Brevet FR2791391A1 — publié le 20000929

Procédé de gestion d'un démarrage d'un moteur thermique par un calculateur La présente invention se rapporte au domaine technique de la gestion du démarrage d'un moteur thermique par un calculateur. Plus précisément, elle concerne un procédé de gestion du démarrage d'un moteur thermique d'un véhicule par un calculateur pouvant commander l'angle d'ouverture du papillon du véhicule. L'invention trouve une application particulière, mais non exclusive, pour un véhicule hybride qui comporte un moteur thermique à explosion et un moteur électrique. Dans un tel véhicule, le démarrage du moteur thermique n'est pas commandé par le conducteur. Un calculateur, généralement appelé superviseur de roulage pour un véhicule hybride, peut effectuer le démarrage du véhicule à n'importe quel moment pendant le roulage du véhicule. Toutefois, l'invention trouve tout aussi bien une application pour les véhicules conventionnels comportant un calculateur adapté pour effectuer le démarrage automatique du véhicule, par exemple suite à un signal issu d'une télécommande, ou d'un contacteur électrique. La publication GB 2007768 décrit un dispositif pour gérer automatiquement le démarrage d'un moteur thermique d'un véhicule. Ce dispositif comporte un démarreur qui est automatiquement coupé lorsque le moteur thermique atteint une vitesse prédéterminée. Un élément de correction ouvre le papillon dans une position optimale, dépendant, entre autre, de la température du moteur thermique, de façon à en optimiser les conditions de démarrage. Lorsque le moteur thermique a démarré, l'angle d'ouverture du papillon est fixé à une valeur correspondant au régime de ralenti du moteur thermique. - 2- Lors du passage de la valeur de l'angle d'ouverture du papillon correspondant au démarrage à celle correspondant au ralenti, il peut y avoir une baisse sensible du régime moteur, qui peut, dans certaines conditions, de température en particulier, entraîner un calage du moteur thermique. La présente invention vise à supprimer les risques de calage d'un moteur thermique, dont le démarrage est automatiquement contrôlé par un calculateur, durant le démarrage et immédiatement après la fin du démarrage du moteur thermique. Dans ce but, elle propose un procédé de gestion du démarrage d'un moteur thermique d'un véhicule, dans lequel, lorsque le moteur thermique a démarré, le calculateur commande, selon une première loi de commande, une réduction de l'angle d'ouverture du papillon d'une première valeur, correspondant au démarrage du moteur thermique, à une seconde valeur pendant une durée déterminée. Selon une autre caractéristique de l'invention, la décroissance de l'angle d'ouverture du papillon est sensiblement linéaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, la seconde valeur de l'angle d'ouverture du papillon correspond au niveau de régime ralenti du moteur thermique. Selon une autre caractéristique de l'invention, la durée de passage de la première valeur de l'angle d'ouverture du papillon à la seconde valeur est de 500 ms. Selon une autre caractéristique de l'invention, le calculateur commande l'angle d'ouverture du papillon selon une seconde loi de commande tenant compte du couple demandé par le conducteur après que l'angle d'ouverture du papillon a atteint la seconde valeur. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'angle d'ouverture du papillon commandé par le calculateur avec ladite seconde loi, au moment du passage à la seconde loi, est supérieur ou égal à l'angle d'ouverture du -3 - papillon commandé par le calculateur avec la première loi, au moment du passage à la seconde loi. Selon une autre caractéristique de l'invention, le calculateur est adapté pour contrôler l'alimentation du démarreur, et en ce que le moteur thermique est, en outre, commandé 'par un calculateur d'injection, et en ce que le calculateur alimente le calculateur pendant une durée déterminée avant d'alimenter le démarreur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure I représente un schéma simplifié du dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, - la figure 2 représente une loi de commande de la position du papillon lors du démarrage du moteur thermique. Un véhicule hybride est un véhicule comprenant un moteur thermique à explosion et un moteur électrique. La figure 1 représente les différents éléments d'un véhicule hybride lié au moteur thermique. Le moteur thermique 4 est contrôlé par un calculateur d'injection 8. Un papillon 3, commandé par un actionneur, module la quantité d'air admise dans le moteur thermique 4. Ce moteur thermique 4 est relié par un embrayage 5 à une boîte de vitesse 6, qui transmet le couple moteur aux roues 9 par l'intermédiaire d'un différentiel 7. Un calculateur 1 gère, de façon générale, l'énergie à bord du véhicule hybride. Il se nomme généralement, pour les véhicules hybrides, superviseur de roulage. En particulier, il peut décider du démarrage et de l'utilisation du moteur thermique 4 de manière automatique, sans action consciente du conducteur. Pour cela, il peut actionner le démarreur 10 du moteur thermique 4. - 4- Le calculateur d'injection 8 gère de façon classique le fonctionnement propre du moteur thermique 4. En particulier, suivant les conditions de fonctionnement du moteur thermique 4, il détermine le temps d'injection de carburant. Dans le dispositif représenté sur la figure 1, le calculateur d'injection 8 ne commande pas le papillon motorisé 3, mais il est capable d'en mesurer la position (par des moyens non représentés) afin d'adapter la richesse du mélange en fonction de l'état du moteur thermique 4. Le superviseur de roulage I commande l'angle d'ouverture du papillon 3 pendant tout le fonctionnement du moteur thermique 4, y compris le démarrage. La pédale d'accélérateur 2 du véhicule est reliée au superviseur de roulage 1. Le conducteur, en appuyant sur la pédale d'accélérateur 2, peut envoyer au superviseur de roulage 1 une demande de couple moteur. Le superviseur de roulage 1 utilise une première loi de commande de l'angle d'ouverture du papillon 3, spécifique au démarrage, et ne tenant pas compte des demandes en couple du conducteur. Le superviseur de roulage 1 comporte une seconde loi de commande d'angle d'ouverture de papillon 3, tenant, quant à elle, compte des demandes en couple du conducteur, et qui est utilisée une fois le moteur thermique démarré. Le démarrage automatique du moteur thermique 4 est réalisé selon les étapes suivantes: le moteur thermique 4 est arrêté et débrayé. Le superviseur de roulage 1 détermine un angle d'ouverture du papillon 3 pour le démarrage du moteur thermique 4. Cet angle dépend principalement de la température du moteur thermique 4. Cette opération est réalisée grâce à une loi de commande du type: a = (T) + (t), o T est la température du moteur thermique 4, et t une variable temporelle. -5- Durant le démarrage, qui s'étend généralement sur des durées très courtes, la température du moteur thermique 4 évolue peu. La fonction 4 est donc, pendant le démarrage, sensiblement constante, et égale à une valeur (a2 de loi de commande de l'angle d'ouverture de papillon 3 qui correspond au régime ralenti du moteur thermique: La fonction y ne dépend, quant à elle, que du temps. Elle est égale à une valeur constante tant que le moteur thermique n'a pas démarré, telle que la somme des valeurs des fonctions 4 et y soit égale à une valeur ac de loi de commande de l'angle d'ouverture du papillon 3, correspondant au démarrage du moteur thermique 4. Pendant toute la durée du démarrage, la loi de commande impose donc un angle d'ouverture du papillon 3 sensiblement constant. Une fois l'angle d'ouverture du papillon 3 défini, le superviseur de roulage 1 commande l'alimentation du calculateur d'injection 8, puis celle du démarreur 10. Sous l'action du démarreur 10, le régime moteur augmente. Le superviseur de roulage I commande l'arrêt du démarreur 10, au temps t", lorsque le régime moteur dépasse un seuil prédéterminé Name, au delà duquel il considère que le moteur thermique 4 a démarré. Pratiquement, ce seuil est de l'ordre de 600 tr/mn. D'une façon plus générale, ce seuil est supérieur au régime du moteur uniquement entraîné par le démarreur, qui est de l'ordre de 400 tr/mn, et inférieur au régime de ralenti du moteur, qui est de l'ordre de 750 tr/mn. Une fois ce seuil dépassé, le superviseur de roulage 1 coupe l'alimentation du démarreur 10. La figure 2 représente, en fonction du temps, l'évolution de la commande du papillon 3, lors d'un démarrage réussi. A partir du temps t, la fonction y, intervenant dans la loi de commande de l'angle d'ouverture du papillon 3, décroît, selon une pente sensiblement constante, d'une valeur (a1-a2c) jusqu'à la valeur nulle, qu'elle atteint au temps t2. Une diminution de la loi de commande a correspond à -6- une fermeture du papillon 3. Lorsque la fonction y devient nulle, la valeur de la loi de commande de l'angle d'ouverture du papillon 3 se trouve à une valeur a2 correspondant au régime ralenti nominal du moteur thermique 4. Une fois cette valeur atteinte, la fonction y reste nulle. La fermeture du papillon 3 entraîne une réduction du régime du moteur thermique 4 qui va se stabiliser à un régime de ralenti nominal. La décroissance sensiblement linéaire de la fonction y est réalisée pendant une durée At qui dépend des conditions de fonctionnement générales du moteur thermique 4 et du calculateur d'injection 8. Pratiquement, cette durée est de l'ordre de 500 ms. Il est possible que le démarrage du moteur thermrnique 4 ne puisse être obtenu, par exemple dans le cas d'un désamorçage de la pompe d'alimentation du moteur thermique 4 en carburant. Lorsque le régime moteur ne dépasse pas le seuil Narêt après une durée déterminée, le superviseur de roulage 1 conclut à un défaut de démarrage. Cette durée est, par exemple, de deux secondes. Le superviseur de roulage 1 arrête alors le démarreur 10, puis stoppe l'alimentation du calculateur d'injection 8. Après une durée d'attente, qui est par exemple d'une seconde, afin d'être certain que le moteur thermique 4 est bien arrêté, le superviseur de roulage 1 tente un nouveau démarrage selon les étapes décrites précédemment. Il commande donc d'abord l'alimentation du calculateur d'injection 8, puis, après plusieurs secondes, pratiquement trois, celle du démarreur 10. Le superviseur de roulage 1 effectue un nombre de tentatives limité. Si le moteur thermique 4 n'a toujours pas démarré lors de la dernière tentative, le superviseur de roulage 1 arrête définitivement le moteur thermique 4 et n'essaye plus de le démarrer. Pratiquement 3 essais sont réalises. -7- Le superviseur de roulage 1 peut passer, une fois le moteur thermique 4 stabilisé au niveau du ralenti, à une seconde loi de commande de l'angle d'ouverture du papillon 3 du type: a= (C,N,T) o C est le couple demandé par le conducteur, N le régime du moteur thermique 4, et T sa température. Dans ce cas, le moteur thermique 4 n'est réellement disponible, après son démarrage, qu'à la fin de la durée At. Dans une variante de la présente invention, le superviseur de roulage 1 peut être programmé pour prendre en compte les commandes du conducteur, transmises par la pédale d'accélérateur 2, une fois le moteur thermique 4 démarré, mais avant que le niveau de régime ralenti ne soit atteint. Ceci peut être avantageux, par exemple dans le cas d'un véhicule hybride, pour lequel le superviseur de roulage peut avoir besoin d'utiliser la puissance fournie par le moteur thermique sans attendre l'écoulement complet de la durée At. Dans cette variante, lorsque le moteur thermique a démarré, l'angle d'ouverture du papillon 3 est réduit grâce à la première loi de commande. Toutefois, avant que la valeur (xa2 ne soit atteinte, le superviseur passe à une seconde loi de commande. Cette seconde loi de commande de l'angle d'ouverture du papillon 3 est alors: a = Q2(C, N, T) + T(t) La fonction y est la même fonction que celle intervenant dans la première loi de commande de l'angle d'ouverture du papillon 3. Elle continue à décroître linéairement jusqu'à s'annuler, suivant la même pente sensiblement constante, et en conservant, au moment du passage à la seconde loi de commande, la valeur qu'elle possédait avec la première loi de commande. Lorsque la fonction y a atteint une valeur nulle, l'expression de la seconde loi de commande de l'angle d'ouverture du papillon 3 redevient " a(=S "). -8- L'évolution progressive de l'angle d'ouverture du papillon, d'une valeur correspondant au démarrage du moteur thermique, à une valeur correspondant au ralenti du moteur thermique, permet d'éviter les calages de ce moteur. En effet, la réduction de l'angle d'ouverture du papillon fait baisser le régime moteur, d'une première valeur sensiblement égale à Na,,êa à une seconde valeur correspondant au ralenti, inférieure à la première. Si une telle variation d'angle d'ouverture est réalisée brutalement, le régime moteur peut atteindre une valeur plus basse que celle du ralenti, et, dans certaines conditions, de température en particulier, ceci peut entraîner le calage du moteur thermique. Lorsque la loi de commande de l'angle d'ouverture du papillon passe à la seconde loi, prenant en compte les demandes en couple du conducteur, avant que le régime moteur ne se soit stabilisé au niveau ralenti, le calage du moteur thermique est aussi évité. En effet, la fonction Q ne peut prendre de valeur inférieure à ca2, qui correspond au régime minimum de ralenti, et, par conséquent, au passage des deux lois, la seconde loi de commande " pourrait éventuellement provoquer un calage du moteur thermique. A chaque nouvelle tentative de démarrage du moteur thermique, le superviseur de roulage commande d'abord l'alimentation du calculateur d'injection, puis, seulement après quelques secondes, typiquement trois, celle du démarreur. Ce temps d'attente permet à la pompe d'essence, commandée par le calculateur d'injection, de se réamorcer, et prévient ainsi tout calage du moteur lors d'un nouvel essai de démarrage, en particulier si la cause du premier échec était liée à un problème d'amorçage de la pompe à essence. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. -9- En particulier, si la gestion du démarrage du véhicule a été décrite pour un véhicule hybride, elle est évidemment applicable à un véhicule propulsé classiquement par un moteur thermique interne seul et dont le démarrage peut être plus ou moins automatisé. La présente invention peut être aussi étendue à un véhicule dans lequel le démarreur est remplacé par un moteur électrique, ce qui est le cas, par exemple, pour les véhicules hybrides différentiels comportant un alternateur et un démarreur. -10- REVENDICATIONS I.Procédé de gestion du démarrage d'un moteur thermique (4) d'un véhicule par un calculateur (1) pouvant commander l'angle d'ouverture du papillon (3) du véhicule, caractérisé en ce que, lorsque le moteur thermique (4) a démarré, le calculateur (1) commande, selon une première loi de commande, une réduction de l'angle d'ouverture du papillon (3) d'une première valeur, correspondant au démarrage du moteur thermique (4), à une seconde valeur, pendant une première durée déterminée. 2.Procédé de gestion du démarrage d'un moteur thermique (4) d'un véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que la décroissance de l'angle d'ouverture du papillon (3) est sensiblement linéaire. 3.Procédé de gestion du démarrage d'un moteur thermique (4) d'un véhicule selon l'une des caractéristiques 1 ou 2, caractérisé en ce que la seconde valeur de l'angle d'ouverture du papillon (3) correspond au niveau de régime ralenti du moteur thermique (4). 4.Procédé de gestion du démarrage d'un moteur thermique (4) d'un véhicule selon la revendication 3, caractérisé en ce la durée de passage de la première valeur de l'angle d'ouverture du papillon (3) à la seconde valeur est de 500 ms. 5.Procédé de gestion du démarrage d'un moteur thermique (4) d'un véhicule selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le calculateur (1) commande l'angle d'ouverture du papillon (3) selon une seconde loi de commande tenant compte du couple demandé par le conducteur, après que l'angle d'ouverture du papillon (3) a atteint la seconde valeur. 6.Procédé de gestion du démarrage d'un moteur thermique (4) d'un véhicule selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'angle d'ouverture du papillon (3) commandé par le calculateur (1) avec ladite seconde loi, au - 11 - moment du passage à la seconde loi, est supérieur ou égal à l'angle d'ouverture du papillon (3) commandé par le calculateur (1) avec la première loi, au moment du passage à la seconde loi. 7.Procédé de gestion du démarrage d'un moteur thermique (4) d'un s véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le calculateur (1) est, en outre, adapté pour contrôler l'alimentation du démarreur (10) du moteur thermique (4), et en ce que le moteur thermique (4) est, en outre, commandé par un calculateur d'injection (8), et en ce que le calculateur (1) alimente le calculateur d'injection (8), pendant une seconde durée déterminée, avant d'alimenter le démarreur (10). 8.Procédé de gestion du démarrage d'un moteur thermique (4) d'un véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que si le régime du moteur thermique (4) est en-dessous d'un seuil au delà d'une troisième durée déterminée, le calculateur (1) coupe l'alimentation du démarreur (10), puis celle du calculateur d'injection (8), et effectue un nouvel essai de démarrage au bout d'une quatrième durée déterminée. 9.Procédé de gestion du démarrage d'un moteur thermique (4) d'un véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que, lors d'une nouvelle tentative de démarrage du moteur thermique (4), le calculateur (1) alimente le calculateur d'injection (8) pendant une seconde durée sensiblement égale à 3 secondes avant d'alimenter le démarreur (10).