Brevet FR3018549A1 — publié le 20150918

MOTEUR A COMBUSTION DE VEHICULE AUTOMOBILE A DESACTIVATION DE CYLINDRE [0001] L'invention concerne les moteurs à combustion de véhicule automobile lorsque de tels moteurs sont équipés d'un système de désactivation de cylindre(s) de combustion. L'invention se situe dans le domaine technique du système de contrôle de la combustion d'un moteur notamment à allumage commandé, et plus précisément la stratégie visant à construire la coupure d'injection sélective de cylindres. [0002] Lors de situations de vie particulières telles qu'un changement de rapport sur boîte de vitesses automatique, une requête d'anti-patinage ou une requête d'agrément par exemple, la consigne de couple reçue par le moteur peut devenir tellement faible que le moteur ne parvient plus à la respecter. Pour « suivre » cette consigne, le contrôle moteur utilise différents leviers. Sur la branche avance, la dégradation de l'avance à l'allumage diminue le rendement du moteur et donc le couple produit. Ce levier est utilisé pour des phases transitoires vives, car il a une dynamique rapide. Sur la branche air, la solution consiste à diminuer au maximum l'alimentation en air du moteur en fermant le papillon par exemple. Ce levier a une dynamique plutôt lente en raison du pilotage des actionneurs, le boîtier papillon en l'occurrence et en raison de la dynamique de l'air. Mais ces actions, qui peuvent être combinées, ne sont pas toujours suffisantes pour assurer le suivi de la consigne de couple envoyée au moteur. [0003] En d'autres termes, pour suivre une consigne de couple faible avec une forte dynamique, comme par exemple dans le cas d'un changement de rapport sur boîte de vitesses automatique, le levier sur la branche air seul ne peut pas être utilisé, car son potentiel de dégradation du couple est élevé mais sa dynamique est faible. Ce qui a pour impact d'avoir un mauvais suivi du couple et une qualité de changement de rapport dégradée, voire un mauvais ressenti pour le client. A l'opposé, la dégradation d'avances à l'allumage offre un potentiel sur le couple plutôt faible, mais une dynamique très élevée et là aussi, le suivi de couple n'est pas toujours assuré, avec les impacts vus plus haut. L'autre inconvénient de ce levier est qu'il dégrade fortement le rendement du moteur ce qui engendre de fortes contraintes thermiques avec une augmentation de la température à l'échappement avec risque de casse. [0004] La coupure d'injection sélective de cylindre apporte donc un levier supplémentaire lors d'une demande de réduction de couple très dynamique. Cependant, à l'heure actuelle, les normes antipollution et le souhait de limiter au maximum la consommation des moteurs amènent les constructeurs automobiles à faire appel au « downsizing », expression anglo- américaine pour « diminution de taille » en français, c'est-à-dire, la production de moteurs thermiques à faible cylindrée, avec un nombre de cylindres en diminution. Aussi pour conserver un niveau de performance équivalent à celui d'un moteur à plus forte cylindrée, le moteur se trouve alors très chargé, ce qui crée des « zones mortes » de couple dans le champ moteur, entre un fonctionnement avec tous les cylindres injectant et avec un cylindre coupé par exemple. [0005] Le but de la présente invention est de mettre en place une stratégie visant à demander la coupure d'injection d'un ou plusieurs cylindres avec pour avantage d'améliorer le suivi de couple par un meilleur potentiel de couple atteignable et une dynamique équivalente à celle de la branche avance. Un objectif est également de diminuer le débit de gaz en sortie du moteur et donc de mieux contenir la température à l'échappement. [0006] Ce but est atteint selon l'invention grâce à un procédé de pilotage de combustion d'un moteur à combustion de véhicule automobile comportant un pluralité de cylindres de combustion, le procédé comprenant l'étape consistant à diminuer le nombre de cylindres actifs en cas de diminution de couple de consigne, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de test de recouvrement laquelle étape de test de recouvrement consiste à évaluer d'une part si un fonctionnement avec un cylindre actif en moins présente un couple maximal atteignable supérieur au couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et d'autre part à évaluer si le couple de consigne est inférieur au couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actuel et dans l'affirmative de cette étape de recouvrement réduire le nombre de cylindres actifs. [0007] Avantageusement, le procédé comporte, dans la négative de l'étape de test de recouvrement, l'étape additionnelle consistant à évaluer si le couple de consigne est inférieur au couple maximal atteignable avec un cylindre actif en moins et réduire le nombre de cylindres actifs dans l'affirmative de cette évaluation. [0008] Avantageusement, le procédé comporte une étape de test de recouvrement laquelle étape de test de recouvrement consiste à évaluer d'une part si un fonctionnement avec un cylindre actif en plus présente un couple minimal atteignable inférieur au couple maximal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et d'autre part à évaluer si le couple de consigne est supérieur au couple maximal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et dans l'affirmative de cette étape de test de recouvrement augmenter le nombre de cylindres actifs. [0009] Avantageusement, le procédé comportant, dans la négative de l'étape de test de recouvrement, l'étape additionnelle consistant à évaluer si le couple de consigne est supérieur au couple maximal atteignable avec le nombre de cylindres actuel et augmenter le nombre de cylindres actifs dans l'affirmative de cette évaluation. [0010] L'invention concerne également un moteur à combustion de véhicule automobile comprenant une pluralité de cylindres de combustion et un module de pilotage de combustion configuré pour diminuer le nombre de cylindres actifs en cas de diminution de couple de consigne, caractérisé en ce que le module de pilotage est configuré pour réaliser un test de recouvrement lequel test de recouvrement consiste à évaluer d'une part si un fonctionnement avec un cylindre actif en moins présente un couple maximal atteignable supérieur au couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et à évaluer d'autre part si le couple de consigne est inférieur au couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et le module est configuré pour réduire le nombre de cylindres actifs dans l'affirmative de cette étape de test de recouvrement. [0011] Avantageusement, le module de pilotage est configuré de telle sorte que, dans la négative de l'étape de test de recouvrement, le module évalue si le couple de consigne est inférieur au couple maximal atteignable avec un cylindre actif en moins et réduit le nombre de cylindres actifs dans l'affirmative de cette évaluation. [0012] Avantageusement, le module est configuré pour effectuer un test de recouvrement lequel consiste à évaluer d'un part si un fonctionnement avec un cylindre actif en plus présente un couple minimal atteignable inférieur au couple maximal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et à évaluer d'autre part si le couple de consigne est supérieur au couple maximal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et le module est configuré pour augmenter le nombre de cylindres actifs dans l'affirmative de ce test de recouvrement. [0013] Avantageusement, le module de pilotage est configuré de telle sorte que, dans la négative de l'étape de test de recouvrement, il évalue si le couple de consigne est supérieur au couple maximal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et le module augmente le nombre de cylindres actifs dans l'affirmative de cette évaluation. [0014] Avantageusement, le module de pilotage est configuré pour procéder à une modification d'avance de phase à l'allumage avant une réduction ou une augmentation du nombre de cylindres actifs. [0015] Avantageusement, le moteur est un moteur à allumage commandé. [0016] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence à la figure unique annexée, qui représente une stratégie de coupure sélective dans le cas d'un moteur à quatre cylindres avec surveillance de recouvrement du couple moteur. [0017] On décrira maintenant le pilotage d'un moteur à combustion à allumage commandé en référence au diagramme de la figure annexée. [0018] Lorsque la consigne de couple devient trop faible, il peut devenir impossible pour le moteur de la suivre de par la limitation par l'avance minimale. Il est alors nécessaire de recourir à la coupure d'injection sélective de cylindre(s). La coupure sélective consiste à couper l'injection sur un certain nombre de cylindres afin de réduire le couple optimal. Le rendement de consigne se trouve alors automatiquement accru dans la même proportion : scons -Ccons Copti [0019] Lorsque le couple sur n cylindres recouvre celui sur n-1 cylindre dans le cas d'une coupure ou respectivement n+1 cylindres dans le cas d'une réactivation d'injection, on parle de « zone couvrante ». Dans ce cas, la consigne de couple devient très faible au point d'être inférieure au couple minimal réalisable avec quatre cylindres, alors, la stratégie demande la coupure d'injection d'un cylindre. Si par la suite, la consigne de couple diminue toujours, un autre cylindre peut être coupé, jusqu'à atteindre la limite de cylindres autorisée à être coupée. [0020] A l'inverse, lorsque le couple augmente suffisamment pour dépasser le couple minimal atteignable avec 1+n, n étant le nombre de cylindres injectant à l'instant donné, la stratégie demande la remise d'injection d'un cylindre. [0021] A l'inverse, lorsque le couple sur n cylindres ne recouvre pas celui sur n-1 cylindres dans le cas d'une coupure, respectivement n+1 cylindres dans le cas d'une réactivation d'injection, on parle de « zone non couvrante » ou de zone morte. Dans ce cas, lorsque la consigne de couple devient inférieure au couple maximal réalisable avec un cylindre de moins, alors la stratégie demande la coupure d'injection d'un cylindre. Si par la suite la consigne de couple diminue toujours, un autre cylindre peut être coupé, jusqu'à atteindre la limite de cylindres autorisée à être coupée. [0022] A l'inverse, lorsque la consigne de couple devient supérieure au couple minimal réalisable avec un cylindre de plus, alors la stratégie demande la remise d'injection d'un 30 cylindre. [0023] Dans une première étape, le système demande la coupure sélective d'injection sur un ou plusieurs cylindres lorsque la consigne de couple demandée au moteur sur la branche avance ne peut plus être suivie. [0024] Ainsi, à l'étape 1, le contrôle moteur fournit une consigne de coupe Ccons. A 35 l'étape 2, le contrôle moteur réalise un test pour examiner si la consigne de couple Ccons est inférieure au couple minimal atteignable avec quatre cylindres et pour examiner si le couple minimal atteignable avec quatre cylindres et inférieur au couple maximal atteignable avec trois cylindres. [0025] Si ces deux conditions sont réunies, alors à l'étape 3 le module de contrôle moteur commande la coupure d'un cylindre. Le cylindre coupé peut être un cylindre fixe ou bien la coupure peut être une coupure tournante, c'est-à-dire que le cylindre coupé peut être différent à chaque cycle de combustion du moteur. Au contraire dans le cas où l'une des deux conditions testées n'est pas réalisée, alors le contrôle moteur réalise, à l'étape 4, un test consistant à examiner si le couple de consigne est inférieur au couple maximal avec trois cylindres. Si tel est le cas, alors on réalise l'étape référencée 3 consistant en la diminution du nombre de cylindres actifs. [0026] On réalise alors en parallèle et de manière répétitive les tests consistant respectivement à examiner si le couple de consigne est supérieur au couple maximal avec trois cylindres et à examiner si au contraire le couple de consigne est inférieur au couple minimal sur trois cylindres. [0027] A l'étape 5, si le couple de consigne Ccons est inférieur au couple minimal atteignable avec trois cylindres et que le couple minimal atteignable avec trois cylindres est inférieur au couple maximal atteignable avec deux cylindres, alors à l'étape 6 un cylindre est désactivé. Si l'une de ces deux conditions n'est pas remplie, alors à l'étape 7 le contrôle moteur examine si le couple de consigne est inférieur au couple maximal sur deux cylindres. Si tel est le cas, alors on réalise l'étape référencée 6 consistant à couper un cylindre. [0028] S'il s'avère au contraire à l'étape 8 que le couple de consigne est supérieur au couple maximal atteignable avec trois cylindres et que le couple maximal atteignable avec trois cylindres est supérieur au couple minimal atteignable avec quatre cylindres, alors à l'étape 9 on rend actif un cylindre supplémentaire. Si l'une de ces deux conditions n'est pas remplie, alors à l'étape 10 on examine si le couple de consigne Ccons est supérieur au couple maximal atteignable avec trois cylindres. Si tel est le cas, alors on réalise l'étape 9 consistant à réactiver un cylindre. [0029] Dans le cas d'un fonctionnement avec deux cylindres, on réalise de la même manière les tests ci-dessus décrits et référencés globalement sous les références 20 et 30 consistant respectivement à examiner s'il est opportun de passer en mode à un seul cylindre actif ou à repasser en mode à trois cylindres actifs. [0030] La présente stratégie calcule donc en temps réel le couple atteignable une fois un cylindre coupé ou respectivement un cylindre de plus, et interdit la consigne de coupure, respectivement de réactivation d'un cylindre, lorsque la consigne de couple moteur se situe dans une zone de couple moteur dite « morte ». Cette stratégie surveille donc au préalable le couple atteignable par le moteur thermique et demande la coupure, respectivement la remise, d'injection d'un ou plusieurs cylindres lorsque le moteur ne parvient plus à suivre une consigne de couple devenue trop faible, respectivement trop élevée en cas de remise d'un cylindre. Le contrôle moteur dispose donc d'un système de surveillance du couple atteignable en cas de coupure ou de remise de l'injection. Cette stratégie permet donc de surveiller en temps réel le couple atteignable lors d'une coupure ou remise d'injection sélective. La surveillance du couple atteignable permet notamment d'éviter les situations de ballottement de consigne de coupure d'injection du fait que le système se retrouve dans une zone morte de couple. [0031] La stratégie proposée permet d'améliorer le suivi du couple par le moteur lors de situations de vie à très fortes dynamiques qui peuvent être critique pour le moteur lui-même et les systèmes consommateurs tels que la boîte de vitesses ou les actionneurs d'anti-patinage avec pour impact un mauvais ressenti par le client, voire un risque pour sa sécurité. Ainsi, cette stratégie apporte un gain dans le suivi de couple en permettant une dynamique élevée combinée à un potentiel de diminution de couple élevé. Elle apporte également un gain en termes de protection du moteur car la dégradation d'avances à l'allumage est moindre et comme l'injection est coupée sur un ou plusieurs cylindres, le débit de gaz à l'échappement est plus faible, ce qui diminue la température des gaz à l'échappement. Ces gains sont obtenus sans nécessiter de coût supplémentaire, car cette stratégie peut être mise en oeuvre par le contrôle moteur seul, sans besoin de capteur et/ou d'actionneur supplémentaire. REVENDICATIONS1. Procédé de pilotage de combustion d'un moteur à combustion de véhicule automobile comportant un pluralité de cylindres de combustion, le procédé comprenant l'étape consistant à diminuer le nombre de cylindres actifs (3,6) en cas de diminution de couple de consigne (1), caractérisé en ce qu'il comporte une étape de test de recouvrement (2,5) laquelle étape de test de recouvrement consiste à évaluer d'une part si un fonctionnement avec un cylindre actif en moins présente un couple maximal atteignable supérieur au couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et d'autre part à évaluer si le couple de consigne est inférieur au couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actuel et dans l'affirmative de cette étape de recouvrement réduire le nombre de cylindres actifs (3,6). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé comporte, dans la négative de l'étape de test de recouvrement, l'étape additionnelle consistant à évaluer si le couple de consigne est inférieur au couple maximal atteignable avec un cylindre actif en moins (4,7) et réduire le nombre de cylindres actifs (3,6) dans l'affirmative de cette évaluation. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de test de recouvrement (8) laquelle étape de test de recouvrement consiste à évaluer d'une part si un fonctionnement avec un cylindre actif en plus présente un couple minimal atteignable inférieur au couple maximal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et d'autre part à évaluer si le couple de consigne est supérieur au couple maximal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et dans l'affirmative de cette étape de test de recouvrement augmenter le nombre de cylindres actifs (9). 4. Procédé selon la revendication précédente, le procédé comportant, dans la négative de l'étape de test de recouvrement, l'étape additionnelle consistant à évaluer si le couple de consigne est supérieur au couple maximal atteignable avec le nombre de cylindres actuel (10) et augmenter le nombre de cylindres actifs (9) dans l'affirmative de cette évaluation. 5. Moteur à combustion de véhicule automobile comprenant une pluralité de cylindres de combustion et un module de pilotage de combustion configuré pour diminuer le nombre de cylindres actifs (3,6) en cas de diminution de couple de consigne (1), caractérisé en ce que le module de pilotage est configuré pour réaliser un test de recouvrement (2,5) lequel test de recouvrement consiste à évaluer d'une part si un fonctionnement avec un cylindre actif en moins présente un couple maximal atteignable supérieur au couple minimalatteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et à évaluer d'autre part si le couple de consigne est inférieur au couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et le module est configuré pour réduire (3,6) le nombre de cylindres actifs dans l'affirmative de cette étape de test de recouvrement (2,5). 6. Moteur à combustion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le module de pilotage est configuré de telle sorte que, dans la négative de l'étape de test de recouvrement (2,5), le module évalue si le couple de consigne est inférieur au couple maximal atteignable avec un cylindre actif en moins (4,7) et réduit le nombre de cylindres actifs (3,6) dans l'affirmative de cette évaluation. 7. Moteur à combustion selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que le module est configuré pour effectuer un test de recouvrement (8) lequel consiste à évaluer d'un part si un fonctionnement avec un cylindre actif en plus présente un couple minimal atteignable inférieur au couple maximal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et à évaluer d'autre part si le couple de consigne est supérieur au couple maximal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et le module est configuré pour augmenter (9) le nombre de cylindres actifs dans l'affirmative de ce test de recouvrement (8). 8. Moteur à combustion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le module de pilotage est configuré de telle sorte que, dans la négative de l'étape de test de recouvrement (8), il évalue si le couple de consigne est supérieur au couple maximal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel (10) et le module augmente le nombre de cylindres actifs (9) dans l'affirmative de cette évaluation. 9. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le module de pilotage est configuré pour procéder à une modification d'avance de phase à l'allumage avant une réduction ou une augmentation du nombre de cylindres actifs. 10. Moteur à combustion selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le moteur est un moteur à allumage commandé.