecter en entrée du moteur 1 afin d'obtenir la température souhaitée de fonctionnement du moteur, comme expliqué ci-après.

De même, le liquide de refroidissement en sortie du moteur 2 peut être utilisé pour réguler la température au sein d'un turbocompresseur 14 alimenté pour ce faire en liquide de refroidissement par une dérivation du circuit liant le moteur 2 et l'aérotherme 8. Un capteur de température 10 est par ailleurs monté dans les conduites de liquide de refroidissement situées en sortie du moteur 2 afin de mesurer la température Ts du liquide de refroidissement en sortie du moteur 2. Dans le présent exemple de réalisation, on ne prévoit pas de moyen de mesure de la température du liquide de refroidissement en entrée du moteur 2 (température TE), ou au niveau du thermostat 4 (température T4). En variante, comme expliqué ci-après, on pourrait au contraire prévoir d'utiliser un capteur de température dans le circuit de refroidissement à proximité de l'entrée du moteur afin de mesure la température TE ou au niveau du thermostat 4 afin de mesurer la température T4.

Les figures 2a et 2b représentent le thermostat 4 dans deux positions distinctes de fonctionnement, respectivement une première position dans laquelle le thermostat ferme la conduite reliant le radiateur 6 au moteur 2 et une seconde position dans laquelle le thermostat ouvre cette conduite. Le thermostat 4 comprend une tige (ou "crayon") 20 sur laquelle est monté coulissant un ensemble formé d'un corps 22 en laiton et d'une soupape (ou clapet) 26. L'espace laissé libre entre le corps 22 et la tige 20 est rempli d'un matériau sensible à la chaleur, ici de la cire 24 enfermée à étanchéité dans cet espace délimité par le corps 22, la soupape 26 et la tige 20. Le thermostat 4 est positionné dans la conduite reliant le radiateur 6 au 20 moteur 2 de sorte que son corps 22 baigne dans le liquide de refroidissement de température T4 à cet endroit, comme indiqué ci-dessus ; le corps 22 est donc situé à l'aval de la soupape 26 dans cette conduite. Lorsque la température T4 du liquide de refroidissement au niveau du thermostat 4 est inférieure à un seuil prédéterminé (défini par la conception du 25 thermostat), et notamment à froid (lorsque le moteur 2 est à l'arrêt), la cire 24 est solide et la soupape 26 occupe la position illustrée en figure 2a dans laquelle elle obstrue la conduite : le liquide de refroidissement issu du radiateur 6 n'est donc pas injecté dans le circuit de refroidissement du moteur 2 et ne participe donc pas à son refroidissement. 30 Lorsque la température T4 du liquide de refroidissement au niveau du thermostat 4 atteint, voire dépasse, le seuil précité, du fait notamment du chauffage du liquide de refroidissement par le moteur 2 et de l'absence de refroidissement par le liquide de refroidissement issu du radiateur 6, la cire 24 fond et se dilate, ce qui provoque l'augmentation du volume situé entre le corps 22 et la tige 20, de sorte que le corps 22 et la tige 20 sont contraints de s'éloigner, entraînant le déplacement de la soupape 26 et l'ouverture du thermostat 4. Du liquide de refroidissement issu du radiateur 6 (refroidi par celui-ci) est ainsi injecté dans le circuit de refroidissement du moteur 2 et participe donc au refroidissement du moteur. On obtient ainsi une régulation mécanique de la température du liquide de refroidissement. Un ressort de rappel (non représenté) est en général prévu pour faciliter le retour de la soupape 26 vers sa position fermée lorsque la température T4 du liquide de refroidissement diminue et que la cire refroidit et se contracte. Le thermostat 4 comprend également une résistance électrique (non représentée), installée par exemple à l'intérieur de la tige 20 et connectée électriquement à une électrode 28. L'application d'une tension V à l'électrode 28 fait passer un courant dans la résistance qui libère de la chaleur par effet Joule et accélère donc la montée en température de la cire 24. Le thermostat 4 s'ouvrira de ce fait plus rapidement qu'en l'absence de chauffage par la résistance, c'est-à-dire pour une température T4 de liquide de refroidissement inférieure au seuil précité. L'utilisation du chauffage de la cire 24 (ici au moyen de la résistance) permet ainsi d'abaisser artificiellement la température de régulation du liquide de refroidissement du moteur 2 : le thermostat 4 est un thermostat piloté. L'application continue d'une tension nominale Vo (tension utile maximale) permet d'obtenir la génération par la résistance d'une puissance calorifique maximale (qui dépend de la conception du thermostat). Une puissance calorifique inférieure à la puissance calorifique maximale peut être obtenue en appliquant la tension nominale Vo sur une proportion seulement de la période de temps considérée (principe de la modulation par largeur d'impulsions ou PWM de l'anglais "Pulse Width Modulation"): on considère dans la suite que l'on applique dans ce cas une tension utile V inférieure à la tension nominale Vo.

La figure 3 représente un exemple d'un système de pilotage du thermostat 4 conforme aux enseignements de l'invention. Le système de pilotage de la figure 3 comprend plusieurs modules, représentés ici sous forme fonctionnelle. Plusieurs modules fonctionnels peuvent toutefois en pratique être mis en oeuvre par une même unité de traitement programmée pour effectuer les traitements affectés respectivement à ces modules fonctionnels. Cette unité de traitement est par exemple un calculateur 30 de commande du moteur (ou ECU de l'anglais "Engine Control Unit") équipant le véhicule, ou une unité de traitement dédiée au pilotage du thermostat 4.

Quoiqu'il en soit de l'architecture physique du système de pilotage du thermostat, une information de charge C (exprimée en N.m) et une information de régime moteur N (exprimée en tr/min), représentatives du fonctionnement du moteur 2, sont disponibles au sein du calculateur 30. Ces informations C, N sont transmises d'une part à un module 32 de 10 détermination d'une consigne en température Tc et d'autre part à un module 36 d'évaluation de la température T4 du liquide de refroidissement au niveau du thermostat 4. Le module de détermination de consigne 32 élabore la consigne en température Tc en fonction du régime moteur N et de la charge C sur la base 15 d'une cartographie mémorisée dans l'unité de traitement qui met en oeuvre le module 32. Autrement dit, le module 32 est conçu pour déterminer la consigne en température Tc par lecture d'une valeur associée aux valeurs de régime moteur N et de charge C reçues du calculateur 30 dans une table de correspondance (cartographie) mémorisée dans l'unité de traitement concernée. 20 Le module de détermination de consigne 32 génère par exemple des consignes Tc comprises entre 90 °C et 110 °C adaptées aux différentes conditions de fonctionnement du moteur 2 rencontrées (représentées par la charge C et le régime-moteur N). En pratique, la consigne Tc peut prendre un ensemble discret de valeurs, par exemple 90 °C, 100 °C ou 110 °C. 25 La consigne en température Tc générée par le module de détermination de consigne 32 est transmise à un module de régulation 34, qui reçoit également la température Ts du liquide de refroidissement en sortie du moteur mesurée par le capteur de température 10. Sur la base de la température mesurée Ts et de la consigne en 30 température Tc, le module de régulation 34 détermine la tension utile brute VR à appliquer à l'électrode du thermostat piloté 4 afin de faire converger la température du liquide de refroidissement vers la consigne T. La loi de régulation appliquée par le module de régulation 34 pour déterminer la tension utile brute VR en fonction de la température mesurée Ts et de la température de consigne Tc dépend de l'application envisagée. Par exemple, on peut envisager ce qui suit dans le cas indiqué ci-dessus où la consigne Tc peut prendre un ensemble discret de valeurs : - lorsque la consigne Tc est égale à 110 °C (régulation haute température), la tension utile brute VR est égale à 0 V, c'est-à-dire que la résistance de chauffage de la cire n'est pas utilisée et que la régulation de la température du liquide de refroidissement est réalisée mécaniquement par le thermostat (dont la conception est ici prévue pour une régulation à 110 °C) ; - lorsque la consigne Tc est strictement inférieure à 110 °C (régulation basse température), et donc égale à 90 °C ou à 100 °C dans le cas décrit ici, la tension utile brute VR est par exemple déterminée en fonction de l'erreur en température (Ts-Tc) selon un mécanisme de régulation PI (proportionnel-intégral). La tension utile brute VR générée par le module de régulation 34 est transmise à un module de correction 40 dont le fonctionnement sera décrit plus loin. Le module 36 d'évaluation de la température T4 du liquide de refroidissement au niveau du thermostat 4 reçoit en entrée la température Ts mesurée par le capteur de mesure 10 et une valeur estimée L de course du thermostat 4, ainsi que, comme déjà indiqué, les informations de charge C et de régime moteur N représentatives du fonctionnement du moteur 2. La valeur estimée L de course du thermostat 4 est produite comme expliqué plus en détail ci-dessous par un module 38 destiné à cet effet. Sur la base de ces informations reçues en entrée, le module 36 évalue la température T4 du liquide de refroidissement au niveau du thermostat 4, par exemple selon le procédé décrit en détail ci-dessous en référence aux figures 6 et 7. Comme déjà indiqué, selon une variante envisageable, le module 36 pourrait être remplacé par un capteur de température immergé dans le liquide de refroidissement au niveau du thermostat 4.

Le module d'évaluation de course 38 déjà mentionné reçoit en entrée la température T4 du liquide de refroidissement au niveau du thermostat (produite par le module d'évaluation 36 dans l'exemple décrit) et la valeur de tension utile effectivement appliquée au thermostat piloté 4 (valeur utile corrigée Vc générée par le module de correction 40 comme expliqué ci-après).

Sur la base de ces informations reçues en entrée, le module 38 évalue la course L de déplacement relatif de la tige 20 et du corps 22, ce qui donne une estimation de la proportion d'ouverture du thermostat 4. L'évaluation effectuée par le module 38 est par exemple réalisée par la mise en oeuvre d'un modèle numérique, comme décrit ci-dessous en référence aux figures 4a, 4b et 5. En variante, cette évaluation peut être réalisée par lecture de la course L associée, dans une table de correspondance préenregistrée, aux valeurs de température T4 et de tension utile appliquée Vc reçues en entrée. Les valeurs préenregistrées ont par exemple dans ce cas été déterminées à l'aide d'essais préalables ou de simulations, réalisées au préalable, à l'aide du modèle numérique décrit en référence aux figures 4a, 4b et 5. Le module 38 peut ainsi fournir une valeur L représentative de la course du thermostat 4 au module de correction 40, qui reçoit également en entrée la tension utile brute VR calculée par le module de régulation 34 comme déjà indiqué.

Lorsque la tension utile brute VR calculée par le module de régulation 34 est faible, voire nulle, le module de correction 40 corrige cette valeur de sorte qu'une tension utile minimale soit effectivement appliquée à l'électrode 28 du thermostat piloté 4 afin que la résistance délivre une puissance calorifique non-nulle, ce qui permet d'effectuer une préchauffe de la cire 24 à une température limite d'ouverture du thermostat 4. Ainsi, tout chauffage supplémentaire de la cire 24 (en réponse à une commande du système de pilotage en vue d'ouvrir le thermostat) aura un effet immédiat d'ouverture de la vanne. En pratique, grâce à la connaissance de la valeur estimée L de course du thermostat 4 (reçue du module 38), le module de correction 40 peut déterminer quelle proportion d'ouverture du thermostat 4 est produite par la valeur de tension utile effectivement appliquée. Si le module de correction 40 constate la fermeture du thermostat 4 (c'est-à-dire si L=0), il génère en sortie une valeur de tension utile corrigée Vc légèrement supérieure à celle précédemment appliquée, jusqu'à constater une légère ouverture du thermostat 4 (toujours à l'aide de la valeur estimée L de course). Naturellement, ce mécanisme d'application d'une tension minimum de préchauffage n'est maintenu que tant que la tension utile brute VR générée par le module de régulation 34 est inférieure à cette tension minimum de préchauffage. En effet, dès lors que le module de régulation 34 commande une tension utile brute VR supérieure à la tension minimum de préchauffage, cette tension utile brute VR est appliquée telle quelle par le module de correction 30 à l'électrode 28 du thermostat piloté 4 (on a dans ce cas Vc = VR). Le module de correction 40 provoque également une limitation de la tension utile appliquée Vc (et donc de la puissance calorifique délivrée par la résistance par effet Joule) de telle sorte que l'application de cette tension Vc ne provoque pas un chauffage supérieur à celui entraînant une ouverture totale du thermostat 4 (c'est-à-dire une course L égale à la course maximale Lmax). Un chauffage supplémentaire est en effet inutile ; il est en outre préjudiciable au temps de réaction du système lorsque l'on souhaite ensuite fermer le thermostat (puisque le chauffage supplémentaire de la cire 24 rend plus long son refroidissement, puis éventuellement sa solidification). En pratique, lorsque la valeur L de la course du thermostat 4 reçue par le module de correction 40 atteint la course maximale Lmax, le module de correction 40 applique au thermostat piloté 4 une tension utile Vc qui ne dépend pas de la tension utile brute VR reçue du module de régulation 34, mais qui est choisie pour maintenir la course L à sa valeur maximale Lmax. On utilise par exemple pour ce faire un asservissement de la tension utile appliquée Vc de telle sorte que la course évaluée L se maintienne entre une valeur prédéterminée (ici 0,95.1_,ax) et la course maximale Lmax. Il s'agit donc dans ce cas d'une commande en boucle fermée. Naturellement, ce mécanisme de limitation de la tension appliquée (et donc de la puissance calorifique délivrée par la résistance) n'est maintenu que tant que la tension utile brute VR générée par le module de régulation 34 est supérieure à cette tension limitée. En effet, dès lors que le module de régulation 34 commande une tension utile brute VR inférieure à la tension limitée déterminée par l'asservissement décrit ci-dessus, cette tension utile brute VR est appliquée telle quelle par le module de correction 30 à l'électrode 28 du thermostat piloté 4 (on a dans ce cas Vc = VR).

On peut prévoir également, en complément de la limitation ci-dessus, que le module de correction 40 provoque une limitation de la tension effectivement appliquée Vc en fonction de la course L reçue en entrée pour une plage de valeurs de cette course L. En effet, pour certains types de thermostats pilotés, il est contre-indiqué de commander une puissance de chauffage importante dans certaines positions d'ouverture du thermostat car le chauffage risque alors d'endommager les joints qui assurent l'étanchéité entre la tige et l'ensemble corps-soupape. L'unité de traitement qui met en oeuvre le module de correction 40 mémorise pour ce faire une table de correspondance qui indique la tension utile maximum autorisée Vmax en fonction de la course L du thermostat. Ces données sont par exemple fournies par le fabriquant du thermostat. Le module de correction 40 lit donc à chaque instant la tension utile maximum autorisée Vmax dans la table en fonction de la valeur L de course reçue du module d'évaluation 38 et détermine ainsi la tension utile corrigée à appliquer : - si VR est inférieur à Vmax, Vc = VR - Si VR est supérieur (ou égal) à Vmax, Vc = Vmax. Pour la simplification de l'exposé, on ne tient pas compte dans le paragraphe qui précède la limitation additionnelle éventuelle de la tension utile appliquée en vue d'éviter un échauffement trop important de la cire, comme proposé ci-dessus. On comprend qu'en dehors des situations décrites ci-dessus, le module de correction 40 applique au thermostat piloté 4 une tension utile Vc égale à la tension utile brute VR reçue en entrée en provenance du module de régulation 34.

On remarque qu'en pratique, l'application d'une tension utile donnée au thermostat 4 est réalisée en appliquant une tension nominale Vo pendant une proportion du temps total telle que l'on génère une puissance électrique égale à celle qu'on aurait obtenue par application continue de la tension utile recherchée (conformément au principe de module en largeur d'impulsion ou PWM de l'anglais "Pulse Width Modulation"), comme déjà expliqué plus haut. La figure 4a présente le modèle utilisé dans l'exemple décrit ici pour simuler le comportement thermique des différentes parties du thermostat piloté 4 en vue d'évaluer sa course comme expliqué plus loin. Dans ce modèle, chaque partie du thermostat piloté 4 est représenté par 30 sa masse, sa capacité thermique massique et sa température (que l'on considère uniforme sur l'ensemble de la partie concernée) ; on définit ainsi : - la masse m22, la capacité thermique massique C22 et la température T22 du corps 22 ; - la masse m24, la capacité thermique massique C24 et la température T24 de la cire 24 ; - la masse m20, la capacité thermique massique C20 et la température T20 de la tige 20. On considère par ailleurs que ces différents éléments, ainsi que le liquide 5 de refroidissement, sont séparés par des interfaces caractérisées chacune par un coefficient de transfert thermique surfacique et une surface, ce qui permet de définir : - un coefficient de transfert h1 et une surface S1 pour l'interface entre la tige 20 et la cire 24 ; 10 - un coefficient de transfert h2 et une surface S2 pour l'interface entre la cire 24 et le corps 22 ; - un coefficient de transfert h3 et une surface S3 pour l'interface entre le corps 22 et le liquide de refroidissement à la température T4. Les échanges calorifiques sont donc modélisés comme suit : 15 - la résistance chauffe la tige par effet Joule en lui apportant une puissance thermique Pj (directement liée à la tension utile Vc appliquée au thermostat piloté 4) ; - un échange de chaleur a lieu entre la tige 20 et la cire 24 de puissance E1 = hi.S1.(T20-T24) (comptée positivement pour un transfert de chaleur de la tige 20 20 vers la cire 24) ; - un échange de chaleur a lieu entre la cire 24 et le corps 22 de puissance E2 = h2.S2.(T24-T22) (comptée positivement pour un transfert de chaleur de la cire 24 vers le corps 22) ; - un échange de chaleur a lieu entre le corps 22 et le liquide de 25 refroidissement de puissance E3 = h3.S3.(T22-T4) (comptée positivement pour un transfert de chaleur du corps 22 vers le liquide de refroidissement). En faisant un bilan de chaleur pour chaque partie du thermostat, on obtient les équations suivantes qui lient les températures T20, T22, T24 des différentes parties et la variation AT20, AT22, AT24 de chacune de ces températures 30 dans le temps (par seconde lorsque les puissances ci-dessus sont exprimées en W): M20.C20.A1-20 = PJ E1 = PJ hl.S1.(T24-1-20) M24.C24.A1-24 = E1 E2 = h1.S1.(T20-1-24) h2.S2.(T22-T24) M22.C22.1XT22 = E2 E3 = h2.S2.(T24-1-22) h3. S3.(T4-1-22).

Grâce à ces équations, et sur la base d'évaluations ou de mesures de la température T4 du liquide de refroidissement au niveau du thermostat 4 et de la tension utile Vc appliquée au thermostat 4 (qui donne directement la puissance Pj dissipée par la résistance placée dans le thermostat 4), il est possible de déterminer à chaque instant l'évolution des températures des différentes parties du thermostat. Pour l'initialisation du système, on peut considérer qu'au démarrage (la résistance étant inactive dans les instants précédents), la température est homogène dans le thermostat 4 et vaut la température du liquide de refroidissement : on choisit les valeurs initiales de T20, T22, T24 comme égales à celle T4 du liquide de refroidissement. On connaît donc en particulier la température T24 de la cire 24 qui permet d'obtenir directement la valeur L de course du thermostat, par exemple au moyen d'une table de correspondance qui indique la relation entre ces deux grandeurs, comme illustré par exemple en figure 4b. Ces données (relation entre la température T24 de la cire et la course L du thermostat) sont par exemple déterminées par des essais préalables ; elles peuvent être fournies par le fabriquant du thermostat. De même, lorsque les caractéristiques des différentes parties du thermostat (masse, capacité calorifique) et des interfaces (surface, coefficient de transfert) ne sont pas connues, il est possible de les déterminer par des essais préalables ou à l'aide de courbes expérimentales de fonctionnement du thermostat : on adapte les caractéristiques des différentes parties et des interfaces de sorte que des résultats ou des courbes équivalents, déterminés grâce au modèle, correspondent aux résultats d'essais ou aux courbes expérimentales. (On remarque qu'il suffit dans ce cas de déterminer les produits m20.C20, m22.C22, m24.C24 et h1.S1, h2.S2, h3.S3, et non chaque caractéristique séparément.) La figure 5 représente un exemple de module 38 d'évaluation de la course du thermostat piloté qui utilise le modèle qui vient d'être décrit. Ce module est par exemple mis en oeuvre au sein d'une unité de traitement qui mémorise notamment la table de correspondance reliant les valeurs de température de cire T24 et de course L du thermostat. Le module 38 reçoit en entrée la température T4 du liquide de refroidissement au niveau du thermostat 4 (évaluée par un module dédié, telle que le module 36 visible en figure 3 et décrit ci-dessous en référence à la figure 7, ou mesurée par un capteur de température) et la valeur de tension utile Vc appliquée au thermostat 4. Le module 38 comprend une unité 102 de mémorisation de la valeur instantanée d'évaluation de la température T22 du corps 22, une unité 104 de mémorisation de la valeur instantanée d'évaluation de la température T24 de la cire 24 et une unité 106 de mémorisation de la valeur instantanée d'évaluation de la température T20 de la tige 20. Comme indiqué ci-dessus, au début du processus d'évaluation, ces unités sont initialisées avec la valeur T4 de température du liquide de refroidissement reçue en entrée.

Chaque itération du processus débute par une estimation des nouvelles valeurs T20 et T22 de température respectivement de la tige 20 et du corps 22. On procède ainsi car ces éléments sont proches des sources de chaleur et leur température est susceptible d'évoluer depuis la précédente itération. Pour ce faire, le module 38 détermine l'évolution AT20 de la température T20 de la tige 20 au cours d'une itération sur la base des valeurs instantanées T20, T24 de température et de tension utile Vc (reçue en entrée) comme suit. Un soustracteur 148 reçoit la valeur instantanée T20 de l'unité 106 et la soustrait à la valeur instantanée T24 reçue de l'unité 104. La valeur générée par le soustracteur 148 est multipliée par hi .Si au sein d'un multiplicateur 150. On somme ensuite, au moyen d'un additionneur 152, la valeur obtenue en sortie du multiplicateur 150 et la puissance Pj générée par la résistance, déterminée en fonction de la tension utile Vc appliquée à la résistance au moyen d'une unité de conversion 108. La sortie de l'additionneur 152 est multipliée par 1/(m20.C20) au sein d'un multiplicateur 154 afin d'obtenir l'évolution AT20 recherchée (conformément à la formule donnée ci-dessus). La sortie du multiplicateur 154 (évolution AT20) est ajoutée à la valeur instantanée T20 par un additionneur 156, ce qui permet d'obtenir en sortie de l'additionneur 156 la nouvelle valeur instantanée d'évaluation de la température T20 de la tige 20, qui sera utilisée par l'unité 106 à l'itération suivante (après passage dans ce but à travers un retardateur 116). De même, le module 38 détermine l'évolution AT22 de la température T22 du corps 22 au cours d'une itération sur la base des valeurs instantanées T4 (reçue en entrée), T22 , T24 de température comme suit.

Un soustracteur 120 reçoit la valeur instantanée T22 de l'unité 102 et la soustrait à la valeur instantanée T4 reçue en entrée ; de même, un soustracteur 122 reçoit la valeur instantanée T22 de l'unité 102 et la soustrait à la valeur instantanée T24 reçue de l'unité 104. Les valeurs générées par les soustracteurs 120, 122 sont respectivement multipliées par h3.S3 au sein d'un multiplicateur 124 et par h2.S2 au sein d'un multiplicateur 126, puis sommées par un additionneur 128. La sortie de l'additionneur 128 est multipliée par 1/(m22.C22) au sein d'un multiplicateur 130 afin d'obtenir l'évolution AT22 recherchée (conformément à la formule donnée ci-dessus).

La sortie du multiplicateur 130 (évolution AT22) est ajoutée à la valeur instantanée T22 par un additionneur 132, ce qui permet d'obtenir en sortie de l'additionneur 132 la nouvelle valeur instantanée d'évaluation de la température T22 du corps 22, qui sera utilisée par l'unité 102 à l'itération suivante (après passage dans ce but à travers un retardateur 112).

Le module 38 détermine l'évolution AT24 de la température T24 de la cire 24 au cours d'une itération (ici d'une durée d'une seconde) sur la base des valeurs instantanées T20,T22,T24 de température comme suit. Ici, les températures T20 et T22 utilisées sont celles qui viennent d'être calculées comme décrit ci-dessus. Un soustracteur 134 reçoit la valeur instantanée T24 de l'unité 104 et la soustrait à la valeur instantanée T22 (telle qu'elle vient d'être calculée) reçue de l'additionneur 132 ; de même, un soustracteur 136 reçoit la valeur instantanée T24 de l'unité 104 et la soustrait à la valeur instantanée T20 (telle qu'elle vient d'être calculée) reçue de l'additionneur 156. Les valeurs générées par les soustracteurs 134, 136 sont respectivement multipliées par h2.S2 au sein d'un multiplicateur 138 et par h1.S1 au sein d'un multiplicateur 140, puis sommées par un additionneur 142. La sortie de l'additionneur 142 est multipliée par 1/(m24.C24) au sein d'un multiplicateur 144 afin d'obtenir l'évolution AT24 recherchée (conformément à la formule donnée ci-dessus). La sortie du multiplicateur 144 (évolution iT24) est ajoutée à la valeur instantanée T24 par un additionneur 146, ce qui permet d'obtenir en sortie de l'additionneur 146 la nouvelle valeur instantanée d'évaluation de la température T24 de la cire 24, qui sera utilisée par l'unité 104 à l'itération suivante (après passage dans ce but à travers un retardateur 114). La nouvelle valeur instantanée d'évaluation de la température T24 est également transmise en entrée d'une unité 110 de conversion de la valeur de température de cire en valeur de course L du thermostat, sur la base de la table de correspondance mentionnée plus haut reliant les valeurs de température de cire et de course du thermostat.

On obtient ainsi à chaque itération une estimation de la valeur de course L du thermostat 4. La figure 6 montre les échanges de chaleur impliqués dans le système de refroidissement au niveau du thermostat piloté et du moteur. Comme visible en figure 1, le débit de liquide de refroidissement qui entre dans le moteur 2 et le parcourt en vue d'assurer son refroidissement est la somme du débit Q0 en sortie de l'aérotherme (et éventuellement du turbocompresseur) et du débit Q(L) en sortie du thermostat, lequel dépend de la course L du thermostat. Le réchauffement de ce flux de liquide de refroidissement dans le moteur, du fait de la puissance calorifique P(C,N) cédée par le moteur, génère l'accroissement de la température du liquide de refroidissement de sa valeur TE en entrée à sa valeur Ts en sortie, ce qui est traduit par l'équation suivante : P(C,N) = k.[Qo+Q(L)].(Ts-TE), où k est une constante caractéristique du liquide de refroidissement (k = p.Cp où est p la masse volumique du liquide de refroidissement et Cp sa capacité thermique massique, ou chaleur massique). On remarque que, comme indiqué par son expression sous la forme P(C,N), la puissance calorifique cédée par le moteur dépend de son point de fonctionnement, défini par la charge C et le régime N. On propose d'utiliser ces considérations pour évaluer la température du liquide de refroidissement TE en entrée du moteur, puis la température du liquide de refroidissement T4 au niveau du thermostat piloté 4 au moyen du module d'évaluation 36 déjà mentionné, par exemple comme décrit à présent. La figure 7 représente ainsi un exemple de module d'évaluation de la température T4 du liquide de refroidissement au niveau du thermostat piloté.

Ce module d'évaluation reçoit en entrée une information L représentative de la course du thermostat 4 (déterminée ici au moyen du module d'évaluation 38, dont un exemple a été décrit en référence aux figures 4a, 4b et 5), des informations relatives au point de fonctionnement du moteur, ici la charge C et le régime moteur N (fournies par exemple par l'unité de gestion du moteur ou ECU), et la température Ts du liquide de refroidissement en sortie du moteur, ici mesurée par le capteur de température 10. L'unité de traitement qui met en oeuvre le module de la figure 7 mémorise une cartographie de la puissance P(C,N) cédée au liquide de refroidissement par le moteur en fonction de la charge C et du régime-moteur N. Cette cartographie est une table qui indique les valeurs de puissance P cédée au liquide de refroidissement par le moteur respectivement associées à des couples de valeurs C, N. Cette unité de traitement mémorise également une pluralité de valeurs Q(L) de débit de liquide de refroidissement à travers le thermostat associées respectivement aux différentes valeurs possibles pour la course L. Ainsi, sur la base des informations reçues comme indiqué ci-dessus, un sous-module 70 détermine à chaque instant, par lecture dans la mémoire de l'unité de traitement, le débit Q(L) associé à la valeur L de course reçue en entrée et la puissance P(C,N) associée aux valeurs de charge C et de régime moteur N reçues en entrée. Le sous-module 70 évalue ainsi, à chaque instant t, la température TE(t) du liquide de refroidissement en entrée du moteur à l'aide du modèle décrit ci-dessus en référence à la figure 6: TE(t) = T8 - P(C,N)/(k.[Qo+Q(L)]).

L'information de température TE(t) déterminée par le sous-module 70 est appliquée à un retardateur 72, à un soustracteur 73 (qui reçoit également la sortie du retardateur 72) et à un additionneur 76. L'additionneur reçoit également la sortie du soustracteur 73 après multiplication dans un multiplicateur 75 par une constante b.

La sortie de l'additionneur 76 est appliquée à un soustracteur 78 d'une constante a, qui génère ainsi en sortie une valeur estimée de la température T4 du liquide de refroidissement au niveau du thermostat 4 qui vaut à chaque instant : T4 = TE(t) - a + b.[TE(t) - TE(t-1)]. L'agencement des éléments 72, 73, 75, 76, 78 qui vient d'être décrit 30 forme ainsi un sous-module 71 qui détermine la valeur estimée de la température T4 du liquide de refroidissement au niveau du thermostat 4 sur la base de la valeur estimée de la température TE du liquide de refroidissement en entrée du moteur 2. Dans ce sous-module 71, la correction apportée à la température TE(t) par les termes a et b.[TE(t) - TE(t-1)] permet de tenir compte du fait que le thermostat se situe légèrement en amont de l'entrée du moteur dans le circuit de liquide de refroidissement et du fait que la température en entrée du moteur résulte de la combinaison de liquide de refroidissement provenant du thermostat et de liquide de refroidissement provenant de l'aérotherme.

Les constantes a et b sont déterminées par des essais préalables et peuvent être mémorisées dans l'unité de traitement qui met en oeuvre le module de la figure 7. Dans le mode de réalisation décrit ici, on a par exemple a = 4 et b = 15 (pour des températures exprimées en °C ou en K). On peut prévoir selon une variante envisageable que les paramètres a et b soient variables en fonction de la puissance thermique prélevée par l'aérotherme à l'eau. Lors des essais préalables, on détermine dans ce cas les paramètres a et b pour diverses puissances de chauffage de l'habitacle du véhicule. Lors du fonctionnement, les valeurs a et b sont alors déterminées à chaque instant en fonction de la puissance du chauffage (telle qu'indiquée par une information dédiée reçue par exemple du module de gestion du chauffage de l'habitacle). Dans la description ci-dessus, le calcul de l'évaluation de la température T4 du liquide de refroidissement au niveau du thermostat en fonction de l'évaluation de la température TE du liquide de refroidissement en entrée du moteur est présentée sous forme de modules fonctionnels effectuant les différentes opérations. En pratique, ces opérations peuvent être effectuées par l'exécution d'un programme par l'unité de traitement qui met en oeuvre le module de la figure 7.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'estimation de la proportion (L) d'ouverture d'une vanne (26) équipant un thermostat (4) pour système de refroidissement de véhicule automobile, le thermostat (4) comprenant une partie (24) sensible à la chaleur, conçue pour entraîner l'ouverture de la vanne (26) lorsque la température (T24) de ladite partie sensible (24) dépasse un seuil de température, et un module de chauffage (28) commandé de ladite partie sensible (24), caractérisé par les étapes suivantes : - détermination d'une température (T4) au niveau du thermostat (4) ; - estimation de ladite proportion (L) d'ouverture en fonction de la température déterminée (T4) et d'une information (Vc) de commande du module de chauffage (28).
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le module de chauffage (28) comprend une résistance électrique et dans lequel l'information de commande est une tension utile (Vc) appliquée à la résistance électrique.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la température au niveau du thermostat (T4) est mesurée par un capteur.
4. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la température au 20 niveau du thermostat (T4) est estimée en fonction d'une température mesurée (T5).
5. 5. Système de refroidissement d'un moteur d'entrainement d'un véhicule automobile, comprenant un radiateur (6) et un thermostat (4) conçu pour réguler la quantité de liquide de refroidissement issue du radiateur (6) à injecter au 25 moyen d'une vanne (26) dans un circuit de refroidissement du moteur (2), le thermostat comprenant une partie (24) sensible à la chaleur, conçue pour entraîner l'ouverture de la vanne (26) lorsque la température (T24) de ladite partie sensible (24) dépasse un seuil de température, et un module de chauffage (28) commandé de ladite partie sensible (24), caractérisé en ce qu'il comprend : 30 - un module (36) de détermination d'une température (T4) au niveau du thermostat (4) ; - un module (38) d'estimation d'une proportion (L) d'ouverture de la vanne (26) en fonction de la température déterminée (T4) et d'une information de commande (Vc) du module de chauffage (28).
6. 6. Système de refroidissement selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le module de chauffage (28) comprend une résistance électrique et dans lequel l'information de commande est une tension utile (Vc) appliquée à la résistance électrique.
7. 7. Système de refroidissement selon la revendication 5 ou 6, comprenant un capteur de mesure de la température au niveau du thermostat.
8. 8. Système de refroidissement selon la revendication 5 ou 6, comprenant un module (36) d'estimation de la température (T4) au niveau du thermostat (4) en fonction d'une température mesurée (T5).
9. 9. Système de refroidissement selon l'une des revendications 5 à 8, dans lequel le module d'estimation (38) est conçu pour estimer la proportion (L) d'ouverture en fonction de la température déterminée (T4) et de l'information de commande (Vc) conformément à un modèle numérique.
10. 10. Système de refroidissement selon l'une des revendications 5 à 8, dans lequel le module d'estimation (38) est conçu pour estimer la proportion (L) d'ouverture en fonction de la température déterminée (T4) et de l'information de commande (Vc) par lecture dans une table de correspondance.