FR3010963A1 - Procede pour arreter un moteur a combustion interne - Google Patents

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Abstract

Procédé pour arrêter le moteur à combustion interne (20) d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne (20) et d'une machine électrique (30), en adaptant le couple électrique (M30) fourni par la machine électrique (30) pour que la variation du couple total (M25) par unité de temps, se place dans un intervalle prédéfini, le couple total (M25) se composant au moins du couple (M20) du moteur à combustion interne (20) et du couple électrique (M30).

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé pour ar- rêter un moteur à combustion interne d'un véhicule, ce dernier étant équipé d'une machine à combustion interne et d'une machine élec- trique. Etat de la technique Les véhicules automobiles utilisent des machines élec- triques, par exemple comme démarreur (starter) pour lancer le moteur à combustion interne ou encore comme générateur pour générer du cou- rant électrique. Les véhicules actuels utilisent des machines électriques qui sont une combinaison du démarreur et du générateur et qui sont appelées starter-générateur (SG). De tels starters-générateurs sont des machines électriques qui fonctionnent dans le véhicule comme moteur électrique ou comme générateur, selon les nécessités. Comme généra- teurs, ces machines assurent toutes les fonctions qui sont habituelle- ment celles du simple générateur, à savoir l'alimentation électrique du réseau de bord et la charge de la batterie du véhicule. Comme moteurs électriques, de tels starters-générateurs ont pour fonction de démarrer le moteur à combustion interne en entraînant le vilebrequin pendant une courte durée pour le mettre à la vitesse de rotation nécessaire au démarrage. A l'arrêt d'un moteur à combustion interne de véhicule, on peut avoir des oscillations non voulues de la vitesse de rotation qui se transmettent à la carrosserie du véhicule et sont perçues de manière désagréable par les passagers. En particulier, de telles oscillations de la vitesse de rotation sont générées, par exemple lorsque le véhicule fonctionne en mode marche-arrêt selon lequel le moteur à combustion interne est arrêté automatiquement lorsque le véhicule est à l'arrêt. Les documents DE 101 23 037 Al ou DE 60 2004 012 838 T2 décrivent par exemple de dispositifs et des pro- cédés permettant de contrôler l'arrêt d'un moteur à combustion interne. Selon ces documents, on adapte l'évolution de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne à une courbe prédéfinie de vitesse de rotation en ce que le vilebrequin est sollicité par un couple appliqué par la machine électrique de sorte que la vitesse de rotation du moteur à combustion interne augmente ou diminue selon le cas. Toutefois, pour l'application de ces procédés, il faut con- vertir rapidement le couple appliqué pour adapter la vitesse de rotation en temps réel. De telles conversions rapides ne sont que difficilement réalisables à cause des communications nécessaires dans le véhicule. Une autre possibilité consisterait à régler de manière pré- cise une vitesse de rotation de la machine électrique, mais cela complique l'application en temps réel.
But de l'invention La présente invention a pour but de développer une possibilité permettant de réduire les vibrations perçues par les passagers du véhicule au moment de l'arrêt du moteur à combustion interne, de façon simple ou du moins de réduire ces vibrations.
Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour arrêter le moteur à combustion interne d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne et d'une machine électrique, le procédé consistant à adapter le couple électrique fourni par la machine électrique pour que la variation du couple total par unité de temps se place dans un intervalle prédéfini, le couple total se composant au moins du couple du moteur à combustion interne et du couple électrique. En d'autres termes, l'invention a pour objet un procédé pour arrêter le moteur à combustion interne d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne et d'au moins une machine électrique, no- tamment d'une machine ayant une construction à griffes polaires selon lequel on adapte le couple électrique pour que la variation du couple total composée au moins du couple du moteur à combustion interne et du couple électrique (c'est-à-dire le gradient du couple total) se situe dans un intervalle prédéfini, par unité de temps, et permette un arrêt contrôlé, confortable du moteur à combustion interne. L'unité de temps appropriée se situe notamment dans la plage des millisecondes, à un chiffre ou à deux chiffres, par exemple 10 ms. L'adaptation du couple électrique se fait de préférence dans un intervalle de temps au cours de l'arrêt du moteur à combustion interne. Il commence par le début de la phase d'arrêt et/ou en cas de dépassement vers le bas d'un seuil supérieur de vitesse de rotation et peut se terminer par le dépassement vers le bas d'un seuil inférieur de vitesse de rotation ou lorsqu'on atteint l'arrêt et/ou à la fin d'un certain temps. Les moyens de l'invention per- mettent d'éviter ou du moins de diminuer les vibrations perceptibles dans le véhicule. L'intervalle prédéfini peut être défini par une limite supérieure et une limite inférieure ou par une largeur prédéfinie d'un intervalle autour d'une valeur cible. Pour minimiser le gradient du couple total, la limite supérieure et la limite inférieure se situent avan- tageusement, pratiquement au voisinage de zéro c'est-à-dire la valeur cible est avantageusement nulle. La largeur de l'intervalle autour de la valeur cible est avantageusement aussi petite que possible en étant néanmoins choisie aussi grande que nécessaire pour permettre une réalisation pratique.
Le couple de réaction qui se répercute à la carrosserie par les paliers du moteur est égal au produit du moment d'inertie et de l'accélération de l'angle de rotation du vilebrequin. Pour éviter que les vibrations et le bruit ne se développent dans la carrosserie, il serait tout d'abord suffisant de minimiser le couple de réaction, c'est-à-dire de mi- nimiser l'accélération angulaire du vilebrequin. Mais cela s'oppose au souhait d'arrêter aussi rapidement que possible le moteur à combustion interne pour le faire passer du ralenti à l'arrêt. C'est pourquoi on ne minimise pas le couple de réaction ou l'accélération de l'angle de rotation, mais la variation en fonction du temps ou le gradient du couple de réaction ou de l'accélération de l'angle de rotation. De façon préférentielle, on commande ou on régule le couple électrique en fonction du couple de la machine à combustion interne ce qui permet d'influencer plus précisément le couple total. De façon avantageuse, à partir du couple actuel du mo- teur à combustion interne, on calcule tout d'abord un couple de con- signe de la machine électrique qui est alors appliqué par la machine électrique. Cela permet d'influencer précisément le couple total. Suivant une autre caractéristique avantageuse, on cal- cule le couple actuel du moteur à combustion interne à partir de l'angle du vilebrequin et d'au moins une charge de cylindre du moteur à com- bustion interne. Ces valeurs sont habituellement disponibles pour un moteur à combustion interne et permettent ainsi un calcul simple du couple de consigne nécessaire. D'une manière particulièrement avantageuse, le couple de consigne de la machine électrique se compose du négatif du couple du moteur à combustion interne et d'un décalage. Cela permet de mettre la somme du couple électrique et du couple de la machine à combustion interne sur une valeur constante ou du moins de n'autoriser que de faibles variations.
De façon préférentielle, le négatif du couple du moteur à combustion interne est en plus mis à l'échelle par un coefficient et/ou est adapté selon l'évolution chronologique d'une autre manière, par exemple en remplaçant ou en supprimant certaines valeurs. Cela est utile si le couple électrique maximum appliqué par la machine élec- trique n'est pas suffisant pour compenser complètement le couple du moteur à combustion interne. De façon avantageuse, on applique le procédé selon l'invention si le moteur à combustion interne et la machine électrique ont chacun une unité de calcul, notamment un appareil de commande.
On peut alors calculer le couple de consigne avec l'unité de calcul du moteur à combustion interne (appareil de gestion du moteur) (ci-après "première unité de calcul") et le transmettre à l'unité de calcul de la machine électrique (ci-après "seconde unité de calcul") (par exemple un inverseur). Comme ces deux unités de calcul équipent habituellement un véhicule, il ne faut aucune unité de calcul supplémentaire. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'information nécessaire pour le calcul du couple de consigne est transmise par la première unité de calcul à la seconde unité de calcul. Cela est utile si la charge des unités de calcul est ainsi mieux équilibrée.
De façon préférentielle, pour le calcul du couple de con- signe on tient compte d'une durée nécessaire pour la transmission entre la première et la seconde unité de calcul. Cela permet une adaptation précise du couple électrique si le procédé est réparti entre deux unités de calcul et la communication nécessaire entre ces unités de calcul.
Une unité de calcul selon l'invention, par exemple un appareil de commande d'un véhicule, est conçue notamment du point de vue de la technique de programmation pour appliquer le procédé de l'invention.
L'implémentation du procédé sous la forme d'un pro- gramme est avantageuse car cela se traduit par des coûts particulièrement réduits, notamment si l'appareil de commande qui l'exécute est également utilisé pour d'autres fonctions et existe de toute façon. Des supports de données appropriées pour le programme sont notamment des disquettes, des disques durs, des mémoires flash, des mémoires EEPROM, des CD-ROM, les DVD ou autres. On peut également télé-charger le programme par un réseau d'ordinateurs (internet, intranet ou autres). Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 montre schématiquement une partie d'un véhicule comprenant un moteur à combustion interne, une machine élec- trique, une liaison de coopération ainsi que des unités de calcul correspondant à un développement préférentiel, la figure 2a montre schématiquement l'évolution du couple d'un moteur à combustion interne et du couple électrique ainsi que le couple total selon un développement préférentiel, la figure 2b montre schématiquement l'évolution du couple d'un moteur à combustion interne et l'évolution adaptée du couple électrique ainsi que le couple électrique maximum selon un développement préférentiel. Description de mode de réalisation de l'invention La figure 1 montre schématiquement une partie 10 d'un véhicule selon un mode de réalisation préférentiel ; le véhicule comporte un moteur à combustion interne 20 et une machine électrique 30 par exemple un stater-générateur ou une machine de récupération et d'amplification (BRM) notamment avec une construction à griffes po- laires. Le moteur à combustion interne 20 et la machine électrique 30 sont reliés par des liaisons de coopération sous la forme d'une courroie 26 reliée au vilebrequin 25 du moteur à combustion interne. La figure montre deux unités de calcul 70, 80 constituées ici par un premier appareil de commande 70 pour le moteur à combus- tion interne et par un second appareil de commande 80 pour la ma- chine électrique. Le premier appareil de commande 70 et le seconde appareil de commande 80 sont reliés par une liaison de communication 75 qui est par exemple un bus CAN. Le procédé selon l'invention peut également utiliser d'autres unités de calcul ou une seule unité de cal- cul. Le premier appareil de commande 70 qui gère le moteur à combustion interne 20 dispose des valeurs de l'angle du vilebrequin 25 et d'au moins une charge de cylindre du moteur à combustion interne 20. Ces valeurs sont mesurées par exemple par des capteurs ou des dé- tecteurs. A partir de ces valeurs, le premier appareil de commande 70 calcule un couple M20 (voir figure 2) du moteur à combustion interne 20 en fonction du temps. Le premier appareil de commande 70 peut, par exemple utiliser une courbe caractéristique en fonction de l'angle du vilebrequin 25 si la charge de cylindre reste pratiquement constante ou encore par exemple utiliser un champ de caractéristiques en fonction de l'angle du vilebrequin 25 et de la charge de cylindre. Pour éviter ou du moins réduire les vibrations générées par le fonctionnement irrégulier du moteur à combustion interne 20, c'est-à-dire lorsque le couple total varie, et qui sont transmises au véhi- cule, on adapte le couple total M25 agissant sur le vilebrequin 25 pour qu'il varie aussi peu que possible en fonction du temps. Le couple total M25 se compose du couple M20 du moteur à combustion interne 20 et du couple électrique M30. Le couple élec- trique M30 est le couple exercé par la machine électrique 30 sur le vile- brequin 25 qui tient déjà compte de l'interposition de la courroie de transmission 26. D'autres valeurs participant au couple total M25 sont no- tamment le couple de frottement ou par exemple le couple du volant d'inertie bi-masse. Dans le cas de moteur à combustion interne, tels que les moteurs à pistons linéaires, on utilise souvent une masse d'inertie, par exemple un volant d'inertie pour compenser les irrégularités de la vitesse de rotation car un cylindre ne transmet pas un couple au vilebrequin après chaque temps. Dans les véhicules actuels, cette masse d'inertie est divisée en deux avec une masse primaire côté mo- teur et une masse secondaire côté transmission, d'un amortisseur de vibrations. Les vibrations au-dessus de la vitesse de ralenti sont réduites mais les vibrations en-dessous de la vitesse de rotation de ralenti peuvent être amplifiées, ce qui est particulièrement gênant pour l'arrêt du moteur à combustion interne. Comme le couple de frottement ne varie que de manière négligeable en fonction de la vitesse de rotation du vilebrequin 25 il n'y a pas lieu d'en tenir compte pour minimiser le gradient du couple total M25.
Le couple du volant d'inertie bi-masse 40 agissant sur le vilebrequin 25 dépend de la différence de la vitesse de rotation entre la masse primaire et la masse secondaire et de leurs variations en fonction du temps. La masse primaire est liée rigidement au vilebrequin 25. A l'arrêt du moteur à combustion interne, c'est-à-dire lorsque le moteur à combustion interne finit de tourner, l'embrayage est ouvert et le couple de la masse secondaire ne dépend plus que du couple du volant d'inertie bi-masse, exercé sur le vilebrequin et par son inertie. En conséquence, la réduction de la variation de l'accélération angulaire du vilebrequin se traduit par une réduction du couple du volant d'inertie à bi-masse. C'est pourquoi il n'y a pas lieu de tenir compte du moment d'inertie bi-masse 40. On minimise ainsi la variation du moment total M25 avec M25 égal M20 ± M30. La figure 2a montre schématiquement l'évolution du couple M20 du moteur à combustion interne 20 et de l'évolution du couple électrique M30 ainsi que du couple total M25 résultant, selon un développement préférentiel représenté dans un diagramme. L'évolution dans le temps est donnée sur l'axe de la gauche vers la droite et le couple est représenté dans la direction verticale. Les valeurs positives représentent un couple dans le sens de rotation du vilebrequin ; les va- leurs négatives représentent un couple dans le sens de rotation opposé à celui du vilebrequin. Selon un développement préférentiel, il faut que M30=-M20+ décalage (Offset) s'applique au couple total. Ainsi le couple M20 du moteur à combustion interne 20 est compensé par le couple électrique M30 en tenant néanmoins compte d'un décalage (offset) pour que le couple total résultant en définitive ne soit pas d'amplitude trop petite, pour permette un arrêt rapide du moteur à combustion interne. De plus, cela garantit que par exemple on utilise seulement le couple de freinage de la machine électrique mais on peut envisager également que la machine électrique forme un couple moteur. Le couple de consigne pour le couple électrique M30 est calculé dans le premier appareil de commande 70. Pour le calcul on tient compte du temps de parcours T nécessaire à la transmission du couple de consigne du premier appareil de commande 70 par le moyen de communication 75 vers le second appareil de commande 80. Un tel temps de parcours se situe dans le domaine des millisecondes à un ou deux chiffres et correspond ainsi à une ou plusieurs unités de temps de la détermination du gradient. Cela signifie que dans le premier appareil de commande 70, à l'instant tl il faut calculer le couple de consigne né- cessaire à un instant ultérieur t2 = t 1 + T. Cela est possible car la charge de cylindre ne varie pas entre le temps de compression et le temps d'expansion et parce qu'on suppose que la vitesse de rotation du vilebrequin 25 ne varie pratiquement pas pendant le temps de parcours T. Ainsi on calcule l'angle du vilebrequin 25 à l'instant t2 en addition- nant à l'angle à l'instant t 1, le produit de la vitesse de rotation du vilebrequin 25 et du temps de parcours T. Le temps T peut également comporter un temps de retard entre l'instant auquel on prédéfinit le couple de consigne pour la machine électrique et l'instant auquel le couple réel atteint le couple de consigne. Un tel temps de retard dans la fonction de transmission correspond de manière caractéristique à environ 5 ms dans les systèmes BRS usuels. Le couple de consigne calculé par le premier appareil de commande 70 est transmis par le milieu de communication 75 au se- cond appareil de commande 80. Le second appareil de commande 80 demande à la machine électrique d'appliquer au vilebrequin 25, le couple électrique M30 correspondant au couple de consigne. La machine électrique est de préférence un générateur à griffes polaires à excitation électrique ; le courant passant dans le bobi- nage de rotor constitue la grandeur de réglage pour la régulation du couple électrique et cette grandeur est prédéfinie par un régulateur de champ associé. Le régulateur de champ est un composant habituel d'un tel régulateur de générateur (ici par exemple le second appareil de commande 80) qui exécute également d'autres fonctions de régulation à côté de la régulation de tension. On peut également envisager que le premier appareil de commande 70 transmette l'information de l'angle du vilebrequin 25 et de la charge de cylindre du moteur à combustion interne 20 au second appareil de commande 80. Le calcul du couple de consigne sera alors donné par le second appareil de commande 80. De façon correspon- dante il faudra également tenir compte du temps de parcours T dans le calcul. On peut en outre envisager qu'à la place du premier ap- pareil de commande 70 et du second appareil de commande 80, on uti- lise un appareil de commande commun pour appliquer le procédé de l'invention, cet appareil disposant de l'information nécessaire, relative à l'angle du vilebrequin 25 et à la charge de cylindre du moteur à combustion interne 20 et demandant à la machine électrique d'appliquer au vilebrequin 25, le couple électrique correspondant au couple de con- signe. Le temps de parcours pour la transmission ne sera pas à prendre en compte dans ce cas. La figure 2b montre schématiquement l'évolution du couple M20 du moteur à combustion interne 20 et l'évolution du couple électrique M30 ainsi que celle du couple électrique maximum M30,. se- lon un développement préférentiel de l'invention représenté dans un diagramme. L'évolution dans le temps se fait de la gauche vers la droite et les couples sont représentés dans la direction verticale. Les valeurs positives sont celles d'un couple dans le sens de rotation du vilebrequin ; les valeurs négatives sont celles d'un couple dans le sens opposé au sens de rotation du vilebrequin.
Selon un autre développement préférentiel, le couple électrique M30 est adapté pour que la valeur négative (-M20) du couple du moteur à combustion interne 20 soit mise à l'échelle selon un coefficient et/ou soit adaptée d'une autre manière avant d'ajouter le décalage. Cela est utile si le couple électrique maximum M30,max, que la machine élec- trique 30 applique au maximum au vilebrequin 25, soit d'amplitude plus petite que l'amplitude du couple M20 du moteur à combustion interne 20. Il n'est pas possible ainsi de compenser complètement le couple du moteur à combustion interne 20.
Dans le tracé de la figure 2b du couple électrique M30, ce- lui-ci est adapté pour que la valeur négative (-M20) du couple du moteur à combustion interne 20 soit mise à l'échelle selon un coefficient et qu'en plus les pointes soient écrêtées dans la direction négative correspondant au couple électrique maximum M3o,max.
On peut également envisager de n'appliquer que l'une des deux possibilités d'adaptation. Il est également possible d'écrêter les pointes dans l'autre direction, c'est-à-dire de couper les pointes par la ligne 0 en tenant compte du choix du décalage. On peut en outre envisager d'utiliser seulement le couple moteur de la machine électrique et non un couple de freinage. L'évolution du couple électrique M30 peut également suffire dans la moitié positive supérieure du diagramme. On arrive ainsi à plus de possibilités d'adaptation.
30 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Partie schématique d'un véhicule 20 Moteur à combustion interne 25 Vilebrequin 26 Courroie de transmission 30 Machine électrique 40 Volant d'inertie bi-masse 70 Première unité de calcul 75 Liaison de communication 80 Seconde unité de calcul M20 Couple du moteur à combustion interne M25 Couple total agissant sur le vilebrequin M30 Couple électrique T Temps de parcours20

Claims (6)

  1. REVENDICATIONS1°) Procédé pour arrêter le moteur à combustion interne (20) d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne (20) et d'une machine électrique (30), procédé consistant à adapter le couple électrique (M30) fourni par la ma- chine électrique (30) pour que la variation du couple total (M25) par unité de temps se place dans un intervalle prédéfini, - le couple total (M25) se composant au moins du couple (M20) du moteur à combustion interne (20) et du couple électrique (M30).
  2. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couple (M20) du moteur à combustion interne (20) se calcule à partir de l'angle du vilebrequin (25) et de la charge du cylindre du moteur à combustion interne (20).
  3. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on prédéfinit le couple électrique (M30) en fonction du couple (M20) du moteur à combustion interne (20).
  4. 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intervalle prédéfini est nul.
  5. 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on calcule le couple de la machine électrique et on demande à la machine électrique (30) de régler le couple électrique (M30) selon le couple de consigne.
  6. 6°) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le couple de consigne de la machine électrique correspond au couple négatif (M20) de la machine à combustion interne (20) avec un décalage.7°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le négatif du couple (M20) du moteur à combustion interne (20) est en outre mis à l'échelle avec un coefficient et/ou l'évolution dans le temps est adaptée par le remplacement et/ou la suppression de certaines va- leurs. 8°) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que pour le calcul du couple de consigne de la machine électrique, on tient compte de la durée de la fonction de transfert de la machine électrique. 9°) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on calcule le couple de consigne de la machine électrique dans une première unité de calcul (70) et on le transmet à une seconde unité de calcul (80) qui demande à la machine électrique (30) de régler le couple électrique (M30) en fonction du couple de consigne. 10°) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on calcule le couple de consigne de la machine électrique dans une seconde unité de calcul (80) qui demande à la machine électrique (30) de régler le couple électrique (M30) en fonction du couple de consigne et on transmet l'information nécessaire au calcul du couple de consigne au préalable par une première unité de calcul (70) à la seconde unité de calcul (80). 11°) Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que pour le calcul du couple de consigne de la machine électrique on tient compte de la durée nécessaire à la transmission des données de la première unité de calcul (70) vers la seconde unité de calcul (80).12°) Unité de calcul (70; 80) conçue pour appliquer le procédé selon l'une des revendications 1 à 7 ou pour exécuter toutes les étapes du procédé de l'une des revendications 8 à 11, par la première unité de calcul (70), ou par la seconde unité de calcul (80). 13°) Programme d'ordinateur appliqué à une unité de calcul (70; 80) pour exécuter un procédé selon l'une des revendications 1 à 7, lorsque le programme est exécuté par l'unité de calcul (70 ; 80) notam- ment selon la revendication 12 ou 13. 14°) Support de mémoire lisible par une machine comportant l'enregistrement du programme selon la revendication 13.15
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