Brevet FR2918748A1 — publié le 20090116

PROCEDE DE MESURE DE L'ACYCLISME D'UN MOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE Le domaine de l'invention est celui des moteurs de véhicule automobile et plus précisément celui de l'optimisation du régime moteur qui rencontre fréquemment des problèmes d'acyclisme. II s'agit de problèmes de variation de régime moteur intempestifs qui par couplage moteur/boîte de vitesses sont transmis à l'habitacle du véhicule et provoque un inconfort pour le conducteur. 1 o Plus précisément, on cherche généralement à ce qu'en premier lieu le moteur vibre le moins possible, en tout cas aux régimes les plus usités (il est notamment classique de constater combien le moteur peut faire vibrer tout l'habitacle lors d'un démarrage en seconde, soit en émettant de très basses fréquences). Pour ce faire, les constructeurs réalisent déjà de 15 nombreux réglages pour que le moteur tourne le plus harmonieusement possible. Les professionnels font ainsi particulièrement attention à l' acyclisme qui caractérise les moteurs utilisant des mouvements linéaires. En effet, le mouvement des pistons est vertical et est converti par un vilebrequin en mouvement rotatif. Ce phénomène est susceptible de se 20 propager tout le long de la chaîne cinématique (embrayage, boîte de vitesses etc...). C'est pourquoi les vibrations de la chaîne cinématique moteur ù boîte de vitesses ù liaison au sol, font partie des critiques récurrentes de la part des clients. En effet, l'excitation de cette chaîne cinématique par le moteur 25 (régime de rotation et acyclisme) peut entraîner des bruits de grenaille, bourdonnements, etc.... Même si d'un côté, l'embrayage filtre en partie (par ses caractéristiques d'inertie, raideur, amortissement, etc.) les acyclismes du moteur, de l'autre, l'architecture du système regroupant la boîte de vitesses, la commande de vitesses, la caisse, etc. (caractéristiques : raideur, points de 30 fixations, jeux, inerties, etc.) amplifie les variations de régime moteur (acyclisme) et induit un bruit qui parvient jusqu'à l'habitacle (par la caisse ou le pommeau). Cette amplification varie en fonction du point de fonctionnement du moteur (régime de rotation). A titre indicatif, la figure 1 fournit un exemple d'évolution 35 d'amplification de l'acyclisme en fonction du régime exprimé en tours/minute pour un modèle de véhicule de type C4. II apparaît notamment une amplification de l'acyclisme (la courbe 1 a correspondant au bruit de grenaille) très marquée pour un régime compris entre 1500 et 2200 tr/min. Les courbes 1 b, 1c, 1d, 1 e et 1f correspondent aux mesures des autres harmoniques (bourdonnement, etc. autre que bruit de grenaille). Afin de procéder à l'optimisation du réglage de régime moteur, la présente invention propose un procédé dans lequel grâce à la présence d'un capteur de régime ou de couple sur l'arbre moteur on est en mesure de 1 o déterminer l'accélération dudit arbre pour la comparer à une valeur acceptable ou non. Typiquement l'invention peut avantageusement être utilisée notamment dans : o des véhicules équipés d'une boîte de vitesses manuelle 15 pilotée (BVMP) (équipée d'un capteur mesurant le régime de l'arbre de marche arrière, relié à l'arbre primaire) o des véhicules hybrides incluant une machine électrique équipée d'un capteur de régime d'arbre primaire. II est à noter que la machine électrique (appelée couramment MEL) fixée sur l'arbre 20 primaire de la boîte de vitesses fournit le couple nécessaire pour faire avancer le véhicule en utilisation rapport engagé. Plus précisément l'invention a pour objet un procédé de mesure de l'acyclisme d'un moteur de véhicule automobile comportant un arbre 25 primaire relié à une boîte de vitesses comportant les étapes suivantes : - la mesure du régime de l'arbre primaire par un capteur de régime ou de couple ; - le calcul de l'accélération de l'arbre primaire ; - la comparaison de ladite accélération mesurée avec une valeur 30 seuil ; - le déclenchement d'une alerte en cas de dépassement. Selon une variante de l'invention, le procédé comprend en outre une étape de filtrage de la mesure du régime de l'arbre primaire. Avantageusement, la mesure de régime ou de couple est effectuée avec une bande passante de l'ordre de 150 Hz. Selon une variante de l'invention, le procédé comprend également une étape d'échantillonnage de la mesure du régime de l'arbre primaire. Avantageusement, l'échantillonnage est effectué sur au moins 300 Hz. Selon une variante de l'invention, le véhicule automobile étant un véhicule hybride comportant une machine électrique, la mesure de régime ou 1 o de couple est effectuée avec le capteur intégré à ladite machine électrique. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : 15 - la figure 1 illustre un exemple de l'évolution d'amplification de l'acyclisme (en rad/s2) en fonction du régime exprimé en tours/minute ; - la figure 2 illustre un schéma fonctionnel d'un exemple de chaîne de traction d'un véhicule hybride ; 20 - les figures 3a et 3b (zoom de la figure 3a) illustrent un exemple d'évolution de régime d'arbre primaire en fonction du temps ; - la figure 4 illustre un exemple d'évolution de l'acyclisme à l'entrée de la boîte de vitesses en fonction du régime moteur, avec la cotation subjective en parallèle ; 25 - la figure 5 illustre les étapes d'un exemple de procédé selon l'invention. Selon l'invention il est proposé de placer un capteur de vitesse de rotation sur l'arbre primaire de la boîte de vitesses. Dans le cadre d'un 30 véhicule hybride, on peut directement utiliser le capteur qui est intégré à la MEL. A partir des mesures fournies par le capteur, on détermine des valeurs d'accélérations. On peut ainsi avantageusement utiliser directement un accéléromètre, placé sur l'arbre primaire de la boîte de vitesses (c'est-à-dire après filtration de l'embrayage) pour mesurer le degré d'amplification de 35 l'acyclisme. Actuellement, la vérification de ce découplage moteur / boîte de vitesses est effectuée lors de la conception du véhicule. II n'y a pas de moyen de vérification mis en place (pour 100% des véhicules livrés au client) en usine terminale. Le principe de l'invention qui repose sur la présence d'un capteur sur l'arbre primaire de la boîte de vitesses permet, en usine terminale, lorsque le véhicule est en fin de ligne, de tester le fonctionnement sur un banc. Ce test peut par exemple être réalisé sur un banc à rouleaux (passage de 0 à 130 km/h) : on vérifie le couple moteur, l'efficacité du freinage, l'ESP (Electronic Stability Program), etc. Le but est donc de rajouter, en temps masqué, c'est-à-dire en même temps que la réalisation d'autres mesures (pas d'augmentation de la durée totale sur le banc à rouleaux) une analyse du régime arbre primaire, ce qui permettra de déterminer si le véhicule est conforme ou non en découplage moteur / boîte de vitesses. En cas de non-conformité, il pourra être retouché, ce qui évitera des critiques clients. De plus, cela permettra d'identifier certaines dérives des moyens de fabrication et/ou assemblage. Nous allons décrire ci-après l'invention dans le cadre d'un véhicule 20 hybride : La figure 2 présente un schéma fonctionnel d'un exemple de chaîne de traction d'un véhicule hybride. Elle comporte un moteur thermique 1 couplé par exemple à une machine auxiliaire électrique 2, au moyen d'une courroie 3 entraînée par des poulies et solidaires l'une du moteur l'autre de 25 la machine auxiliaire, cette machine auxiliaire permettant le redémarrage du moteur dans un mode dit stop and go . Cette dernière ne participe pas directement à la traction du véhicule. Un volant d'inertie 4 est fixé sur l'arbre de sortie 5 du moteur thermique 1. L'arbre de sortie est de son côté couplé au vilebrequin du 30 moteur. L'arbre de sortie est ensuite relié à l'embrayage 6. Ce dernier effectue un mouvement de glissement 7 dans la direction de l'arbre de sortie 5 pour passer d'une position ouverte à une position fermée ou vice-versa. L'embrayage est par ailleurs relié à l'arbre primaire 8. Cet arbre primaire 8 relie l'arbre de sortie moteur 5 à une boîte de vitesses mécanique pilotée 9 (BVMP), lorsque l'embrayage est en position fermée. Cette BVMP assure la transmission de la puissance motrice aux roues 10, dont une seule est représentée sur la figure 2. Plus particulièrement, la BVMP 9 transmet, après démultiplication, la puissance de sortie aux roues 10 par l'intermédiaire d'un arbre de sortie 11, ou arbre secondaire. Une machine électrique de traction 12 est insérée en série entre l'embrayage 6 et la boîte mécanique pilotée 9. Cette machine électrique de traction 12 comporte un rotor 13 et un stator 14. Le rotor 13 est solidaire de l'arbre primaire 8 et le stator 14, fixe, est par exemple solidaire du carter du 1 o moteur. Une batterie 15 ou un ensemble de batteries, de forte puissance, alimente en énergie électrique la machine de traction 12 via un onduleur 16. Ce dernier permet de transformer la tension continue en sortie de batterie en tension alternative apte à entraîner le rotor 13 en rotation. Une unité de commande associée à des capteurs, non 15 représentés, pilote la chaîne de traction associée à la roue 10. L'unité de commande pilote la machine électrique 12. Les capteurs permettent notamment de mesurer les différentes vitesses de rotation en jeu dans la chaîne de traction. Avec une telle architecture de chaîne de traction, le véhicule peut 20 notamment fonctionner selon les modes suivants : - le véhicule roule en mode thermique pur lorsque l'embrayage 6 est fermé et que la machine électrique de traction 12 n'est pas alimentée ou commandée, le moteur thermique 1 assurant seul la traction ; 25 - le véhicule roule en mode électrique pur lorsque l'embrayage 6 est ouvert et que la machine électrique 12 est alimentée ou commandée pour assurer seule la traction du véhicule ; - le véhicule roule en mode mixte lorsque le moteur thermique 1 assure la traction du véhicule assisté par la machine électrique 30 12, l'embrayage 6 étant fermé. La machine électrique est par ailleurs équipée d'un capteur de couple 17 placé au niveau de l'arbre primaire 8, permettant d'effectuer les mesures nécessaires à la réalisation du procédé de l'invention. Avec un véhicule de ce type, il est ainsi montré comme illustré en figure 3a et 3b (zone agrandie pour le comportement observé entre 1400 tours/min et 1500 tours/min de la figure 3a) qu'une mesure du régime à l'arbre primaire met clairement en évidence des oscillations lors de la montée en régime (ici en 2ème, de 1300 à 2200 tr/min) : A titre d'exemple, pour mesurer jusqu'à 4500 tr/min, il est avantageux d'utiliser un capteur avec une bande passante de 150Hz (la grenaille est détectable sur les harmoniques d'ordre 2) et un échantillonnage 1 o minimal de 300 Hz (soit une période de 3,3ms). Selon l'invention, le procédé comprend les différentes étapes schématisées en figure 5 et repose sur la valeur du seuil critique qui doit être cohérente et adaptée à l'application : - à partir du capteur de régime arbre primaire, on détermine une 15 valeur de régime u ; - celle valeur u est filtrée en une valeur u' ; on applique un filtre afin de supprimer les fréquences parasites - la valeur u' est ensuite échantillonnée en valeur u" ; - on détermine ensuite la dérivée du"/dt qui donne l'accélération 20 de l'arbre primaire ; - on compare la valeur absolue 1 du"/dt 1 à une valeur critique seuil C; - on déclenche un système d'alerte 18 en cas de dépassement de cette valeur seuil C. 25 Le système actuel de cotation subjective des véhicules permet de déterminer ce seuil : suivant la note subjective visée, on peut fixer un seuil permettant d'obtenir des notes de 6, 7 ou 8 minimum comme schématisée en figure 4. Par le procédé de l'invention, il devient possible de déterminer si 30 le véhicule est conforme ou non en découplage moteur / boîte de vitesses. En cas de non-conformité, il pourra être retouché, ce qui évitera des critiques clients. De plus, cela permettra d'identifier certaines dérives des moyens de fabrication et/ou assemblage. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de l'acyclisme d'un moteur de véhicule 5 automobile comportant un arbre primaire relié à une boîte de vitesses comportant les étapes suivantes : - la mesure du régime de l'arbre primaire par un capteur de régime ou de couple ; - le calcul de l'accélération de l'arbre primaire ; 10 - la comparaison de ladite accélération mesurée avec une valeur seuil , - le déclenchement d'une alerte en cas de dépassement. 2. Procédé de mesure de l'acyclisme selon la revendication 1, 15 caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de filtrage de la mesure du régime de l'arbre primaire. 3. Procédé de mesure de l'acyclisme selon la revendication 2, caractérisé en ce que la mesure de régime est effectuée avec une bande 20 passante de l'ordre de 150 Hz. 4. Procédé de mesure de l'acyclisme selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape d'échantillonnage de la mesure du régime de l'arbre primaire. 5. Procédé de mesure de l'acyclisme selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'échantillonnage est effectué sur au moins 300 Hz. 6. Procédé de mesure de l'acyclisme selon l'une des 30 revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le véhicule automobile étant un véhicule hybride comportant une machine électrique (MEL), la mesure de régime ou de couple est effectuée avec le capteur intégré à ladite machine électrique. 25