FR2771450A1 - Commande de la pression d'alimentation d'un moteur a combustion interne suralimente et utilisation de cette commande - Google Patents

Abstract

Cette commande vise l'utilisation optimale - pour la montée de la pression d'alimentation - d'un turbocompresseur dont la turbine d'échappement est à géométrie variable.Un dispositif de commande (2) est prévu dans le trajet d'action (1) menant à l'organe de réglage (7) de la géométrie variable. Un dispositif de régulation désactivable (3) sert à déterminer un rapport cyclique de régulation applicable en addition au trajet d'action (1). Un dispositif de commutation est prévu entre le dispositif de régulation (3) et le trajet d'action (1) et un dispositif de pilotage (5) calcule un rapport cyclique de pilotage gradué qui est applicable par un élément d'addition (12) au trajet (1).Applicable en particulier aux moteurs Diesel à injection directe.

Description

L'invention concerne une commande de la pression d'alimentation (de

suralimentation) d'un moteur à combustion interne suralimenté dont le turbocompresseur de suralimentation à gaz d'échappement présente un organe de réglage de la pression d'alimentation, en particulier sous la forme d'une

géométrie de turbine variable (VTG).

Par le document EP 0 747 585 A2, il est déjà connu d'équiper une telle commande d'un dispositif de commande et en plus d'un dispositif de régulation, de commander la pression d'alimentation au régime de charge inférieur du moteur à combustion interne et de seulement activer le régulateur en plus et de réguler la pression d'alimentation au régime de charge supérieur. Selon ce document, le dispositif de commande reste également actif au régime de charge régulé afin

de garantir un fonctionnement stable du turbo-

compresseur. Pour le réglage de la pression d'alimentation, le dispositif de commande extrait de diagrammes caractéristiques des valeurs de consigne qui sont mémorisées électroniquement en fonction de la vitesse de rotation du moteur et de la quantité de carburant injectée. Les valeurs de consigne sont converties en un taux d'impulsions ou rapport cyclique

déterminé, par lequel est commandé l'organe de réglage.

Pour la régulation de la pression d'alimentation, le dispositif de régulation détermine, à partir d'une comparaison valeur de consigne/valeur réelle entre des valeurs de consigne préfixées et des valeurs réelles déterminées de la pression d'alimentation, un rapport cyclique de régulation qui est appliqué au trajet d'action menant à l'organe de réglage et ajouté au rapport cyclique de commande. Pour enclencher la régulation au passage du régime de charge inférieur au régime de charge supérieur, on a prévu un inverseur à l'entrée duquel sont envoyés un signal représentatif de la quantité de carburant injectée et un signal

représentatif de la vitesse de rotation.

L'enclenchement s'effectue seulement lorsque le signal de quantité de carburant injectée dépasse un seuil fonction de la vitesse de rotation, lequel est extrait d'une courbe caractéristique. Lorsque le signal de quantité de carburant injectée descend, lors de sa diminution, au- dessous d'un autre seuil fonction de la vitesse - lequel est extrait d'une courbe caractéristique inférieure s'étendant à distance et à peu près parallèlement à la courbe caractéristique supérieure afin d'obtenir un effet d'hystérésis -, la régulation est désactivée. Dans le mode régulation, un effet de pilotage est produit par le dispositif de commande, également enclenché, et par la transmission en boucle, liée à cet enclenchement, des valeurs de

consigne pour la commande de la pression d'ali-

mentation. Les turbocompresseurs de suralimentation à gaz d'échappement et à géométrie de turbine variable (VTG) présentent une forte dynamique dans la montée de la pression d'alimentation. Or, lors d'un fonctionnement du turbocompresseur VTG avec la commande connue de la pression d'alimentation, il se produit régulièrement, à la fin d'une montée rapide de la pression d'alimentation, une suroscillation de cette pression au-delà de la valeur de consigne, ce qui conduit immédiatement à des élévations excessives nuisibles de la contre-pression des gaz d'échappement dans le circuit d'échappement du moteur à combustion interne. Une contre-pression plus élevée des gaz d'échappement par suite de l'effet de retenue de la turbine d'échappement du turbocompresseur, agit sur les

pistons du moteur et leur impose un travail plus impor-

tant d'expulsion des gaz brûlés. Comme l'élévation ex-

cessive de la contre-pression des gaz d'échappement doit absolument être évitée, la commande connue de la pression d'alimentation ne permet pas d'obtenir une montée de cette pression qui soit optimale pour le couple moteur obtenu, surtout dans des régimes ou des états de fonctionnement non-stationnaires du moteur suralimenté. Le but de l'invention est de perfectionner la commande du type générique défini au début, de manière que les propriétés dynamiques du turbocompresseur de suralimentation à gaz d'échappement et à géométrie de turbine variable, pour ce qui concerne la montée de la pression d'alimentation, soient utilisées dans tous les états de fonctionnement du moteur à combustion interne et qu'une montée de la pression d'alimentation optimale

pour le couple produit soit rendue possible.

Conformément à l'invention, on obtient ce ré-

sultat par le fait que la commande du type générique défini au début comprend: - un dispositif de commande dans le trajet d'action menant à l'organe de réglage, dispositif auquel est coordonné au moins un diagramme caractéristique fondamental, dans lequel des valeurs de consigne sont mémorisées électroniquement en fonction au moins de la vitesse de rotation du moteur et de la quantité de carburant injectée actuelle, et sont maintenues prêtes à être lues en vue de la détermination d'un rapport cyclique de commande, - un dispositif de régulation, pouvant être désactivé, pour déterminer un rapport cyclique de régulation, pouvant être appliqué en addition au trajet d'action, qui est produit à partir de la comparaison valeur de consigne/valeur réelle entre des valeurs de consigne pouvant être préfixées et des valeurs réelles déterminées de la pression d'alimentation, - un dispositif de commutation interposé entre le dispositif de régulation et le trajet d'action

et qui, pour l'indication d'un état de commutation pré-

fixé entre le mode régulation et le mode commande, utilise un paramètre de quantité de carburant injectée qui dépend au moins de la vitesse de rotation, et - un dispositif de pilotage pour calculer un rapport cyclique de pilotage qui est gradué en fonction d'une variation de valeur de consigne demandée d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur à combustion interne, taux de pilotage gradué qui est applicable au trajet d'action à travers un élément d'addition. La commande selon l'invention permet à la fois une commande de la pression d'alimentation par des valeurs de consigne qui sont fournies au préalable au dispositif de commande - prévu dans le trajet d'action menant à l'organe de réglage - en fonction de la vitesse de rotation du moteur et de la quantité de carburant injectée actuelle, et une régulation de la pression d'alimentation garantissant toujours une pression d'alimentation optimale pour le point de fonctionnement considéré et une montée de cette pression qui est optimale pour le couple obtenu. En d'autres plages de fonctionnement du moteur, surtout lorsque la charge partielle croît progressivement et au régime de pleine charge, la pression d'alimentation est régulée de manière avantageuse. Sous une faible charge partielle, le dispositif de régulation est désactivé et la pression d'alimentation est commandée, ce qui est considéré comme un avantage en raison de la courbe caractéristique à très faible pente du turbocompresseur dans cette plage de charge. L'état de commutation à établir est fourni au préalable au dispositif de commutation interposé entre le dispositif de régulation

et le trajet d'action menant à l'organe de réglage.

Pour indiquer l'état de commutation établi, entre le mode régulation et le mode commande, le dispositif de commutation fait appel à un paramètre d'injection de carburant qui dépend au moins de la vitesse de rotation. Le rapport cyclique de commande, en tant que signal de courant fourni par la sortie du dispositif de commande, ainsi que le rapport cyclique de régulation fourni par le dispositif de régulation et appliqué par addition dans le mode régulation, forment, chacun en partie, un rapport cyclique de la commande pour influencer l'organe de réglage, auquel est ajouté, avant que cet organe ne soit atteint, un rapport cyclique de pilotage. Ce dernier est calculé par un dispositif séparé de pilotage à partir d'une variation de valeur de consigne demandée d'un paramètre de fonctionnement du moteur à combustion interne, et ce taux de pilotage est seulement appliqué au trajet d'action menant à l'organe de réglage derrière

l'élément d'addition du rapport cyclique de régulation.

Le signal d'entrée fourni au dispositif de pilotage pour déterminer le rapport cyclique de pilotage est de préférence la déviation de réglage de la pression d'alimentation obtenue comme résultat de la comparaison valeur de consigne/valeur réelle. La part du rapport cyclique de pilotage gradué dans le rapport cyclique de réglage parvenant en fin de compte à l'organe de réglage, augmente avec le gradient de la variation de valeur de consigne demandée, ce qui procure, surtout dans les états de fonctionnement non-stationnaires, avec l'influence accrue du dispositif de pilotage sur la géométrie de turbine variable, une montée dynamique

de la pression d'alimentation.

L'invention a également pour objet une utilisation - décrite par la suite - de la commande de la pression d'alimentation appliquée à un moteur à combustion interne à recyclage de gaz d'échappement et

injection directe de carburant.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la

description qui va suivre d'un exemple de réalisation

d'une commande de la pression d'alimentation, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma des différents dispositifs composant la commande; - la figure 2 est un schéma des composants et éléments de transfert du dispositif de commutation de la commande; - la figure 3 est un schéma des composants et éléments de transfert du dispositif de régulation de la commande; - la figure 4 est un schéma des composants et éléments de transfert d'un dispositif de limitation de la commande; - la figure 5 est un schéma des composants et éléments de transfert du dispositif de pilotage; et - la figure 6 est un schéma d'une régulation de recyclage de gaz d'échappement utilisée avantageusement avec la commande de la pression d'alimentation. Le schéma de la figure 1 montre le principe de la coopération des différents dispositifs et composants prévus dans le trajet d'action menant à l'organe de réglage, sur lequel agit une commande selon l'invention de la pression d'alimentation d'un moteur à combustion interne suralimenté. L'organe de réglage de la pression d'alimentation se présente dans cet exemple sous la forme d'une géométrie variable de la turbine d'échappement du turbocompresseur de suralimentation à

gaz d'échappement du moteur. La commande décrite ci-

après de la pression d'alimentation par le biais du réglage de la géométrie de turbine variable (VTG) convient en particulier pour une application à des moteurs à combustion interne suralimentés qui utilisent une injection directe de carburant et peuvent être équipés de systèmes d'injection à rampe commune

("Common-Rail"). Les propriétés dynamiques du turbo-

compresseur VTG, pour ce qui concerne l'établissement et la montée de la pression d'alimentation, sont utilisables dans tous les états de fonctionnement par la commande selon l'invention, laquelle autorise une montée de cette pression qui est optimale pour le couple moteur obtenu, ce qui permet de réaliser des avantages surtout dans le fonctionnement de moteurs suralimentés utilisant un excès d'air, tels que des moteurs Diesel. Le turbocompresseur VTG et aussi le moteur à combustion interne sont en eux-mêmes connus et

ne seront donc pas décrits davantage ici.

La commande représentée sur la figure 1 de la pression d'alimentation, génère un taux d'impulsions ou rapport cyclique de réglage TVter, servant à influencer la pression d'alimentation, qui est appliqué à un étage terminal 7 du turbocompresseur de suralimentation à gaz

d'échappement et converti selon les besoins pour le ré-

glage de la géométrie de turbine variable de la turbine d'échappement. La commande comprend un dispositif de commande 2 et un dispositif de régulation 3 désactivable. Au régime de charge inférieur du moteur à combustion interne, dans lequel la courbe caractéristique du turbocompresseur a une allure à très faible pente, il est avantageux que le dispositif de régulation 3 soit désactivé, de sorte que la pression d'alimentation est alors commandée. Si la charge du moteur devient relativement importante, une commutation au mode régulation a lieu. Au dispositif de commande 2

sont fournies, pour la détermination d'un rapport cy-

clique de commande TVS, des valeurs de consigne fonction de la vitesse de rotation n du moteur et de la quantité de carburant injectée actuelle Me. Le dispositif de commande 2 sera décrit plus en détail par la suite en référence à la figure 2. Au dispositif de régulation 3 est appliquée, pour la détermination d'un rapport cyclique de régulation TVR qui est applicable en addition au trajet d'action 1, une déviation de réglage AP2 de la pression d'alimentation. Cette déviation est déterminée par une comparaison valeur de consigne/valeur réelle de la pression d'alimentation, comparaison dans laquelle la valeur réelle déterminée P2ré de la pression d'alimentation est mise en opposition, aux bornes d'un élément de comparaison 11, avec la valeur de consigne P2co, laquelle est fournie en fonction de la charge par exemple. Le dispositif de régulation 3, transmettant en boucle d'autres grandeurs d'entrée pour la détermination du rapport cyclique de régulation TVR, sera décrit plus en détail par la suite en référence à

la figure 3.

Un dispositif de commutation est interposé entre le dispositif de régulation 3 et le trajet d'action 1 en vue de la commutation entre le mode régulation et le mode commande. Le dispositif de commutation, décrit plus explicitement par la suite en référence à la figure 2, utilise, pour l'indication d'un état de commutation préfixé entre le mode régulation et le mode commande, un paramètre d'injection de carburant formé à partir des grandeurs d'entrée de ce dispositif et dépendant au moins de la

vitesse de rotation du moteur.

Le rapport cyclique de commande TVS ou, en cas de régulation de la pression d'alimentation, le rapport cyclique brut TVRS formé par addition à partir du rapport cyclique de régulation TVR et du rapport cyclique de commande TVS, est envoyé à un dispositif de limitation 6 prévu dans le trajet d'action menant à l'organe de réglage. Au dispositif de limitation 6 sont fournies au préalable, pour la définition d'un rapport cyclique admissible, auquel le rapport cyclique brut TVRS entrant est limité, une limite supérieure et une limite inférieure fonction d'au moins un paramètre du moteur. En tant que paramètre du moteur pour la détermination spécifique au point de fonctionnement concerné du moteur des valeurs limites du rapport cyclique, le dispositif de limitation 6 utilise sélectivement le signal d'entrée de la vitesse de rotation n ou celui de la consommation de carburant V du moteur à combustion interne. La réalisation matérielle ainsi que le fonctionnement du dispositif de limitation 6 seront décrits par la suite en référence à

la figure 4.

Conformément à l'invention, la commande com-

prend un dispositif de pilotage 5 qui, indépendamment du dispositif de commande 2 et du dispositif de régulation 3, génère un rapport cyclique de pilotage TVVO gradué dans le trajet d'action 1. La sortie du dispositif de pilotage 5 est connectée au trajet d'action 1 à travers un élément d'addition 12 se trouvant directement devant - dans la direction d'action - le système commandé, derrière le dispositif de limitation 6 dans le trajet d'action 1. Le rapport cyclique TVter appliqué en fin de compte au système commandé, c'est-à- dire à l'étage terminal 7 du turbocompresseur, est donc formé par addition du rapport cyclique de pilotage TVvo et du rapport

cyclique de sortie TVB du dispositif de limitation 6.

Le rapport cyclique de pilotage TVVO est gradué en fonction de la variation de valeur de

consigne demandée de la pression d'alimentation.

Cependant, la variation de la valeur de consigne d'un autre paramètre de fonctionnement du moteur, comme par exemple la quantité désirée de carburant à injecter (Medé), pourrait être déterminée aussi. La part du rapport cyclique de pilotage TVvo dans le rapport cyclique de réglage TVter parvenant finalement à l'étage terminal 7 du turbocompresseur, augmente avec le gradient de la variation de valeur de consigne. Le dispositif de pilotage 5, séparé du trajet d'action 1, génère donc, dans les régimes stationnaires du moteur, un faible rapport cyclique de pilotage TVvo, de sorte que l'effet de pilotage sur la pression d'alimentation est faible et que les avantages de la régulation se

manifestent pleinement. Dans des régimes non-

stationnaires, par exemple lorsqu'une forte accélération est demandée ou dans le régime frein moteur du moteur à combustion interne, la montée de la pression d'alimentation est influencée considérablement par un rapport cyclique de pilotage gradué TVvo. En comparaison avec une régulation ou une commande de la pression d'alimentation à régulation subordonnée, comme

celle prévue par l'agencement du dispositif de com-

mande 2 et du dispositif de régulation 3 avec leur rap-

port cyclique TVRS généré partiellement par chacun de ces deux dispositifs, la montée de la pression d'alimentation dans des régimes non-stationnaires du moteur peut être dynamisée. Au dispositif de pilotage 5 est envoyé en outre un paramètre supplémentaire du moteur, de préférence, comme c'est le cas dans l'exemple de réalisation décrit ici, la vitesse de rotation n du moteur, paramètre qui est utilisé pour la classification du gradient déterminé, ce qui sera décrit plus en détail dans la partie suivante de la

description.

La figure 5 montre une représentation schéma-

tique du dispositif de pilotage. Celui-ci reçoit comme signal d'entrée la déviation de réglage de la pression d'alimentation AP2. Le dispositif de pilotage comprend l1 un appareil de commande 35 pour générer, à l'aide de ce signal d'entrée, le rapport cyclique de pilotage sortant, TVvo, lequel présente un comportement au

transfert DT1 (comportement différentiateur à retard).

On obtient un pilotage dynamique du fait que le comportement au transfert de l'appareil de commande 35 est réglable par l'influence exercée sur la fonction DT1. A l'appareil de commande 35 sont à cet effet fournis au préalable, en tant que paramètres de transfert, un facteur d'amplification K et la constante de temps T de la fonction DT1. Les paramètres de transfert appropriés de la fonction DT1 de l'appareil de commande 35 sont fournis en fonction de l'augmentation du gradient de la déviation de réglage AP2. Le dispositif de pilotage comprend un dispositif de reconnaissance de gradient 8 (voir la figure 6), dans lequel est calculée une valeur de contrôle de gradient par différentiation à partir du signal d'entrée de la déviation de réglage AP2. Deux gradients limites Grp et Grn sont fournis au départ au dispositif de reconnaissance de gradient 8 pour la classification de l'augmentation de gradient déterminée. Ces gradients limites délimitent une fenêtre de gradients sans pilotage, dans laquelle un rapport cyclique de pilotage n'est pas à générer. Si le gradient déterminé de la pression d'alimentation se trouve à l'intérieur de la fenêtre de gradients définie, la fonction DT1 de l'appareil de commande 35 n'est pas paramétrée et le signal de courant délivré par la sortie du dispositif de pilotage, à savoir le rapport cyclique de pilotage TVVO, s'évanouit avec la fonction exponentielle typique

pour le comportement au transfert DT1.

Des paramètres de transfert individuels, pour régler le comportement au transfert DT1 de l'appareil de commande 35, sont prévus pour les deux plages à gradients raides situées à l'extérieur de la fenêtre de gradients. Si l'augmentation de gradient déterminée

dépasse le gradient limite supérieur Grp ou est au-

dessous du gradient limite inférieur Grn, le dispositif de reconnaissance de gradient 8 transmet à l'appareil de commande 35 une information pour signaler la nécessité de générer le rapport cyclique de pilotage TVvo. L'appareil de commande 35 peut accéder à différents paramètres de transfert pour les deux plages situées à l'extérieur de la fenêtre de gradients. Le dépassement de la valeur limite supérieur Grp est indiqué à l'appareil de commande 35 par une impulsion positive POS et la fonction de transfert DT1, avec les paramètres de transfert Tpos et Kpos prévus pour

l'impulsion positive POS, est alors établie.

L'impulsion négative NEG produite lors de l'abaissement au-dessous du gradient limite inférieur Grn, provoque le paramétrage de la fonction DT1 avec la constante de

temps Tneg et le facteur d'amplification Kneg.

Aussi bien pour des gradients positifs POS que pour des gradients négatifs NEG du dispositif de reconnaissance de gradient 8, l'élément DT1 dispose d'une paire de constantes d'un facteur d'amplification Kpos/Kneg et d'une constante de temps Tpos/Tneg prévus. En cas de dépassement (vers le haut ou vers le bas) d'un des gradients limites Grp ou Grn, la valeur de départ de l'élément DT1 est initialisée. Même en présence d'états de fonctionnement non-stationnaires du moteur à combustion interne, avec des alternances de charge positives et négatives se succédant à plusieurs reprises, une montée optimale de la pression d'alimentation peut être obtenue puisque la génération du rapport cyclique de départ commence à la valeur zéro à chaque alternance de charge et que des valeurs d'amplification non encore évanouies éventuellement

sont effacées.

Le dispositif de pilotage 5 comprend, en outre, une unité limitatrice 38 (voir la figure 6) prévue à la suite de l'appareil de commande 35. Pour limiter le rapport cyclique de pilotage sortant TVVo, des valeurs limites constantes sont fournies au préalable à l'unité limitatrice 38, à savoir une valeur limite supérieure de pilotage Vormax et une valeur limite inférieure de pilotage Vormin. L'unité limitatrice 38 assure que le rapport cyclique de pilotage TVVO généré par le dispositif de pilotage se trouve à l'intérieur de la fenêtre définie par ces valeurs limites et évite des pointes de rapport

cyclique indésirées.

Les constantes nécessaires à la génération du rapport cyclique de pilotage gradué TVvo, à savoir les gradients limites Grp, Grn, les seuils Vormax, Vormin du rapport cyclique de pilotage, ainsi que les facteurs d'amplification et les constantes de temps de la fonction DT1, sont stockées dans une mémoire de paramètres 34 comme un jeu de paramètres rassemblés et

peuvent être appelées collectivement.

Plusieurs jeux de paramètres DATAi à DATA4 pour différents régimes du moteur à combustion interne sont stockés dans la mémoire de paramètres 34 du dispositif de pilotage. Les jeux de paramètres DATA1 à DATA4 sont coordonnés respectivement à des gammes déterminées de vitesses de rotation du moteur. Quatre jeux de paramètres différents, DATAl à DATA4, avec des paramètres de réglage déterminés préalablement et accordés au régime concerné, sont mémorisés en étant séparés par des seuils de vitesse de rotation et couvrent toute l'étendue des vitesses de rotation possibles du moteur. La vitesse de rotation actuelle n du moteur est introduite dans le dispositif de pilotage en vue de la détermination du jeu de paramètres à lire

à chaque fois et devant servir de base pour la gé-

nération du rapport cyclique de pilotage.

On décrira ci-après plus en détail, en réfé- rence à la figure 2, le dispositif de commande 2 et le dispositif de commutation 4 de la commande selon l'invention. Au dispositif de commande 2 est coordonné un diagramme caractéristique fondamental 9 dans lequel sont enregistrées électroniquement, et maintenues prêtes à la lecture, des valeurs de consigne pour déterminer le rapport cyclique de commande TVS en fonction de la vitesse de rotation n du moteur et de la quantité de carburant injectée actuelle Me. A côté du diagramme fondamental 9, le dispositif de commande 2 dispose, pour la lecture, d'un diagramme caractéristique de correction 10, dans lequel sont stockées des valeurs de correction des valeurs de consigne du diagramme caractéristique fondamental 9 en fonction de la pression ambiante et de la quantité de

carburant injectée. Les valeurs de consigne et les va-

leurs de correction lues ou extraites chaque fois des diagrammes caractéristiques, sont rassemblées à l'aide d'un élément d'addition 19 pour constituer le rapport

cyclique de commande TVS. La combinaison logique ad-

ditive des valeurs de consigne et des valeurs de correction autorise une commande de la pression d'alimentation en fonction de la vitesse de rotation et de la charge et pouvant également être corrigée en

suivant l'altitude.

En aval du dispositif de commande 2 dans le trajet d'action de la commande, se trouve un élément d'addition 20 pour la combinaison logique du rapport cyclique de commande TVS et du rapport cyclique de régulation TVR du dispositif de régulation en vue de l'établissement du rapport cyclique brut collectif TVRS. Entre le dispositif de régulation et le trajet d'action, se trouve le dispositif de commutation 4 qui, pour la commutation du mode régulation au mode commande, contrôle, au moyen d'interrupteurs 18, 18', la liaison de transmission de signaux du dispositif de

régulation au trajet d'action 1.

Pour l'indication de l'état de commutation, entre le mode régulation et le mode commande, le dispositif de commutation 4 détecte la quantité de carburant injectée actuelle Me et la compare avec un signal de référence, formé en fonction du point actuel de fonctionnement du moteur, d'un seuil de quantité de carburant MeRS. Si la quantité de carburant injectée au moment considéré est au-dessus de ce seuil de quantité de carburant MeRs déterminé, une commutation au mode régulation a lieu. Pour la détermination du seuil de quantité de carburant MeRS, un seuil de base est extrait d'une courbe caractéristique de base 21, établie en fonction de la vitesse de rotation n du moteur, et soumis à une combinaison logique, par un élément d'addition 23, à une valeur de correction d'altitude pouvant être extraite en fonction de la pression ambiante PA d'une courbe caractéristique de correction 22. Pour le cas o la quantité injectée Me déterminée est voisine du seuil de quantité MeRS, le circuit peut éventuellement être pourvu, afin d'éviter des passages incessants entre le mode régulation et le mode commande par suite de fluctuations des valeurs d'entrée actuelles, d'un élément d'hystérésis 13 pour la classification de la quantité injectée. Suivant la décision du dispositif de commutation, pour savoir si la pression d'alimentation est à commander ou à réguler, un signal booléen d'actionnement S est génére, lequel renseigne sur l'état de commutation du dispositif de commutation 4. Dans le but d'éviter un rebondissement de ce signal d'actionnement S, le signal représentatif de la quantité injectée actuelle Me est lissé dans un filtre PT1 36 avant son introduction dans l'élément d'hystérésis 13.

Le signal d'actionnement S détermine la posi-

tion des interrupteurs 18, 18' du dispositif de commutation 4, lesquels contrôlent le passage du rapport cyclique de régulation TVR vers l'élément d'addition 20 dans le trajet d'action menant à l'organe de réglage. Ledispositif de commutation comporte un circuit de transition qui, en tant que variante de passage, par rapport à la branche passante 15, du rapport cyclique de régulation TVR, est monté en parallèle avec cette branche. Le circuit de transition dans la branche 14 parallèle à la branche passante 15, est constitué d'un échantillonneur-bloqueur 16 et d'un élément DT1 17 prévu à sa suite, lesquels assurent, à la commutation du mode régulation au mode commande, un évanouissement exponentiel à la valeur zéro du rapport cyclique de régulation à désactiver. Une régulation continue de la pression d'alimentation est donc assurée pendant le passage au mode commande et il est garanti que le rapport cyclique brut TVRS, encore constitué de parts de commande et de régulation, soit généré sans brusque variation lors de la commutation. En fonction du signal d'actionnement S du dispositif de commutation 4, un interrupteur logique 18 au neud de la branche passante 15 et de la branche parallèle 14 pour le circuit de transition, ainsi qu'un deuxième interrupteur logique 18', placé dans la branche parallèle 14, prend la position coordonnée à l'état de fonctionnement concerné du dispositif de commutation (commander/réguler). Le dispositif de commutation 4 peut tenir compte de la pression atmosphérique dans la détermination de l'état de commutation entre mode de

commande et mode de régulation.

Le signal d'actionnement S ainsi que le rapport cyclique de commande TVS sont introduits dans le dispositif de régulation, lequel sera ci-après décrit plus en détail en référence à la figure 3. Le dispositif de régulation comprend un régulateur 24, réalisé sous la forme d'un régulateur proportionnel et par intégration (PI), auquel sont fournis, pour la génération du rapport cyclique de régulation TVR, comme grandeurs d'entrée, la déviation de réglage AP2 obtenue par la comparaison valeur de consigne/valeur réelle de

la pression d'alimentation (voir la description

relative à la figure 1), le rapport cyclique de commande TVS, de même que des facteurs d'amplification, pouvant être fournis au préalable suivant le point de fonctionnement, pour le rapport cyclique de régulation sortant TVR. Le régulateur PI 24 tient compte en outre du signal d'actionnement S du dispositif de commutation (figure 2) et d'un signal booléen de limitation B relatif à l'état d'enclenchement du dispositif de limitation prévu à la suite dans le trajet d'action, et transmet en boucle, lors de la génération du rapport cyclique de régulation TVR, le rapport cyclique de sortie TVB du dispositif de limitation. Le dispositif de régulation comprend, pour la formation d'un facteur d'amplification KP à action proportionnelle, ainsi que d'un facteur d'amplification KI à action d'intégration, pour les fractions P et I du régulateur PI 24, des courbes caractéristiques de base selon lesquelles sont enregistrés, d'après le point de fonctionnement, des facteurs d'amplification de base KPB et KIB. Le dispositif de régulation comprend en outre des courbes caractéristiques de pondération 28, 28' avec des facteurs de pondération, pouvant être prélevés en fonction de la déviation de réglage AP2, qui sont désignés respectivement par Gp pour la fraction P et GI pour la fraction I. Des courbes caractéristiques de base 25, 26, pouvant être lues sélectivement, sont prévues, respectivement en fonction de la vitesse de rotation n ou de la consommation de carburant V du moteur à combustion interne, pour la détermination des facteurs d'amplification de base. Le choix du critère désiré pour la lecture de la courbe caractéristique concernée, s'effectue à l'aide d'un inverseur 27 auquel

est appliqué un signal de commutation Um d'un interrup-

teur de logiciel. Le facteur d'amplification KP ou KI, respectivement de la fraction P ou de la fraction I, est formé chaque fois par le produit du facteur d'amplification de base et du facteur de pondération, lesquels sont soumis à une combinaison logique dans un élément de multiplication 29, 29'. La courbe caractéristique de pondération en fonction de la déviation de réglage, produit une forte amplification du rapport cyclique de régulation TVR pour de grandes déviations de réglage AP2, tandis que, de façon analogue, l'amplification est réduite pour de petites déviations de réglage. Le régulateur 24 est donc en liaison de transmission de signaux à la fois avec le

dispositif de commutation et avec le dispositif de li-

mitation et reçoit chaque fois un paramètre booléen renseignant sur l'état de fonctionnement instantané, avec maintien à disposition, pour chaque combinaison des paramètres booléens, d'une instruction associée

d'initialisation pour la fraction I dans le régulateur.

La fraction I du régulateur PI 24 est sans cesse initialisée dans le mode commande, ou aussi lorsque le rapport cyclique est limité activement par le dispositif de limitation, selon la prescription d'initialisation suivante: 0Io = TVB - AP2 À KP - TVS Cette prescription d'initialisation garantit que lors de la commutation sur régulation de la pression d'alimentation, le rapport cyclique TVB à la sortie du dispositif de limitation ne subit pas de brusque variation. L'addition du rapport cyclique de régulation TVR au rapport cyclique de commande est ainsi synchronisée. Dans le mode régulation, de même que lorsque le rapport cyclique à la sortie du dispositif de limitation n'est pas limité, la fraction I d'un régulateur PI 24 est calculée selon la formule d'intégration habituelle: I0 = I-1 + AP2 À KI * At On décrira ci-après, en référence à la figure 4, le dispositif de limitation, lequel est prévu dans le trajet d'action menant à l'organe de réglage derrière l'élément d'addition du dispositif de régulation. Le dispositif de limitation 6 comprend un élément logique 30 auquel sont fournies préalablement une limite supérieure TVmax et une limite inférieure TVmin pour limiter suivant le point de fonctionnement - le rapport cyclique brut TVRS entrant. Si ce dernier se trouve dans la fenêtre de valeurs admissibles définie par les valeurs limites, le rapport cyclique brut est transmis sans limitation. Si la valeur d'entrée est en dehors de la fenêtre de valeurs, une limitation a lieu et le rapport cyclique TVB sortant est amené à la valeur limite dépassée (vers le haut ou vers le bas). Lorsque la limitation est enclenchée, un signal booléen de limitation B est généré et envoyé au régulateur PI du dispositif de régulation pour le choix de la prescription d'initialisation appropriée de la fraction I. Les valeurs limites supérieures TVmax sont mémorisées électroniquement dans un diagramme caractéristique limite 31 en fonction d'un paramètre du moteur et d'une dépendance supplémentaire de la pression atmosphérique, et peuvent être lues selon les besoins. La prise en compte de la pression atmosphérique PA permet de fixer la fenêtre optimale de limitation avec une correction en fonction de l'altitude. Les valeurs de limitation inférieure TVmin sont extraites d'une courbe caractéristique limite 31

en fonction du paramètre du moteur.

Le dispositif de limitation comprend deux diagrammes caractéristiques de limitation 31, 31' pour la valeur limite supérieure TVmax et deux courbes caractéristiques limites 32, 32' pour la valeur limite inférieure TVmin, dont les informations sont stockées chaque fois en fonction de différents paramètres du moteur. Dans l'exemple de réalisation décrit, à côte d'un diagramme caractéristique limite 31 fonction de la vitesse de rotation et d'une courbe caractéristique limite 32 fonction de la vitesse de rotation, sont prévus respectivement un diagramme caractéristique 31' ou une courbe caractéristique 32' pouvant être lu en variante et maintenant disponibles des valeurs limites mémorisées électroniquement en fonction de la consommation de carburant du moteur à combustion interne. Les valeurs limites peuvent donc être préfixées au choix en fonction de la vitesse de rotation n ou de la consommation de carburant V du moteur. L'accès au diagramme caractéristique de limitation 31 en fonction de la vitesse de rotation, avec la courbe caractéristique de limitation 31 correspondante pour la valeur limite inférieure, ou l'activation en variante du diagramme caractéristique limite 31 en fonction de la consommation, en combinaison avec la courbe caractéristique limite 32' correspondante, est déterminé par le positionnement d'inverseurs de sélection 33, 33' sur lesquels agit un signal de sélection WB d'un interrupteur de logiciel. Suivant les conditions sous lesquelles le moteur est utilisé généralement, l'un ou l'autre positionnement peut être avantageux. Les valeurs limites supérieures TVmax, ensemble avec une dépendance de la pression atmosphérique, sont mémorisées et peuvent être lues

selon les besoins (en 31, 31').

Le signal de consommation V, en tant que cri-

tère dépendant du point de fonctionnement pour la lecture du diagramme caractéristique 31' et de la courbe caractéristique 32' correspondante, est déterminé, sous une forme normalisée, selon la prescription de calcul suivante: V [litres/min] n [1/min] À Me [mm3/course piston] À (nombre cylindres/2) - 10-6 La commande qui vient d'être décrite de la pression d'alimentation, est applicable de manière avantageuse aux moteurs suralimentés utilisant un recyclage de gaz d'échappement. La figure 6 montre un schéma d'un dispositif de régulation du taux de recyclage de gaz d'échappement, dispositif qui commande, en tant qu'organe de réglage, une soupape de recyclage de gaz d'échappement installée habituellement dans une conduite de recyclage de gaz d'échappement, et fait appel en outre à un papillon prévu dans la zone d'admission du moteur à combustion interne pour accroître le taux de recyclage de gaz d'échappement. Le dispositif comprend une unité de régulateur 40 à laquelle est appliquée la déviation de réglage du taux de recyclage de gaz d'échappement AGR. Cette déviation est formée par déduction d'une valeur réelle mesurée du taux de recyclage AGRré d'une valeur de consigne demandée AGRco par un élément logique 45. Le signal de sortie TVREG du régulateur de recyclage de gaz d'échappement 40 est envoyé comme variable à un diagramme caractéristique de commande de soupape 41, duquel est extrait un rapport cyclique de recyclage de gaz d'échappement TVAGR en vue du réglage de la soupape de recyclage. Le diagramme caractéristique de soupape 41 est lu, en supplément au rapport cyclique fourni par le régulateur TVREG, en fonction de la vitesse de

rotation n actuelle du moteur à combustion interne.

Pour la formation d'un rapport cyclique de papillon TVDK, un diagramme caractéristique de papillon 42 séparé est prévu, lequel peut être lu, comme le diagramme caractéristique de soupape 41, en fonction du rapport cyclique de régulateur TVREG du régulateur 40 de recyclage et, en plus, en fonction de la vitesse de rotation n actuelle du moteur. La valeur extraite du diagramme caractéristique de papillon 42, est

optimisée, avant son introduction dans un organe de ré-

glage du papillon, par combinaison logique

multiplicative avec des coefficients de correction.

Sont prévues à cet effet une courbe caractéristique de correction 43 pouvant être lue en fonction de la

température T du moteur, de même qu'une courbe carac-

téristique de correction en fonction de l'altitude 44, dont les données peuvent être extraites en fonction de la pression atmosphérique H. La courbe caractéristique fonction de la température 43 et la courbe caractéristique fonction de l'altitude 44, permettent par conséquent une réduction, dépendante de l'eau de refroidissement ou dépendante de l'altitude, de l'effet d'étranglement du papillon, et autorisent un réglage

optimal - pour le point de fonctionnement considéré -

du taux de recyclage de gaz d'échappement. La commande décrite du papillon pour influencer le taux de recyclage, convient en particulier à une utilisation sur des moteurs à combustion interne à injection directe, comme le moteur décrit dans l'exemple de réalisation et utilisant une injection à rampe commune ("Common-Rail"), dans lesquels le papillon est utilisable prioritairement pour accroître le taux

maximal de recyclage de gaz d'échappement.

Claims (22)

R E V E N D I C A T IONS

1. Commande de la pression d'alimentation d'un moteur à combustion interne suralimenté dont le turbocompresseur de suralimentation à gaz d'échappement présente un organe de réglage (7) pour la pression d'alimentation (P2), en particulier sous la forme d'une géométrie de turbine variable (VTG), caractérisée en ce qu'elle comprend: - un dispositif de commande (2) dans le trajet d'action (1) menant à l'organe de réglage (7), dispositif auquel est coordonné au moins un diagramme caractéristique fondamental (9), dans lequel des valeurs de consigne sont mémorisées électroniquement en fonction au moins de la vitesse de rotation (n) du moteur et de la quantité de carburant injectée actuelle (Me), et sont maintenues prêtes à être lues en vue de la détermination d'un rapport cyclique de commande (TVs), - un dispositif de régulation (3), pouvant être désactivé, pour déterminer un rapport cyclique de régulation (TVR), pouvant être appliqué en addition au trajet d'action (1), qui est produit à partir d'une comparaison valeur de consigne/valeur réelle entre des valeurs de consigne (P2co) pouvant être préfixées et des valeurs réelles (P2ré) déterminées de la pression d'alimentation (P2), - un dispositif de commutation (4) interposé entre le dispositif de régulation (3) et le trajet d'action et qui, pour l'indication d'un état de commutation préfixé entre le mode régulation et le mode commande, utilise un paramètre de quantité de carburant injectée qui dépend au moins de la vitesse de rotation, et - un dispositif de pilotage (5) pour calculer un rapport cyclique de pilotage (TVvo) qui est gradué en fonction d'une variation de valeur de consigne demandée d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur à combustion interne, taux de pilotage gradué qui est applicable au trajet d'action (1) à travers un élément d'addition (12).

2. Commande selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un dispositif de limitation (6) est placé sur le trajet d'action (1) derrière l'élément d'addition (20) du dispositif de régulation (3), auquel peuvent être fournies au préalable une limite supérieure (TVmax) et une limite inférieure (TVmin) pour limiter le rapport cyclique brut entrant (TVRS) en

fonction d'au moins un paramètre du moteur (n. V).

3. Commande selon la revendication 2, caractérisée en ce que les valeurs limites (TVmax, TVmin) peuvent être préfixées au choix en fonction de la vitesse de rotation (n) du moteur ou de la

consommation de carburant (V).

4. Commande selon la revendication 3, caractérisée en ce que les valeurs limites supérieures (TVmax), ensemble avec une dépendance de la pression atmosphérique (PA), sont mémorisées électroniquement dans un diagramme caractéristique limite (31, 31') et

peuvent être lues selon les besoins.

5. Commande selon une des revendications 2 à

4, caractérisée en ce que l'élément d'addition (12) du rapport cyclique de pilotage (TVVO) est placé derrière le dispositif de limitation (6) dans le trajet d'action (1).

6. Commande selon une des revendications 1 à

, caractérisée en ce que le dispositif de commutation (4) présente un circuit de transition, constitué d'un échantillonneur-bloqueur (16) suivi d'un élément DT1 (élément différentiateur à retard (17), connecté pour former une variante de passage du rapport cyclique de

régulation (TVR).

7. Commande selon une des revendications 1 à

6, caractérisée en ce que le dispositif de commutation (4) tient compte de la pression atmosphérique (PA) dans la détermination de l'état de commutation entre mode de commande et mode de régulation.

8. Commande selon une des revendications 1 à

7, caractérisée en ce que le dispositif de régulation (3) comprend un régulateur (24) auquel sont appliqués, comme grandeurs d'entrée, la déviation de réglage (AP2) obtenue par la comparaison valeur de consigne/valeur réelle de la pression d'alimentation (P2) ainsi qu'au moins le rapport cyclique de commande (TVS), et auquel peuvent être fournis, en fonction du point de fonctionnement, des facteurs d'amplification (KP, KI)

pour le rapport cyclique de régulation (TVR) sortant.

9. Commande selon la revendication 8, caractérisée en ce que le régulateur est réalisé comme un régulateur (24) proportionnel et par intégration (PI), et le dispositif de régulation (3) comprend, pour la formation d'un facteur d'amplification à action proportionnelle (KP) ainsi que d'un facteur d'amplification à action intégrante (KI), des courbes caractéristiques de base (25, 25', 26, 26') avec des facteurs d'amplification de base (KPB, KIB) mémorisés en fonction du point de fonctionnement et des courbes caractéristiques de pondération (28, 28') avec des facteurs de pondération (Gp, GI) pouvant être prélevés

en fonction de la déviation de réglage (AP2).

10. Commande selon la revendication 9, caractérisée en ce que des courbes caractéristiques de base (25, 25') pouvant être lues en fonction de la vitesse de rotation (n) ou des courbes caractéristiques de base (26, 26') pouvant être lues en fonction de la

consommation de carburant (V) sont prévues.

11. Commande selon une des revendications 8 à

, caractérisée en ce que le régulateur (24) transmet en boucle le rapport cyclique de sortie (TVB) du

dispositif de limitation (6).

12. Commande selon une des revendications 9 à

11, caractérisée en ce que le régulateur (24) est en liaison de transmission de signaux à la fois avec le dispositif de commutation (4) et avec le dispositif de limitation (6) et reçoit chaque fois un paramètre booléen (S, B) renseignant sur l'état de fonctionnement instantané, avec maintien à disposition, pour chaque combinaison des paramètres booléens (S, B), d'une instruction associée d'initialisation pour la fraction

I dans le régulateur (24).

13. Commande selon une des revendications 1 à

12, caractérisée en ce que la déviation de réglage de la pression d'alimentation (AP2) est appliquée au dispositif de pilotage (5) en tant que signal d'entrée pour la détermination du rapport cyclique de pilotage (TVvo).

14. Commande selon une des revendications 1 à

13, caractérisée en ce qu'un appareil de commande (35) du dispositif de pilotage (5) présente un comportement au transfert DT1 (différentiateur à retard) pour la génération du rapport cyclique de pilotage (TVVo) sortant.

15. Commande selon la revendication 14, caractérisée en ce que le comportement au transfert de l'appareil de commande (35) est réglable par application préalable d'au moins un paramètre de transfert, de préférence d'un facteur d'amplification (Kpos, Kneg) et d'une constante de temps (Tpos, Tneg)

de la fonction DT1.

16. Commande selon la revendication 15, caractérisée en ce que le dispositif de pilotage (5) comprend un dispositif de reconnaissance de gradient (8) de la variation de valeur de consigne demandée à partir du signal d'entrée, les paramètres de transfert de la fonction DT1 de l'appareil de commande (35) étant fournis au préalable en fonction de l'augmentation de

gradient déterminée.

17. Commande selon la revendication 16, caractérisée en ce que deux gradients limites (Grp, Grn) sont fournis au préalable au dispositif de reconnaissance de gradient (8) en vue de la classification de l'augmentation de gradient déterminée, gradients limites qui délimitent une fenêtre de gradients sans pilotage, et des paramètres

de transfert individuels pour le réglage du com-

portement au transfert DT1 de l'appareil de commande (35) étant prévus pour les deux plages situées à

l'extérieur de la fenêtre de gradients.

18. Commande selon une des revendications 14-

17, caractérisée en ce que le dispositif de pilotage (5) comprend une unité limitatrice (38) prévue à la suite de l'appareil de commande (35) et à laquelle sont fournies au préalable, pour la limitation du rapport cyclique de pilotage (TVvo) sortant, une valeur limite supérieure de pilotage (Vormax) et une valeur limite

inférieure de pilotage Vormin).

19. Commande selon une ou plusieurs des

revendications 15 à 18, caractérisée en ce qu'une

mémoire de paramètres (34) est coordonnée au dispositif de pilotage (5), mémoire d'o peut être extrait un jeu de paramètres (DATA1-DATA4) contenant les paramètres de réglage (Grp, Grn, Tpos, Tneg, Kpos, Kneg, Vormax, Vormin) à fournir au préalable au dispositif de pilotage (5) pour la génération du rapport cyclique de

pilotage (TVvo).

20. Commande selon la revendication 19, caractérisée en ce que plusieurs jeux de paramètres (DATA1-DATA4) pour différents régimes du moteur à combustion interne sont stockés dans la mémoire de

paramètres (34).

21. Commande selon la revendication 20,

caractérisée en ce que les jeux de paramètres (DATA1-

DATA4) sont coordonnés respectivement à des gammes de vitesses de rotation déterminées du moteur à combustion interne, et la vitesse de rotation (n) actuelle du moteur à combustion interne est appliquée au dispositif de pilotage (5) en vue de la détermination du jeu de paramètres (DATA1-DATA4) à extraire de la mémoire et à

fournir au préalable au dispositif de pilotage (5).

22. Utilisation de la commande selon une des

revendications précédentes pour commander la pression

d'alimentation (de suralimentation) d'un moteur à combustion interne utilisant un recyclage de gaz d'échappement et l'injection directe de carburant, le taux de recyclage de gaz d'échappement pouvant être commandé ou régulé par le biais du réglage d'une soupape de recyclage de gaz d'échappement dans une conduite de recyclage de gaz d'échappement, et ledit taux pouvant être augmenté par le réglage d'un papillon dans la zone d'admission du moteur à combustion interne, la commande de ce papillon étant couplée à la commande de la soupape de recyclage de gaz

d'échappement.