FR3033592A1

FR3033592A1 - SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING VALVE LEVELS OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF A MOTOR VEHICLE.

Info

Publication number: FR3033592A1
Application number: FR1552031A
Authority: FR
Inventors: Vincent Talon; Jamil El-Hadef
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2016-09-16

Abstract

Système de commande des levés de soupape des soupapes d'admission et d'échappement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, comprenant un moyen d'estimation de la masse d'air enfermée dans les cylindres et un moyen d'estimation de la masse de gaz résiduel dans les cylindres. Le système comprend : une cartographie (1) des coefficients de pondération d'une loi linéaire de commande fonction d'au moins une valeur parmi les entrées et états exogènes du moteur à combustion interne, un moyen de détermination (2) d'une consigne de masse d'air enfermée dans les cylindres et un moyen de détermination (3) des levés de soupape des soupapes d'admission et d'échappement en fonction de l'estimation de masse de gaz résiduel dans les cylindres, de la différence entre la consigne et l'estimation de la masse d'air enfermée dans les cylindres déterminée par un soustracteur (4), et des coefficients de pondération reçus de la cartographie (1).A system for controlling valve leaflets of the intake and exhaust valves of an internal combustion engine of a motor vehicle, comprising means for estimating the air mass enclosed in the cylinders and means for estimating the the mass of residual gas in the cylinders. The system comprises: a mapping (1) of the weighting coefficients of a linear control law which is a function of at least one of the exogenous inputs and states of the internal combustion engine, means for determining (2) a setpoint of air mass enclosed in the cylinders and means for determining (3) the valve leaflets of the intake and exhaust valves as a function of the mass estimate of residual gas in the cylinders, the difference between the setpoint and the estimation of the air mass enclosed in the cylinders determined by a subtractor (4), and weighting coefficients received from the map (1).

Description

1 Système et procédé de commande des levés de soupape d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile.1 System and method for controlling valve surveys of an internal combustion engine of a motor vehicle.

L'invention a pour domaine technique la commande de moteurs a combustion interne pour véhicules automobiles, et plus particulièrement la commande des actionneurs de tels moteurs. L'accroissement des normes de dépollution oblige reconcevoir les modes de contrôle moteur et en particulier les contrôles de l'injection et de la chaîne d'air des moteurs essence. Aujourd'hui les définitions techniques des moteurs sont de plus en plus complexes et incluent notamment de plus en plus d'actionneurs plus ou moins complexes à piloter. Les systèmes de déphasage de levé de soupape (« Variable Valve Timing » en langue anglaise, acronyme VVT) en sont l'un des exemples. Sur le même principe, les levés variables de soupapes ou (« Variable Valve Lift » en langue anglaise, acronyme VVL) en sont un autre exemple. Ils permettent notamment d'optimiser le remplissage du moteur. Deux leviers par soupape sont ainsi disponibles. Ils permettent de déphaser les soupapes pour augmenter, au besoin, la durée de la phase d'admission et ainsi contrôler la quantité d'air admise et pour permettre un balayage d'air de l'admission à l'échappement de sorte à retirer les gaz imbrûlés (acronyme IGR) et ainsi repousser la limite de cliquetis. La commande actuelle des VVTs est relativement simple dans son concept, mais requiert un effort certain de calibration sur banc moteur. Cette commande n'exploite pas au maximum la définition technique des moteurs. Il existe un besoin pour une commande optimisée des soupapes d'un moteur à combustion interne.The invention relates to the technical field of control of internal combustion engines for motor vehicles, and more particularly the control of the actuators of such engines. The increase of the standards of depollution obliges to redesign the modes of motor control and in particular the controls of the injection and the air chain of the petrol engines. Today the technical definitions of the engines are more and more complex and include in particular more and more actuators more or less complex to drive. One example is the Variable Valve Timing (VVT) systems. On the same principle, Variable Valve Lift (VVL) is another example. They allow in particular to optimize the filling of the engine. Two levers per valve are thus available. They allow to phase shift the valves to increase, if necessary, the duration of the intake phase and thus control the amount of air admitted and to allow an air sweep of the intake to the exhaust so as to remove the unburned gas (acronym IGR) and thus push back the limit of rattling. The current control of the VVTs is relatively simple in its concept, but requires a certain effort of calibration on engine bench. This command does not exploit the technical definition of the engines as much as possible. There is a need for optimized control of the valves of an internal combustion engine.

L'invention a pour objet un système de commande des levés de soupape des soupapes d'admission et d'échappement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, comprenant un moyen 3033592 2 d'estimation de la masse d'air enfermée dans les cylindres et un moyen d'estimation de la masse de gaz résiduel dans les cylindres. Le système comprend en outre : une cartographie des coefficients de pondération d'une loi 5 linéaire de commande fonction d'au moins une valeur parmi les entrées et états exogènes du moteur à combustion interne, un moyen de détermination d'une consigne de masse d'air enfermée dans les cylindres et un moyen de détermination des levés de soupape des soupapes 10 d'admission et d'échappement en fonction de l'estimation de masse de gaz résiduel dans les cylindres, de la différence entre la consigne et l'estimation de la masse d'air enfermée dans les cylindres déterminée par un soustracteur, et des coefficients de pondération de la loi linéaire de commande reçus de la cartographie.The invention relates to a control system of the valve leaflets of the intake and exhaust valves of an internal combustion engine of a motor vehicle, comprising a means 3033592 2 for estimating the air mass enclosed in the cylinders and a means for estimating the mass of residual gas in the cylinders. The system further comprises: a mapping of the weighting coefficients of a linear control law that is a function of at least one of the exogenous inputs and states of the internal combustion engine, a means for determining a mass reference value, air enclosed in the cylinders and means for determining the valve leaflets of the intake and exhaust valves as a function of the mass estimation of residual gas in the cylinders, of the difference between the setpoint and the estimate of the air mass enclosed in the cylinders determined by a subtractor, and linear control law weighting coefficients received from the map.

15 On peut commander les soupapes avec un déphasage des levés de soupapes et/ou avec des levés variables de soupapes. Dans un mode de réalisation, la cartographie peut comprendre un hypercube ou au moins deux sous-hypercubes associés chacun à une loi linéarisée de commande des levés de soupapes, chaque hypercube 20 ou sous-hypercube comprenant les commandes de levé de soupape pour chaque ensemble de valeurs des entrées et états exogènes du moteur à combustion interne, chaque loi linéarisée de commande comprenant des coefficients de pondération de la loi linéaire de commande, les coefficients de pondération de la loi linéaire de commande adaptés aux 25 entrées et états exogènes du moteur à combustion interne, étant déterminés après identification de l'hypercube ou du sous-hypercube correspondant aux entrées et états exogènes du moteur à combustion interne. Dans un autre mode de réalisation, la cartographie peut 30 comprendre un arbre de décision construit à partir d'un critère de coût pour le moteur à combustion interne, et d'un algorithme d'optimisation, l'arbre de décision comprenant des lois linéarisées de commande pour chaque ensemble de valeurs des entrées et états exogènes du moteur à combustion interne, chaque loi linéarisée de 3033592 3 commande comprenant des coefficients de pondération de la loi linéaire de commande. L'invention a également pour objet un procédé de commande des levés de soupape des soupapes d'admission et d'échappement d'un 5 moteur à combustion interne de véhicule automobile, dans lequel on estime des valeurs de masse d'air enfermée dans les cylindre et de masse de gaz résiduel dans les cylindres. Le procédé comprend en outre les étapes suivantes : on détermine des coefficients de pondération d'une loi linéaire 10 de commande par lecture d'une cartographie en fonction d'au moins une valeur parmi les entrées et états exogènes du moteur à combustion interne, on détermine une consigne de masse d'air enfermée dans les cylindres, 15 on détermine les levés de soupape des soupapes d'admission et d'échappement en fonction de l'estimation de masse de gaz résiduel dans les cylindres, de la différence entre la consigne et l'estimation de la masse d'air enfermée dans les cylindres, et des coefficients de pondération de la loi linéaire de commande.The valves can be controlled with a phase shift of the valve surveys and / or with variable valve surveys. In one embodiment, the mapping may comprise a hypercube or at least two sub-hypercubes each associated with a linearized control law of the valve surveys, each hypercube or sub-hypercube comprising the valve lift controls for each set of values of the inputs and exogenous states of the internal combustion engine, each linearised control law comprising weighting coefficients of the linear control law, the weighting coefficients of the linear control law adapted to the exogenous inputs and states of the combustion engine internal, being determined after identification of the hypercube or sub-hypercube corresponding to the exogenous inputs and states of the internal combustion engine. In another embodiment, the mapping may comprise a decision tree constructed from a cost criterion for the internal combustion engine, and an optimization algorithm, the decision tree including linearized laws. control means for each set of values of the exogenous inputs and states of the internal combustion engine, each control linearized law comprising weighting coefficients of the linear control law. The invention also relates to a method for controlling the valve leaflets of the intake and exhaust valves of a motor vehicle internal combustion engine, in which air mass values enclosed in cylinder and mass of residual gas in the cylinders. The method also comprises the following steps: weighting coefficients of a linear control law 10 are determined by reading a map as a function of at least one of the exogenous inputs and states of the internal combustion engine. determines an air mass setpoint enclosed in the cylinders, the valve leaflets of the intake and exhaust valves are determined as a function of the mass estimate of residual gas in the cylinders, the difference between the setpoint and estimating the air mass enclosed in the cylinders, and weighting coefficients of the linear control law.

20 On peut commander les soupapes avec un déphasage des levés de soupapes et/ou avec des levés variables de soupapes. La cartographie peut comprendre un hypercube ou au moins deux sous-hypercubes associés chacun à une loi linéarisée de commande des levés de soupapes, 25 Chaque hypercube ou sous-hypercube comprenant les commandes de levé de soupape pour chaque ensemble de valeurs des entrées et états exogènes du moteur à combustion interne, chaque loi linéarisée de commande comprenant des coefficients de pondération de la loi linéaire de commande, 30 Afin de déterminer les coefficients de pondération de la loi linéaire de commande adaptés aux entrées et états exogènes du moteur à combustion interne, on peut réaliser les étapes suivantes : On identifie l'hypercube ou le sous-hypercube correspondant aux entrées et états exogènes du moteur à combustion interne ; 3033592 4 On détermine la loi linéarisée correspondant à l'hypercube ou au sous-hypercube identifié ; et on détermine les coefficients de pondération de la loi linéaire de commande correspondant.The valves can be controlled with a phase shift of the valve surveys and / or with variable valve surveys. The mapping may comprise a hypercube or at least two sub-hypercubes each associated with a linearized control law of the valve surveys. Each hypercube or sub-hypercube including valve survey controls for each set of values of the exogenous inputs and states. of the internal combustion engine, each linearised control law comprising weighting coefficients of the linear control law, In order to determine the weighting coefficients of the linear control law adapted to the inputs and exogenous states of the internal combustion engine, The following steps can be carried out: The hypercube or the sub-hypercube corresponding to the exogenous inputs and states of the internal combustion engine are identified; The linearized law corresponding to the identified hypercube or sub-hypercube is determined; and determining the weighting coefficients of the corresponding linear control law.

5 La cartographie peut comprendre un arbre de décision construit à partir d'un critère de coût pour le moteur à combustion interne, et d'un algorithme d'optimisation, l'arbre de décision comprenant des lois linéarisées de commande pour chaque ensemble de valeurs des entrées et états exogènes du moteur à combustion interne, chaque loi 10 linéarisée de commande comprenant des coefficients de pondération de la loi linéaire de commande. Le procédé peut comprendre également les étapes suivantes : on génère un hypercube de données en utilisant des bornes de variations des entrées et états exogènes du moteur à combustion 15 interne, et on calcule les valeurs de commande optimale pour chaque sommet de l'hypercube et pour des points tirés aléatoirement à l'intérieur de l'hypercube en appliquant une loi de commande de type prédictive couplée à une fonction de coût ; 20 on détermine la loi linéaire la plus représentative des différentes valeurs de commandes obtenues aux sommets de l'hypercube ; on détermine des valeurs de commande par application de la loi linéaire de commande, pour chaque sommet de l'hypercube et pour 25 tous les points tirés aléatoirement à l'intérieur de l'hypercube ; on détermine un écart entre les valeurs de commande prédictive et les valeurs de commande linéaire ; on détermine ensuite si l'écart est inférieur à un seuil de dégradation acceptable de la commande ; 30 Si tel est le cas, la loi linéaire est conservée pour l'hypercube considéré. Si tel n'est pas le cas, on découpe l'hypercube en deux soushypercubes et on répète les étapes de calcul et de détermination pour chacun des sous-hypercubes obtenus.The mapping may comprise a decision tree constructed from a cost criterion for the internal combustion engine, and an optimization algorithm, the decision tree comprising linearized control laws for each set of values. exogenous inputs and states of the internal combustion engine, each linearised control law comprising weighting coefficients of the linear control law. The method may also comprise the following steps: a data hypercube is generated using variation terminals of the exogenous inputs and states of the internal combustion engine, and optimal control values are calculated for each hypercube vertex and for randomly drawn points inside the hypercube by applying a predictive type control law coupled to a cost function; The most representative linear law of the different command values obtained at the vertices of the hypercube is determined; control values are determined by applying the linear control law for each vertex of the hypercube and for all randomly drawn points within the hypercube; a difference between the predictive control values and the linear control values is determined; then determining whether the deviation is below an acceptable degradation threshold of the command; If this is the case, the linear law is preserved for the hypercube considered. If this is not the case, the hypercube is cut into two subhypercubes and the calculation and determination steps for each of the sub-hypercubes obtained are repeated.

3033592 5 Le système et le procédé de commande sont optimaux en termes de remplissage des cylindres du moteur ou d'émission de polluants. Ils permettent de réduire le temps de calibration et les essais sur banc moteur. De plus, ils permettent un contrôle du double système VVT / 5 VVL qui va apparaître sur les moteurs répondant aux normes euro6/7. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : 10 - la figure 1 illustre un arbre de décision permettant de déterminer le sous-hypercube à considérer, et - la figure 2 illustre les principaux éléments d'un système de commande selon l'invention. Dans l'exemple illustré, on propose d'optimiser la position des 15 actionneurs par rapport à un critère à définir à partir de la combinaison des éléments ci-dessous: - Suivi d'une consigne de masse enfermée - Suivi d'une consigne d'IGR - Optimisation du rendement moteur 20 - Suivi d'une consigne d'émission de polluant - Minimisation d'un ou plusieurs polluants, etc. La calibration de la loi de contrôle se fait à partir d'un modèle moteur simplifié (par exemple, un modèle OD). Un ou plusieurs 25 paramètres permettent de manière itérative de corriger la loi de contrôle après l'observation des performances sur banc moteur. Dans une première partie, on décrira la loi de commande prédictive qui est proposée et qui repose sur un modèle OD (zéro dimension) du moteur, équipé de soupapes d'admission et 30 d'échappement dont le levé de soupape peut être commandé selon les méthodes VVT / VVL. Dans une deuxième partie, on détaillera le passage à une loi de commande explicite à horizon glissant, qui prend la forme de cartographie de gains et d'offsets. Enfin, dans une troisième partie, on décrira un mode de réalisation, appliqué au 3033592 6 contrôle selon les méthodes VVT / VVL du levé de soupape des soupapes d'admission et d'échappement d'un moteur à combustion interne pour respecter une consigne de masse d'air frais enfermée avec minimisation des gaz résiduels.The control system and method are optimal in terms of filling the engine cylinders or pollutant emission. They reduce calibration time and engine bench tests. In addition, they allow a control of the dual VVT / 5 VVL system that will appear on engines that meet the Euro6 / 7 standards. Other objects, features and advantages of the invention will become apparent on reading the following description, given solely by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 illustrates a decision tree to determine the sub-hypercube to be considered, and - Figure 2 illustrates the main elements of a control system according to the invention. In the illustrated example, it is proposed to optimize the position of the actuators with respect to a criterion to be defined from the combination of the elements below: - Follow-up of a locked mass instruction - Follow-up of a setpoint d 'IGR - Optimization of engine efficiency 20 - Monitoring of a pollutant emission guideline - Minimization of one or more pollutants, etc. The calibration of the control law is based on a simplified motor model (for example, an OD model). One or more parameters allow iteratively to correct the control law after observation of the performance on the engine test bench. In a first part, the predictive control law that is proposed and which is based on a model OD (zero dimension) of the engine, equipped with intake and exhaust valves whose valve lift can be controlled according to VVT / VVL methods. In a second part, we will detail the transition to an explicit control law with sliding horizon, which takes the form of mapping gains and offsets. Finally, in a third part, an embodiment will be described, applied to the control according to methods VVT / VVL of the valve survey of the intake and exhaust valves of an internal combustion engine in order to comply with an instruction of enclosed fresh air mass with minimization of residual gases.

5 La loi de commande prédictive va maintenant être décrite. Les lois de commande de type prédictives utilisent une boucle d'optimisation itérative pour calculer les positions optimales futures des actionneurs, vis-à-vis d'un critère donné. A chaque pas de temps, seule la première commande est appliquée. Une nouvelle optimisation 10 est alors répétée, en prenant en compte les dernières informations obtenues sur le système. L'état du système à l'instant k étant contenu dans le vecteur xo, l'objectif de la commande peut être défini ainsi : 15 (Eq. 1) (Eq. 2) (Eq. 3) (Eq. 4) (Eq. 5) 20 Avec : x(i) : le vecteur d'état du système u(i) : le vecteur des commandes futures des actionneurs, Hp=[k,k+Np] : l'horizon de prédiction de la commande, f et g : le modèle du moteur, 25 : les saturations basses des positions des actionneurs, et : les saturations hautes des positions des actionneurs. J : fonction de coût a : consigne vers laquelle on veut faire tendre les sorties du système y(i) 30 L'horizon de prédiction de la commande est l'intervalle de temps sur lequel on évalue une fonction de coût J.The predictive law of control will now be described. The predictive type control laws use an iterative optimization loop to calculate the future optimal positions of the actuators, with respect to a given criterion. At each time step, only the first command is applied. A new optimization 10 is then repeated, taking into account the latest information obtained on the system. Since the state of the system at time k is contained in the vector xo, the objective of the control can be defined as: (Eq 1) (Eq 2) (Eq 3) (Eq 4) ( Eq. 5) With: x (i): the system state vector u (i): the vector of future actuator commands, Hp = [k, k + Np]: the prediction horizon of the command , f and g: the motor model, 25: the low saturations of the positions of the actuators, and: the high saturation of the positions of the actuators. J: cost function a: setpoint to which the outputs of the system are to be set y (i) The control's prediction horizon is the time interval over which a cost function J is evaluated.

3033592 7 On va maintenant décrire l'application des lois de commande prédictives aux moteurs équipés de soupapes pouvant être commandées selon VVT / VVL. Les hypothèses posées ci-dessous permettent d'appliquer les 5 lois de commande prédictives au pilotage de levés de soupapes selon VVT / VVL. - Les états sont les pressions dans les volumes de contrôles (échangeur, collecteur admission et échappement, etc.), - Les sorties du système sont les grandeurs intervenant 10 dans la fonction de coût définie à l'équation (Eq. 1), habituellement pour le pilotage de levés de soupapes selon VVTs et VVLs, une masse de gaz, - Les commandes sont : = (Eq. 6) 15 - Le vecteur d'entrées exogènes contient le régime moteur, les conditions atmosphériques influant sur le remplissage du moteur (pression, température, humidité, etc.) et les consignes contenues dans le critère.The application of the predictive control laws to engines equipped with valves controllable according to VVT / VVL will now be described. The hypotheses set out below make it possible to apply the 5 predictive control laws to the control of valve surveys according to VVT / VVL. The states are the pressures in the control volumes (exchanger, intake and exhaust manifold, etc.). The outputs of the system are the magnitudes involved in the cost function defined in Equation (Eq. for the control of valve surveys according to VVTs and VVLs, a mass of gas, - The commands are: = (Eq. 6) 15 - The vector of exogenous inputs contains the engine speed, the atmospheric conditions influencing the filling of the engine (pressure, temperature, humidity, etc.) and the instructions contained in the criterion.

20 On définit ensuite la fonction de coût J présentant la forme suivante : (Eq. 7) Le premier terme est une somme quadratique d'erreurs de suivi. Elle permet de s'assurer que l'on atteint un point de fonctionnement 25 précis. Dans le cas du pilotage de levés de soupapes selon VVTs / VVLs, il peut s'agir d'une masse de gaz, d'une masse d'air frais, etc. Les pondérations ai permettent de pénaliser les consignes les unes par rapport aux autres, en cas de suivis multiples (plusieurs objectifs, par exemple consigne de masse de gaz frais et consigne de balayage à 30 assurer en même temps). Le second terme, quant à lui, permet de minimiser une ou plusieurs des sorties du modèle. Il peut s'agir de la consommation de carburant, des émissions de CO2 ou d'un quelconque autre polluant.The cost function J having the following form is then defined: (Eq.7) The first term is a quadratic sum of tracking errors. It ensures that a precise operating point is reached. In the case of VVTs / VVLs valve survey control, this may be a mass of gas, a fresh air mass, etc. The weights ai make it possible to penalize the instructions relative to each other, in the case of multiple follow-ups (several objectives, for example a fresh gas mass setpoint and a scanning setpoint to be ensured at the same time). The second term, meanwhile, makes it possible to minimize one or more of the outputs of the model. It can be fuel consumption, CO2 emissions or any other pollutant.

3033592 8 Les coefficients 13i permettent de pondérer les sorties multiples à minimiser. L'approche présentée jusqu'à présent requiert l'utilisation d'un algorithme d'optimisation en ligne. Cela en fait donc une approche 5 très coûteuse en termes de temps de calcul puisqu'il faut pouvoir faire exécuter le modèle plusieurs fois dans l'espace de temps qui sépare l'envoi de deux commandes aux actionneurs. Pour cela, on calcule la commande obtenue pour toutes les combinaisons possibles des états et des entrées exogènes du système.The coefficients 13i make it possible to weight the multiple outputs to be minimized. The approach presented so far requires the use of an online optimization algorithm. This therefore makes it a very expensive approach in terms of computation time since it is necessary to be able to execute the model several times in the space of time which separates the sending of two commands to the actuators. For that, one calculates the command obtained for all the possible combinations of the states and the exogenous entries of the system.

10 Cela peut représenter entre cinq et dix grandeurs, suivant le nombre d'états du modèle et le nombre de trajectoires à suivre. Le but est, au final, d'obtenir une loi linéaire par morceaux, définie dans l'espace des paramètres de la loi explicite. Cette loi présente un nombre de dimensions correspondant au nombre d'entrées exogènes du système.This can represent between five and ten magnitudes, depending on the number of states of the model and the number of trajectories to follow. The goal is, ultimately, to obtain a linear piecewise law, defined in the space of the parameters of the explicit law. This law has a number of dimensions corresponding to the number of exogenous inputs of the system.

15 Les étapes de procédé suivantes permettent de définir la loi linéaire de commande, éventuellement par morceaux. Au cours d'une première étape, on génère un hypercube de données en utilisant les bornes de variations des paramètres de la commande explicite, comprenant les états du système et les consignes.The following process steps make it possible to define the linear control law, possibly in pieces. In a first step, a hypercube of data is generated using the parameter change terminals of the explicit command, including the system states and the setpoints.

20 Par exemple, la pression collecteur peut varier de 0,5 bar à 1,5 bar. On rappelle qu'un hypercube est une matrice de données à plusieurs dimensions, notamment plus de trois dimensions. L'hypercube généré comprend les commandes des levés de soupapes selon VVT et/ou VVL en fonction des états et des entrées exogènes du système.For example, the manifold pressure can vary from 0.5 bar to 1.5 bar. It is recalled that a hypercube is a matrix of data with several dimensions, in particular more than three dimensions. The hypercube generated includes the VVT and / or VVL valve survey commands as a function of the exogenous states and inputs of the system.

25 Au cours d'une deuxième étape, on calcule les valeurs de commande optimale pour chaque sommet de l'hypercube et pour des points tirés aléatoirement à l'intérieur de l'hypercube en appliquant les équations Eq. 1 à Eq. 6 combinées avec l'équation de coût Eq. 7. En d'autres termes, on calcule aux sommets et sur des points aléatoires 30 de l'hypercube, la fonction de coût J, qu'on minimise ensuite sur les commandes des VVT. Pour cela, on calcule les sorties du modèle non linéaire. Il s'agit ici de la masse enfermée.In a second step, the optimal control values for each hypercube vertex and for randomly drawn points within the hypercube are calculated by applying the Eq equations. 1 to Eq. 6 combined with the cost equation Eq. 7. In other words, at the vertices and at random points 30 of the hypercube, the cost function J is calculated, which is then minimized on the VVT controls. For this, we calculate the outputs of the nonlinear model. This is the locked mass.

3033592 9 Au cours d'une troisième étape, on détermine la loi linéaire la plus représentative des différentes valeurs de commandes obtenues aux sommets de l'hypercube. Elle est de la forme : 3 (Eq. 8) 5 Au cours d'une quatrième étape, on détermine des valeurs de commande par application de la loi linéaire de commande déterminée à la troisième étape, pour chaque sommet de l'hypercube et pour tous les points tirés aléatoirement à l'intérieur de l'hypercube au cours de la deuxième étape.In a third step, the most representative linear law of the different command values obtained at the vertices of the hypercube is determined. It is of the form: 3 (Eq.8) In a fourth step, control values are determined by applying the linear control law determined in the third step, for each vertex of the hypercube and for all the points drawn randomly inside the hypercube during the second stage.

10 Au cours d'une cinquième étape, on détermine un écart entre les valeurs de commande optimale obtenues à l'issue de la deuxième étape et les valeurs de commande obtenues avec la commande linéaire à l'issue de la quatrième étape. L'écart entre les valeurs de commande optimale obtenues à l'issue de la deuxième étape et les valeurs de 15 commande obtenues avec la commande linéaire à l'issue de la quatrième étape est égal à la somme des normes des écarts entre les valeurs de commande optimale et les valeurs de commande obtenues avec la commande linéaire pour chaque point (points aux sommets et points aléatoires).During a fifth step, a difference is determined between the optimum control values obtained at the end of the second step and the control values obtained with the linear control at the end of the fourth step. The difference between the optimal control values obtained at the end of the second step and the control values obtained with the linear control at the end of the fourth step is equal to the sum of the norms of the differences between the values of the optimal control and control values obtained with the linear control for each point (points at vertices and random points).

20 Si l'écart est inférieur à un seuil s de dégradation acceptable de la commande, la loi linéaire est conservée pour l'hypercube considéré. Si tel n'est pas le cas, on découpe l'hypercube en deux soushypercubes et on répète les étapes à partir de la deuxième étape pour chacun des sous-hypercubes obtenus.If the difference is less than a threshold of acceptable degradation of the control, the linear law is maintained for the hypercube considered. If this is not the case, the hypercube is cut into two subhypercubes and the steps are repeated from the second step for each of the sub-hypercubes obtained.

25 L'algorithme se termine une fois qu'une loi linéaire a été validée pour tout l'hypercube généré à la première étape ou pour chacun des sous-hypercubes issus de la découpe de l'hypercube généré à la première étape. Plusieurs modes de réalisation existent pour l'implémentation 30 dans un calculateur de la loi linéaire de commande déterminée ci- dessus. Un premier mode de réalisation consiste à parcourir tous les sous-hypercubes obtenus pendant la synthèse et à déterminer celui dans lequel on se trouve. On applique alors la loi de commande 3033592 10 associée au sous-hypercube dans lequel on se trouve en utilisant les matrices A et B correspondantes obtenues pendant la définition de la loi linéaire de commande décrite ci-dessus. Un second mode de réalisation permet de minimiser le temps de 5 recherche. Il suppose de ranger l'ensemble des lois de contrôle obtenues dans un arbre de recherche tel qu'illustré par la figure 1. En résolvant une succession d'inégalités simples fonction des différentes dichotomies de l'hypercube en sous-hypercubes, on aboutit à l'obtention des matrices A et B qui permettent de calculer la position 10 des actionneurs à appliquer. Dans l'exemple illustré par la figure 1, les inégalités portent sur la pression dans le collecteur et la vitesse de rotation du moteur. D'autres inégalités peuvent être employées. Un exemple de réalisation va maintenant être décrit, concernant le suivi de trajectoire de masse enfermée dans les cylindres avec 15 minimisation des gaz résiduels. Cela permet de contrôler très précisément la consommation et les émissions polluantes. De plus, la minimisation des gaz résiduels permet de réduire la garde au cliquetis sur l'avance à l'allumage ce qui améliore le couple. Un estimateur de masse enfermée de type classique permet de 20 comparer cette masse consigne à celle réalisée et de jouer sur les VVT et VVL admission et échappement afin de réduire l'erreur entre les deux, tout en minimisant (à chaque instant) les gaz résiduels à l'aide d'un second estimateur de type classique. Le critère de coût .12 à optimiser s'écrit donc : 25 sp J2 a - ("air -"aireJ2 ± /3Mg t'est (Eq. 9) Avec : a et f3 des paramètres à calibrer, Mairsp : la consigne de masse d'air enfermée dans les cylindres, 30 Mairest : la masse d'air estimée enfermée dans les cylindres, et Mgrest : la masse de gaz résiduels dans les cylindres minimiser.The algorithm ends once a linear law has been validated for all the hypercube generated in the first step or for each of the sub-hypercubes resulting from the cutting of the hypercube generated in the first step. Several embodiments exist for the implementation in a calculator of the linear control law determined above. A first embodiment consists of going through all the sub-hypercubes obtained during the synthesis and to determine the one in which one is located. The control law 3033592 associated with the sub-hypercube in which one finds oneself is then applied using the corresponding matrices A and B obtained during the definition of the linear control law described above. A second embodiment minimizes the search time. It supposes to rank all the control laws obtained in a search tree as illustrated by the figure 1. By solving a succession of simple inequalities according to the different dichotomies of the hypercube in sub-hypercubes, one ends up with obtaining the matrices A and B which make it possible to calculate the position of the actuators to be applied. In the example illustrated in FIG. 1, the inequalities relate to the pressure in the manifold and the rotational speed of the engine. Other inequalities can be used. An exemplary embodiment will now be described, concerning the tracking of mass trajectory enclosed in the cylinders with minimization of the residual gases. This makes it possible to control very precisely the consumption and the polluting emissions. In addition, the minimization of residual gas reduces the chatter on the spark advance which improves the torque. A conventional enclosed mass estimator makes it possible to compare this set mass with that achieved and to play on the VVT and VVL intake and exhaust in order to reduce the error between the two, while minimizing (at each moment) the residual gases. using a second classical type estimator. The cost criterion .12 to be optimized is therefore written: ## EQU1 ## With: a and f3 parameters to be calibrated, Mairsp: the setpoint of air mass enclosed in the cylinders, 30 Mairest: the estimated air mass enclosed in the cylinders, and Mgrest: the mass of residual gases in the cylinders minimize.

3033592 11 L'homme du métier comprendra que la masse d'air enfermée dans les cylindres est égale à la masse d'air admis dans les cylindres, qui y demeure. En effet, une partie de l'air admis peut repartir directement à l'échappement. Un tel phénomène est appelé balayage.The person skilled in the art will understand that the air mass enclosed in the cylinders is equal to the mass of air admitted into the cylinders, which remains there. Indeed, some of the air admitted can start directly to the exhaust. Such a phenomenon is called scanning.

5 L'optimisation est réalisée une seule fois lors de la phase de mise au point par application des étapes de procédé permettant de définir la loi linéaire de commande décrites ci-dessus En d'autres termes, cette optimisation est réalisée hors ligne puis embarquée sous forme de cartographie dans un calculateur. Les coefficients A et B de 10 l'équation (Eq. 8) ainsi obtenus sont mémorisés dans une cartographie couvrant l'ensemble de l'hypercube. La figure 2 illustre le système de commande des levés de soupape des soupapes d'admission et d'échappement d'un moteur à combustion interne. Le système de commande comprend une 15 cartographie 1 des coefficients A et B de pondération de la loi linéaire de commande, comprenant un hypercube ou au moins deux soushypercubes associés chacun à une loi linéarisée de commande des levés de soupapes tels que décrit plus haut. Alternativement, la cartographie 1 comprend l'arbre de 20 décision construit à partir du critère .12, et de l'algorithme d'optimisation décrit par l'équation (Eq. 3). Le système de commande comprend également un moyen de détermination 2 d'une consigne de masse d'air Mairsp et un moyen de détermination 3 des levés de soupape des soupapes d'admission et 25 d' échappement. Le moyen de détermination 2 peut être par exemple une cartographie fonction de la vitesse de rotation N et du couple Couplesp requis par le conducteur. En parallèle, deux moyens d'estimation, non représentés, permettent d'obtenir des valeurs de masse enfermée 30 Mairest et de masse de gaz résiduel Mgrest. Le moyen de détermination des positions 3 détermine des levés de soupape des soupapes d'admission et d'échappement en fonction de l'estimation de masse de gaz résiduel Mgrest, de la valeur Mairsp - 3033592 12 Mairest déterminée par un soustracteur 4, et des coefficients A et B reçus de la cartographie 1. Ces positions sont alors optimales par rapport au critère .12 défini lors de la phase de calibration.The optimization is carried out only once during the development phase by applying the method steps for defining the linear control law described above. In other words, this optimization is performed offline and then embedded in the software. form of mapping in a calculator. The coefficients A and B of the equation (Eq.8) thus obtained are stored in a map covering the entire hypercube. Figure 2 illustrates the control system of the valve leaflets of the intake and exhaust valves of an internal combustion engine. The control system comprises a mapping 1 of the linear control law weighting coefficients A and B, comprising a hypercube or at least two subhypercubes each associated with a linearized control law of the valve surveys as described above. Alternatively, the mapping 1 comprises the decision tree constructed from the criterion 12, and the optimization algorithm described by the equation (Eq.3). The control system also comprises a means 2 for determining an air mass set point Mairsp and a means 3 for determining the valve surveys of the intake and exhaust valves. The determination means 2 may for example be a map based on the speed of rotation N and Couplesp torque required by the driver. In parallel, two estimation means, not shown, make it possible to obtain closed mass values Mairest and mass of residual gas Mgrest. The position determining means 3 determines valve leavings of the intake and exhaust valves as a function of the mass estimate of residual gas Mgrest, the value Mairsp - 3033592 12 Mairest determined by a subtractor 4, and coefficients A and B received from the map 1. These positions are then optimal with respect to the criterion 12 defined during the calibration phase.

5 En variante, il est possible de prendre en compte d'autres actionneurs que les actionneurs de soupapes d'admission OU d'échappement. On peut par exemple en même temps piloter d'éventuels papillons ou vannes et/ou un turbocompresseur. Le procédé de commande des levés de soupape des soupapes 10 d'admission et d'échappement d'un moteur à combustion interne débute par une étape de détermination des coefficients A et B de pondération de la loi linéaire de commande en fonction de l'arbre de décision construit à partir du critère .12, et de l'algorithme d'optimisation décrit par l'équation (Eq. 3) et des variables permettant 15 de naviguer dans cet arbre de décision, ici, la vitesse de rotation N et le couple Couple. Le procédé de commande se poursuit par une étape au cours de laquelle on détermine une consigne de masse d'air Mairsp par exemple par lecture d'une cartographie fonction de la vitesse de rotation N et 20 du couple Couple sp requis par le conducteur. En parallèle, on dispose des estimations des valeurs de masse enfermée Mairest et de masse de gaz résiduel Mgrest. Le procédé de commande se poursuit par une étape au cours de laquelle on détermine des levés de soupape des soupapes d'admission 25 et d'échappement en fonction de l'estimation de masse de gaz résiduel Mgrest, de la valeur Mairsp - Mairest, et des coefficients A et B de pondération de la loi linéaire de commande. Le système et le procédé de commande décrits ci-dessus sont applicables à tous les moteurs équipés de VVT essence ou diesel, avec 30 ou sans EGR, avec ou sans suralimentation.Alternatively, it is possible to take into account other actuators than the intake or exhaust valve actuators. One can for example at the same time drive possible butterflies or valves and / or a turbocharger. The control method of the valve leaflets of the intake and exhaust valves of an internal combustion engine starts with a step of determining the weighting coefficients A and B of the linear control law as a function of the shaft. decision based on the criterion 12, and the optimization algorithm described by the equation (Eq.3) and variables for navigating in this decision tree, here the speed of rotation N and the couple Couple. The control method continues with a step during which a Mairsp air mass setpoint is determined, for example by reading a map based on the speed of rotation N and the Torque couple sp required by the driver. In parallel, estimates of Mairest enclosed mass values and Mgrest residual gas mass are available. The control method is continued by a step in which valve leaflets of the intake and exhaust valves are determined according to the Mgrest residual gas mass estimate, the Mairsp-Mairest value, and weighting coefficients A and B of the linear control law. The control system and method described above are applicable to all engines with gasoline or diesel VVT, with or without EGR, with or without supercharging.

Claims

REVENDICATIONS1. A control system for the valve leaflets of the intake and exhaust valves of an internal combustion engine of a motor vehicle, comprising: a means for estimating the air mass enclosed in the cylinders, and a means for estimation of the mass of residual gas in the cylinders, characterized in that it comprises: a mapping (1) of the weighting coefficients of a linear control law according to at least one of the inputs and exogenous states of the internal combustion engine, means for determining (2) an air mass setpoint enclosed in the cylinders and a means (3) for determining the valve leaflets of the intake and exhaust valves as a function of the estimation of mass of residual gas in the cylinders, the difference between the set point and the estimation of the air mass enclosed in the cylinders determined by a subtractor (4), and weighting coefficients of the linear control law e received from the map (1).

2. System according to claim 1, wherein the valves are controlled with a phase shift of the valve surveys and / or with variable valve surveys.

3. System according to any one of the preceding claims, wherein the mapping (1) comprises a hypercube or at least two sub-hypercubes each associated with a linearized control law of the valve surveys, each hypercube or sub-hypercube comprising the valve lift commands for each set of values of the exogenous inputs and states of the internal combustion engine, each linearised control law comprising weighting coefficients of the linear control law, the weighting coefficients of the linear control law adapted to the exogenous inputs and states of the internal combustion engine, being determined after identification of the hypercube or subhypercube corresponding to the exogenous inputs and states of the internal combustion engine.

4. System according to any one of claims 1 or 2, wherein the mapping 1 comprises a decision tree constructed from a cost criterion for the internal combustion engine, and an optimization algorithm, a decision tree comprising linearized control laws for each set of values of the inputs and exogenous states of the internal combustion engine, each linearized control law comprising weighting coefficients of the linear control law.

5. A method of controlling the valve leaflets of the intake and exhaust valves of an internal combustion engine of a motor vehicle, in which the values of air mass enclosed in the cylinders and of mass of gas are estimated. residual in the cylinders, characterized in that it comprises the following steps: weighting coefficients of the linear control law are determined by reading a map as a function of at least one value among the exogenous inputs and states of the internal combustion engine, an air mass setpoint enclosed in the cylinders is determined, the valve leaflets of the intake and exhaust valves are determined according to the mass estimate of residual gas in the cylinders. , the difference between the setpoint and the estimate of the air mass enclosed in the cylinders, and weighting coefficients of the linear control law.

6. Process according to claim 5, in which the valves are controlled with a phase shift of the valve surveys and / or with variable valve surveys. 3033592 15

7. A method according to any one of claims 5 or 6, wherein the mapping comprises a hypercube or at least two sub-hypercubes each associated with a linearized control law of the valve surveys, each hypercube or sub-hypercube comprising valve lift commands for each set of values of the exogenous inputs and states of the internal combustion engine, each linearized control law comprising weighting coefficients of the linear control law, and in which, in order to determine the weighting coefficients, of the linear control law adapted to the exogenous inputs and states of the internal combustion engine, the following steps are carried out: the hypercube or the sub-hypercube corresponding to the exogenous inputs and states of the internal combustion engine are identified; linearized law corresponding to the identified hypercube or sub-hypercube, and the weighting coefficients are determined ation of the corresponding linear control law. 20

The method of any one of claims 5 or 6, wherein the mapping comprises a decision tree constructed from a cost criterion for the internal combustion engine, and an optimization algorithm, the decision tree comprising linearized control laws for each set of values of the inputs and exogenous states of the internal combustion engine, each linearized control law comprising weighting coefficients of the linear control law.

9. An optimization method according to claim 7, comprising the steps of: generating a data hypercube using variation terminals of the exogenous inputs and states of the internal combustion engine, and calculating the optimal control values for each hypercube top and for points randomly drawn to the interior of the hypercube by applying a predictive type control law coupled to a cost function, the most representative linear law of the different control values is determined. obtained at the apices of the hypercube, control values are determined by applying the linear control law, for each vertex of the hypercube and for all the points drawn randomly inside the hypercube, a the difference between the predictive control values 10 and the linear control values, it is then determined whether the difference is smaller than a degradation threshold acceptable of the order, if that is the case, the linear law is preserved for the hypercube considered. If this is not the case, the hypercube is cut into two sub-hypercubes and the calculation and determination steps for each of the sub-hypercubes obtained are repeated.