Brevet FR2985777A1 — publié le 20130719

PROCEDE D'ARRET D'UN MOTEUR THERMIQUE COUPLE A UNE MACHINE ELECTRIQUE La présente invention concerne un procédé d'arrêt d'un moteur thermique couplé à une machine électrique, ainsi qu'un véhicule automobile mettant en oeuvre un tel procédé. Les moteurs thermiques comportent lors de leur arrêt, quand l'injection de carburant est coupée et que le vilebrequin fini de tourner en fonction de son inertie et des frottements, un risque de condensation de ce carburant restant dans le moteur, qui peut se déposer sur la bougie d'allumage. On peut obtenir lors de l'essai de démarrage suivant, une étincelle insuffisante ou une absence d'étincelle, due au dépôt de carburant liquide sur la bougie créant un court-circuit, qui n'enflamme pas le carburant. On dit que les bougies sont noyées, et le moteur ne démarre pas. Si on insiste pour le démarrer, la rotation ainsi que l'injection de carburant supplémentaire peut continuer à le noyer par une accumulation de carburant dans la chambre de combustion. Ce problème de bougies noyées peut se produire sur tous les types de moteur thermique, d'autant plus que la température du moteur n'est pas assez élevée pour réaliser une évaporation du carburant. On peut rencontrer ce cas lors d'un redémarrage, après un premier démarrage du véhicule pendant un temps court, pour garer le véhicule par exemple. En particulier, les moteurs du type Wankel comprenant un piston rotatif 25 qui découvre successivement des lumières d'échappement ou d'admission, sont sensibles à ce problème. Mais les moteurs à pistons à mouvement alternatif peuvent aussi subir ce problème. Par ailleurs, certains véhicules automobiles comportent une fonction de coupure et de redémarrage automatique du moteur thermique suivant les 30 conditions de roulage, comme par exemple un système stop-start qui coupe ce moteur au feu rouge pour réduire la consommation de carburant, ou un système hybride qui coupe automatiquement le moteur thermique pour rouler en mode électrique. On peut après un premier démarrage du moteur à froid, obtenir des arrêts du moteur thermique suivis de redémarrages automatiques, alors que la température n'est pas assez élevée pour éviter la condensation du carburant. De plus lors des arrêts successifs venant du système de coupure automatique, qui peuvent dans certains cas se prolonger, le moteur thermique se refroidit, et on peut aussi obtenir des tentatives de redémarrages dans des conditions favorisant le noyage des bougies. Cependant, certains véhicules comportant une fonction de coupure automatique du moteur thermique, par exemple les véhicules comprenant un système stop-start, coupent ce moteur seulement quand il a atteint une température suffisante, ce qui limite les risques de noyer les bougies. Toutefois ce moteur peut quand même être coupé par le conducteur en tournant la clé de contact, alors qu'il a une température insuffisante. Pour faciliter le redémarrage du moteur thermique, un procédé connu, présenté notamment par le document WO-A1-2009/000389, comporte la mise en rotation de ce moteur par le démarreur avant d'injecter le carburant, afin de réchauffer la chambre de combustion, et de favoriser l'évaporation de carburants peu volatiles. Toutefois ce procédé allonge le temps de démarrage du moteur thermique, ce qui n'est généralement pas souhaitable. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un procédé d'arrêt d'un moteur thermique couplé à une machine électrique, pour gérer l'arrêt de ce moteur après une demande de coupure, caractérisé en ce que lors d'une demande de coupure du moteur thermique, il analyse des caractéristiques du moteur ou des données de fonctionnement de ce moteur pour évaluer le risque de noyage des bougies, puis en cas de risque il pilote la machine électrique pour entraîner le moteur de manière à continuer sa rotation, avec une courbe de vitesse qui dépend de ces caractéristiques ou de ces données. Un avantage de ce procédé d'arrêt d'un moteur thermique, est que l'on peut avec la machine électrique obtenir de manière simple et efficace, une courbe de vitesse donnant un temps d'arrêt minimum, qui est adaptée aux conditions particulières de fonctionnement du moteur à ce moment pour éviter de noyer les bougies. Le procédé d'arrêt d'un moteur thermique suivant l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Selon un mode de réalisation, le procédé d'arrêt analyse des caractéristiques aérauliques de ce moteur, et des paramètres physiques de fonctionnement du moteur mesurés par des capteurs, pour mettre en oeuvre une fonction d'évacuation du carburant asservie comprenant un calcul de la vitesse de rotation optimale du moteur thermique, qui est réalisé par un asservissement en vitesse de la machine électrique. Avantageusement, quand la fonction d'évacuation du carburant asservie estime grâce au suivi des paramètres physiques de fonctionnement du moteur thermique, que le niveau résiduel de carburant condensable est faible et sans risque pour le prochain démarrage, il passe alors sur une fonction de coupure moteur pour obtenir un arrêt de ce moteur. En particulier, la fonction de coupure moteur peut piloter la machine électrique pour obtenir une courbe d'arrêt particulière, notamment en maintenant un léger couple négatif. Selon un autre mode de réalisation, le procédé d'arrêt analyse des caractéristiques aérauliques de ce moteur, et des paramètres physiques de fonctionnement du moteur mesurés par des capteurs, pour mettre en oeuvre une fonction d'évacuation du carburant simple comprenant un calcul d'un profil de vitesse prédéfini du moteur thermique, convergeant vers l'arrêt de ce moteur, qui va ensuite être appliqué à la machine électrique. Avantageusement, en cas de risque de noyage le procédé met en route la machine électrique avant l'arrêt de ce moteur, pour prolonger sa rotation avec une vitesse sensiblement constante. Avantageusement, pendant la continuation de la rotation du moteur thermique, le procédé d'arrêt maintient l'allumage des bougies pendant un moment approprié. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile comprenant un moteur thermique couplé à une machine électrique, et un procédé d'arrêt gérant l'arrêt de ce moteur après une demande de coupure, qui comporte l'une quelconque des caractéristiques précédentes. Avantageusement, pour une machine électrique habituellement découplée du moteur thermique, il synchronise d'abord sa vitesse avant de l'accoupler à ce moteur. Selon un mode de réalisation, le véhicule automobile comporte un moteur à piston rotatif du type Wankel, utilisé en prolongateur d'autonomie pour recharger des batteries destinées à la traction du véhicule. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre d'exemple et de manière non limitative en référence aux 20 dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un diagramme fonctionnel d'un procédé d'arrêt selon l'invention ; - la figure 2 est un schéma présentant la vitesse de rotation du moteur thermique en fonction du temps, lors d'un arrêt avec ce procédé ; 25 - la figure 3 est un diagramme fonctionnel d'un procédé d'arrêt simplifié ; et - la figure 4 est un schéma présentant la vitesse de rotation du moteur thermique en fonction du temps, lors d'un arrêt avec ce procédé simplifié. Les figures 1 et 2 présentent un procédé d'arrêt pour un véhicule 30 automobile comprenant un moteur thermique, qui est régulièrement arrêté, puis redémarré au moyen d'une machine électrique couplée à ce moteur. Le véhicule peut comporter de manière classique, un moteur thermique entraînant les roues motrices par une transmission mécanique, ce moteur étant démarré par un démarreur, ou un par alternateur réversible pouvant fonctionner en moteur électrique. Le véhicule peut être aussi du type hybride, utilisant une machine électrique alimentée par des batteries, ainsi qu'un moteur thermique pour assurer la traction, ce moteur pouvant alors être démarré par la machine électrique dans un mode démarrage. Le véhicule peut enfin être un véhicule électrique comportant un moteur thermique fonctionnant en prolongateur d'autonomie, pour recharger les batteries, notamment en fin de parcours. Dans certains cas pour ce type de véhicule, un moteur à piston rotatif du type Wankel est utilisé pour obtenir une certaine puissance avec une bonne compacité, une masse réduite et un faible niveau de vibration. Pour tous ces types de moteurs, on peut avoir lors du roulage des périodes plus ou moins longues de coupure du moteur thermique qui refroidissent ce moteur, à partir de fonctions automatiques de coupure, ou d'une commande manuelle d'arrêt par le conducteur coupant le contact, notamment pour rouler en mode électrique ZEV dans le cas d'un véhicule hybride. Ces moteurs thermiques peuvent être ainsi amenés à redémarrer alors qu'ils comportent une température pas très élevée. Une première étape au temps tO est le démarrage du moteur « DEM MOT » 2, qui démarre le moteur thermique avec la machine électrique. Une deuxième étape est l'utilisation du moteur « MOT TOURNANT » 4, qui gère la rotation du moteur thermique en marche. Avec le moteur thermique tournant, à partir d'une demande de coupure de ce moteur 6 au temps t1, le procédé d'arrêt réalise d'abord une analyse du risque 8 de noyer les bougies lors de cette coupure. Pour cette analyse de risque 8, le procédé utilise avantageusement des 30 caractéristiques aérauliques du moteur thermique, et des paramètres physiques de fonctionnement de ce moteur mesurés par des capteurs qui servent pour le fonctionnement habituel du moteur, afin de ne pas mettre en place de composants supplémentaires qui augmenteraient les coûts. En variante, on peut ajouter des capteurs spécifiques pour le procédé d'arrêt si nécessaire. On peut utiliser en particulier la température de l'air, la température du moteur thermique, la pression atmosphérique, ou la vitesse de rotation de ce moteur, pour déterminer à partir d'un modèle physique, ou avec des critères à calibrer, s'il y a un risque de condensation du carburant dans les chambres de combustion. Si l'analyse de risque 8 détermine qu'il n'y a pas de risque de condensation du carburant « non », alors le procédé passe directement à la fonction de coupure du moteur « COUPURE MOT » 12, qui coupe l'injection de carburant pour obtenir rapidement un arrêt de ce moteur « MOT COUPE » 14. Si l'analyse de risque 8 détermine qu'il y a un risque de condensation du carburant « oui », alors le procédé passe à une fonction d'évacuation du carburant asservie « EVACUAT CARB ASSERVIE » 10, qui va durer du temps t1 au temps t2. La fonction d'évacuation du carburant asservie 10 calcule notamment à partir des caractéristiques aérauliques du moteur thermique, et des paramètres physiques de fonctionnement de ce moteur, une vitesse de rotation du moteur optimale qui est appliquée par la machine électrique couplée à ce moteur, pour assécher par un débit d'air frais les chambres de combustion. En parallèle, l'injection de carburant est coupée. De préférence, on maintient pendant cette rotation du moteur thermique l'allumage des bougies pendant un moment approprié pour maximiser la combustion du carburant si les conditions le permettent, et minimiser les variations de régime liées à la génération de couple par le moteur lorsqu'une combustion a lieu. On peut notamment réaliser un asservissement de la vitesse de rotation de la machine électrique, pour réaliser si nécessaire d'abord une accélération de la vitesse du moteur thermique, comme présenté figure 2, puis un palier de maintien de cette vitesse. Par ailleurs, le profil de cette courbe tient compte des impératifs de bruit et de vibration, pour assurer le confort. Au temps t2, la fonction d'évacuation du carburant 10 estime grâce au suivi des paramètres physiques de fonctionnement du moteur, que le niveau résiduel de carburant condensable est faible, et ne présente pas de risque pour le prochain démarrage du moteur. Le procédé passe alors sur la fonction de coupure moteur « COUPURE MOT » 12, pour obtenir un arrêt de ce moteur « MOT COUPE » 14 au temps t3, qui peut finir d'évacuer le faible niveau résiduel de carburant. L'asservissement en vitesse de la machine électrique est stoppé par la fonction de coupure moteur 12. On peut alors soit ne plus piloter la machine électrique pour laisser le moteur thermique s'arrêter en fonction de son inertie et de ses frottements, ou soit piloter de manière simple cette machine pour obtenir une courbe d'arrêt particulière qui assure le confort, par exemple en maintenant un léger couple négatif pour obtenir un arrêt plus rapide. Avantageusement, suivant le type de machine électrique, le procédé met en route cette machine avant l'arrêt du moteur thermique pour maintenir une vitesse sensiblement constante du moteur, sans un arrêt puis un redémarrage de cette vitesse, afin d'éviter des à-coups et des vibrations qui peuvent être désagréables. Pour la machine électrique, on peut en particulier disposer d'un démarreur classique habituellement découplé du moteur thermique, comprenant un pignon qui engrène avec une couronne fixée sur le volant de ce moteur, après une synchronisation de sa vitesse pour éviter des chocs, ou après un arrêt de ce moteur pour engrener à l'arrêt. On peut aussi disposer d'un alternateur réversible fonctionnant en moteur, ou d'un autre type de machine électrique liée de manière 30 permanente au moteur thermique, dans un véhicule hybride par exemple, ce qui permet d'entraîner directement ce moteur sans prévoir de phase d'accouplement. En particulier, le procédé peut être utilisé pour assécher un moteur à piston rotatif du type Wankel, utilisé en prolongateur d'autonomie sur un véhicule électrique, notamment pour recharger des batteries, qui s'arrête régulièrement et se refroidit, et qui est sensible au problème de noyage des bougies. Les figures 3 et 4 présentent un procédé d'arrêt simplifié pour un même type de véhicule automobile, comportant les différences suivantes. Si l'analyse de risque 8 détermine qu'il n'y a pas de risque de condensation du carburant « non », alors le procédé passe de la même manière à la fonction de coupure du moteur « COUPURE MOT » 12, pour obtenir l'arrêt de ce moteur « MOT COUPE » 14. Si l'analyse de risque 8 détermine qu'il y a un risque de condensation du carburant « oui », alors le procédé passe à une fonction d'évacuation du carburant simple « EVACUAT CARB SIMPLE » 20, qui va durer du temps t1 au temps t3. L'injection de carburant est d'abord coupée. En parallèle, l'injection de carburant est coupée. La fonction d'évacuation du carburant simple 20 calcule à priori au temps t1, à partir des caractéristiques aérauliques du moteur thermique et des paramètres physiques connus, un profil de vitesse prédéfini du moteur thermique, convergeant vers l'arrêt de ce moteur, qui va ensuite être appliqué à la machine électrique pour permettre l'évaporation du carburant résiduel. On peut notamment réaliser une pointe de vitesse comme présenté figure 2, qui comporte une accélération pour permettre une bonne ventilation du moteur, puis une décélération progressive convergeant vers l'arrêt, pour obtenir un arrêt de ce moteur « MOT COUPE » 14 au temps t3. Le profil de cette courbe tient compte comme précédemment, des impératifs de bruit et de vibration pour assurer le confort. Pour ce procédé d'arrêt simplifié on peut aussi maintenir pendant la rotation du moteur thermique, l'allumage des bougies pendant un moment approprié. On obtient ainsi une fonction d'évacuation du carburant 20 ne comportant pas d'asservissement, qui est plus simple que la fonction précédente 10. REVENDICATIONS1 - Procédé d'arrêt d'un moteur thermique couplé à une machine électrique, pour gérer l'arrêt de ce moteur après une demande de coupure (6), caractérisé en ce que lors d'une demande de coupure du moteur thermique (6), il analyse des caractéristiques du moteur ou des données de fonctionnement de ce moteur pour évaluer le risque (8) de noyage des bougies, puis en cas de risque il pilote la machine électrique pour entraîner le moteur de manière à continuer sa rotation, avec une courbe de vitesse (10, 20) qui dépend de ces caractéristiques ou de ces données. 2 - Procédé d'arrêt d'un moteur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il analyse des caractéristiques aérauliques de ce moteur, et des paramètres physiques de fonctionnement du moteur mesurés par des capteurs, pour mettre en oeuvre une fonction d'évacuation du carburant asservie (10) comprenant un calcul de la vitesse de rotation optimale du moteur thermique, qui est réalisé par un asservissement en vitesse de la machine électrique. 3 - Procédé d'arrêt d'un moteur thermique selon la revendication 2, caractérisé en ce que quand la fonction d'évacuation du carburant asservie (10) estime grâce au suivi des paramètres physiques de fonctionnement du moteur thermique, que le niveau résiduel de carburant condensable est faible et sans risque pour le prochain démarrage, il passe alors sur une fonction de coupure moteur (12) pour obtenir un arrêt de ce moteur. 4 - Procédé d'arrêt d'un moteur thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fonction de coupure moteur (12) pilote la machine électrique pour obtenir une courbe d'arrêt particulière, notamment en maintenant un léger couple négatif. 5 - Procédé d'arrêt d'un moteur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il analyse des caractéristiques aérauliques de ce 30 moteur, et des paramètres physiques de fonctionnement du moteur mesurés par des capteurs, pour mettre en oeuvre une fonction d'évacuation du 2985 777 11 carburant simple (20) comprenant un calcul d'un profil de vitesse prédéfini du moteur thermique, convergeant vers l'arrêt de ce moteur, qui va ensuite être appliqué à la machine électrique. 6 - Procédé d'arrêt d'un moteur thermique selon l'une quelconque des 5 revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en cas de risque de noyage, le procédé met en route la machine électrique avant l'arrêt de ce moteur, pour prolonger sa rotation avec une vitesse sensiblement constante. 7 - Procédé d'arrêt d'un moteur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pendant la continuation 10 de la rotation du moteur thermique, il maintient l'allumage des bougies pendant un moment approprié. 8 - Véhicule automobile comprenant un moteur thermique couplé à une machine électrique, et un procédé d'arrêt gérant l'arrêt de ce moteur après une demande de coupure (6), caractérisé en ce que ce procédé d'arrêt est 15 réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9 - Véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce que pour une machine électrique habituellement découplée du moteur thermique, il synchronise d'abord sa vitesse avant de l'accoupler à ce moteur. 10 - Véhicule automobile selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en 20 ce qu'il comporte un moteur à piston rotatif du type Wankel, utilisé en prolongateur d'autonomie pour recharger des batteries destinées à la traction du véhicule.