Brevet FR3023242A1 — publié le 20160108

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE CONTRÔLE DU RÉGIME DU MOTEUR THERMIQUE TURBOCOMPRESSÉ D'UN VÉHICULE PENDANT UN CHANGEMENT DE RAPPORT L'invention concerne les véhicules dont la chaîne de transmission comprend au moins un moteur thermique couplé à un turbocompresseur, et plus précisément le contrôle du fonctionnement de leur moteur thermique. On notera que l'invention concerne également les véhicules hybrides, la c'est-à-dire comportant une chaîne de transmission comprenant au moins un moteur thermique turbocompressé et au moins une machine (ou moteur), électrique ou hydraulique ou encore à air comprimé, associé(e) à des moyens de stockage d'énergie. Dans certains véhicules, éventuellement de type automobile, le 15 moteur thermique est couplé à un turbocompresseur et comporte un attelage mobile qui est couplé à un moyen de démarrage (démarreur ou alternodémarreur) et à une boîte de vitesses (via un embrayage ou un convertisseur). Lorsque l'on change de rapport de boîte de vitesses, le régime du 20 moteur thermique s'effondre du fait des frottements de son attelage mobile, notamment contre son carter, et de la compression dans ses cylindres. Il en résulte une forte augmentation de la pression dans le conduit aval du turbocompresseur et dans le conduit amont d'admission de la culasse car l'air n'est plus suffisamment évacué de cette dernière en raison de la forte 25 réduction du régime moteur, ce qui provoque un bruit dit « de pompage turbo ». Il est rappelé que le pompage turbo résulte du fait qu'il existe temporairement une différence importante de pression d'air entre les parties aval et amont du compresseur et donc que l'air est contraint de sortir en remontant à contre-courant par les pales du compresseur. 30 Pour éviter que le pompage turbo survienne lors d'un changement de rapport induisant une forte baisse du régime moteur, on peut, soit ouvrir la vanne contrôlant la recirculation des gaz d'échappement pour décharger la pression de l'admission (en aval du compresseur) vers l'échappement (en aval de la turbine) lorsque le moteur est de type turbo diesel, soit utiliser la valve bipasse de décharge pour décharger la pression de l'admission (en aval du compresseur) vers le filtre à air ou vers le conduit amont du compresseur lorsque le moteur est de type turbo essence. Hélas, il n'est pas toujours possible de mettre en oeuvre ces stratégies, et ces dernières génèrent systématiquement un bruit de décharge. L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation. Plus précisément, l'invention propose notamment un procédé destiné à permettre le contrôle du fonctionnement d'un moteur thermique d'un véhicule, couplé à un turbocompresseur et comportant un attelage mobile couplé à un moyen de démarrage et à une boîte de vitesses. Ce procédé se caractérise par le fait qu'il consiste, en cas de réception d'une information représentative d'un changement de rapport de la boîte de vitesses, à faire fonctionner le moyen de démarrage de sorte qu'il entraîne l'attelage mobile pour compenser au moins partiellement une diminution d'un régime du moteur thermique sensiblement jusqu'à ce que le changement de rapport soit terminé. On évite ainsi la survenue de pompages turbo lors des changements de rapport. Le procédé selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - dans un premier mode de réalisation, on peut faire fonctionner le moyen de démarrage de sorte qu'il entraîne l'attelage mobile pour compenser au moins partiellement une diminution du régime du moteur thermique induite par des pertes par frottements de l'attelage mobile, sensiblement jusqu'à ce que le changement de rapport soit terminé ; - dans un second mode de réalisation, on peut faire fonctionner le moyen de démarrage de sorte qu'il entraîne l'attelage mobile pour amener le régime du moteur thermique à une valeur qui est choisie en fonction du rapport de la boîte de vitesses à la fin du changement de rapport ; - la valeur choisie peut être sensiblement égale au résultat du produit entre un régime du moteur thermique associé au rapport de la boîte de vitesses à la fin du changement de rapport et un rapport entre deux paramètres prédéfinis qui sont associés respectivement aux rapports de la boîte de vitesses avant et après le changement de rapport ; > en présence d'une boîte de vitesses manuelle, on peut estimer le rapport de la boîte de vitesses à la fin du changement de rapport en fonction d'une information auxiliaire qui est représentative d'une phase d'accélération ou de décélération en cours du véhicule ; l'information reçue peut être choisie parmi une information désignant un rapport devant être engagé dans la boîte de vitesses à la fin du changement de rapport, et une information signalant un enfoncement d'une pédale d'embrayage du véhicule. L'invention propose également un dispositif, destiné à contrôler le fonctionnement d'un moteur thermique d'un véhicule, couplé à un turbocompresseur et comportant un attelage mobile couplé à un moyen de démarrage et à une boîte de vitesses. Ce dispositif se caractérise par le fait qu'il est agencé, en cas de réception d'une information représentative d'un changement de rapport de la boîte de vitesses, pour délivrer une instruction propre à faire fonctionner le moyen de démarrage de sorte qu'il entraîne l'attelage mobile pour compenser au moins partiellement une diminution d'un régime du moteur thermique sensiblement jusqu'à ce que le changement de rapport soit terminé. L'invention propose également un calculateur, destiné à équiper un véhicule comprenant un moteur thermique couplé à un turbocompresseur et comportant un attelage mobile couplé à un moyen de démarrage et à une boîte de vitesses, et comprenant un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un moteur thermique, couplé à un turbocompresseur et comportant un attelage mobile couplé à un moyen de démarrage et à une boîte de vitesses, et un calculateur du type de celui présenté ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un véhicule comprenant une chaîne de transmission à moteur thermique turbocompressé et un calculateur de supervision de chaîne de transmission équipé d'un dispositif de contrôle selon l'invention, la figure 2 illustre schématiquement au sein d'un diagramme un premier exemple de courbe (C1) d'évolution temporelle du régime RMT du moteur thermique dans le cas d'un premier exemple de mise en oeuvre du procédé de contrôle selon l'invention, la figure 3 illustre schématiquement au sein d'un diagramme un deuxième exemple de courbe (C1) d'évolution temporelle du régime RMT du moteur thermique dans le cas d'un deuxième exemple de mise en oeuvre du procédé de contrôle selon l'invention, et la figure 4 illustre schématiquement au sein d'un diagramme un troisième exemple de courbe (C1) d'évolution temporelle du régime RMT du moteur thermique dans le cas d'un troisième exemple de mise en oeuvre du procédé de contrôle selon l'invention. L'invention a notamment pour but de proposer un procédé de contrôle, et le dispositif de contrôle D associé, destinés à contrôler le fonctionnement d'un moteur thermique MT d'un véhicule V lors des changements de rapport. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule terrestre ou maritime (ou fluvial) ou encore aéronautique, disposant d'une chaîne de transmission comprenant au moins un moteur thermique turbocompressé couplé à une boite de vitesses. Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que la chaîne de transmission est de type classique, et donc qu'elle ne comprend qu'un moteur thermique turbocompressé. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de chaîne de transmission. Ainsi, elle concerne également les chaînes de transmission hybrides, c'est-à-dire comprenant au moins un moteur thermique turbocompressé et au moins une machine (ou moteur), électrique ou hydraulique ou encore à air comprimé, associé(e) à des moyens de stockage d'énergie. On a schématiquement représenté sur la figure 1 un véhicule V comprenant une chaîne de transmission classique, un calculateur (ou superviseur) CS propre à superviser (ou contrôler) le fonctionnement de la chaîne de transmission, et un dispositif de contrôle D selon l'invention. La chaîne de transmission comprend (ici) un moteur thermique MT couplé à un turbocompresseur TC, des moyens de couplage MC, une boite de vitesses BV, au moins un arbre de transmission AT, et un moyen de démarrage MD. Par exemple, l'arbre de transmission AT est chargé d'entraîner en rotation les roues du train avant TV du véhicule V, éventuellement via un différentiel DV. Mais dans une variante de réalisation l'arbre de transmission AT pourrait être chargé d'entraîner en rotation les roues du train arrière TR du véhicule V, éventuellement via un différentiel. Le moteur thermique MT comprend un attelage mobile AM qui est couplé au moyen de démarrage MD. Cet attelage mobile AM comprend notamment un vilebrequin. Le couplage entre le moyen de démarrage MD et l'attelage mobile AM peut se faire par tout moyen, et notamment via une courroie, ou un ensemble de pignons, ou encore une prise directe. Le moyen de démarrage MD est par exemple un alterno-démarreur. Cela permet en effet de faire tourner le moteur thermique MT à différents régimes qui sont supérieurs, égaux ou inférieurs à son régime de ralenti. Mais il pourrait également s'agir d'un démarreur renforcé de manière à pouvoir faire tourner le moteur thermique MT à des régimes qui sont supérieurs, égaux ou inférieurs à son régime de ralenti. Ce moyen de démarrage MD est couplé à des moyens de stockage d'énergie électrique MS agencés, par exemple, sous la forme d'une batterie de type « basse tension » (par exemple 12 V ou 24 V). Les moyens de couplage MC peuvent être soit un convertisseur lorsque la boîte de vitesses BV est de type automatique, soit un embrayage lorsque la boîte de vitesses BV est de type manuel ou manuel piloté ou encore à double embrayage (ou DCT). La boîte de vitesses BV comprend au moins un arbre d'entrée (ou primaire) destiné à recevoir le couple moteur (thermique) via les moyens de couplage MC, et un arbre de sortie (ou secondaire) destiné à recevoir le couple moteur via l'arbre d'entrée afin de le communiquer à l'arbre de transmission AT auquel il est couplé et qui est ici couplé indirectement aux roues avant du véhicule V via le différentiel avant DV. Les fonctionnements du moteur thermique MT, du turbocompresseur 10 TC, du moyen de démarrage MD, et de la boîte de vitesses BV, ainsi qu'éventuellement des moyens de couplage MC, peuvent être contrôlés par le calculateur de supervision CS. Comme indiqué précédemment, l'invention propose de mettre en oeuvre dans le véhicule V un procédé destiné à contrôler le fonctionnement 15 du moteur thermique MT lors des changements de rapport dans la boîte de vitesses BV. Un tel procédé peut être mis en oeuvre par le dispositif de contrôle D. Dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 1, le dispositif de contrôle D fait partie du calculateur de supervision CS. Mais cela n'est pas obligatoire. 20 Ce dispositif de contrôle D pourrait en effet être un équipement qui est couplé au calculateur de supervision CS, directement ou indirectement. Il pourrait également s'agir d'un calculateur dédié à ses propres fonctions ou bien dédié à un autre équipement de la chaîne de transmission, comme par exemple la boîte de vitesses BV ou le moyen de démarrage MD. Par conséquent, le 25 dispositif de contrôle D peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques ou encore « software »), ou bien d'une combinaison de circuits électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels. Le procédé de contrôle, selon l'invention, est mis en oeuvre chaque fois que l'on effectue un changement de rapport dans le véhicule V, afin 30 d'empêcher la survenue d'un pompage turbo dans le turbocompresseur TC. Chaque fois que l'on (le dispositif de contrôle D) reçoit une information représentative d'un changement de rapport de la boîte de vitesses BV, le procédé consiste à faire fonctionner le moyen de démarrage MD de sorte qu'il entraîne l'attelage mobile AM pour compenser au moins partiellement une diminution du régime RMT du moteur thermique MT sensiblement jusqu'à ce que le changement de rapport soit terminé. Le mot « sensiblement » signifie ici que le fonctionnement du moyen de démarrage MD est interrompu soit lorsque le changement de rapport est complètement terminé, soit un peu avant que le changement de rapport soit complètement terminé, soit encore un peu après que le changement de rapport soit complètement terminé. On comprendra que l'objectif de l'invention est de compenser au moins partiellement une diminution du régime moteur RMT induite par le début du changement de rapport, afin que le turbocompresseur TC n'effectue pas un pompage (bruyant et potentiellement susceptible de l'endommager progressivement). En d'autres termes, la compensation de régime moteur est destinée à éviter que la différence de pression entre l'air contenu dans les tuyaux en amont du compresseur et en aval du compresseur ne dépasse un seuil au-delà duquel survient un pompage. On notera que l'information qui est reçue dépend principalement du type de la boîte de vitesses BV. En effet, si la boîte de vitesses BV est automatique ou manuelle pilotée, cette information peut désigner le rapport qui doit être engagé dans la boîte de vitesses BV à la fin du changement de rapport considéré. Par contre, si la boîte de vitesses BV est manuelle, cette information peut signaler un enfoncement de la pédale d'embrayage du véhicule V, laquelle est couplée à l'embrayage (constituant les moyens de couplage MC). Au moins deux types de compensation peuvent être envisagés. Ils correspondent à des modes de réalisation différents du dispositif de contrôle D. Ainsi, dans un premier mode de réalisation le dispositif de contrôle D peut être agencé pour délivrer une instruction propre à faire fonctionner le moyen de démarrage MD de sorte qu'il entraîne l'attelage mobile AM pour compenser au moins partiellement une diminution du régime du moteur thermique MT induite par des pertes par frottements de l'attelage mobile AM, sensiblement jusqu'à ce que le changement de rapport soit terminé. 302 32 42 8 Les pertes par frottements de l'attelage mobile AM sont ici, de préférence, toujours considérées comme indépendantes du rapport engagé. Dans ce cas, la compensation de régime est toujours la même, quel que soit le rapport engagé. 5 Dans un second mode de réalisation le dispositif de contrôle D peut être agencé pour délivrer une instruction propre à faire fonctionner le moyen de démarrage MD de sorte qu'il entraîne l'attelage mobile AM pour amener le régime du moteur thermique MT à une valeur VC qui est choisie en fonction du rapport de la boîte de vitesses BV qui doit être engagé à la fin du 10 changement de rapport. Dans ce cas, la valeur choisie VC peut, par exemple, être sensiblement égale au résultat du produit entre le régime du moteur thermique MT qui est associé au rapport de la boîte de vitesses BV qui doit être engagé à la fin du changement de rapport et un rapport entre deux 15 paramètres prédéfinis qui sont associés respectivement aux rapports de la boîte de vitesses BV avant et après le changement de rapport. Par exemple, ces paramètres prédéfinis peuvent être ceux que l'homme de l'art appelle V1000. Il est rappelé que le paramètre V1000 associé à un rapport N désigne la vitesse théorique à laquelle doit circuler le 20 véhicule V lorsque son rapport N est engagé et que le régime moteur RMT est égal à 1000 tr/mn. Dans ce cas, si le rapport engagé en cours est le deuxième et le rapport à engager est le troisième, et si RMT(3) est le régime du moteur thermique MT qui est associé au troisième rapport à engager, alors la valeur choisie VC est sensiblement égale à RNAT(3)*(V1000(2)/(V1000(3)). 25 Les différentes valeurs de V1000 sont stockées dans le dispositif de contrôle D. Dans ce cas, le dispositif de contrôle D peut fournir au calculateur de supervision CS une instruction qui désigne la valeur choisie VC qu'il a calculée et qui correspond au régime moteur RMT que le moyen de démarrage MD doit imposer temporairement au moteur thermique MT via l'attelage 30 mobile AM. On notera que lorsque la boîte de vitesses BV est manuelle, on (le dispositif de contrôle D) peut, par exemple, estimer le rapport de la boîte de vitesses BV qui doit être engagé à la fin d'un changement de rapport en fonction d'une information auxiliaire qui est représentative de la phase d'accélération ou de décélération en cours du véhicule V. Cette information auxiliaire est généralement connue du calculateur de supervision CS du fait que ce dernier (CS) connaît les dernières vitesses de circulation du véhicule V et donc peut en déduire qu'il est dans une phase d'accélération ou de décélération. Par ailleurs, le calculateur de supervision CS sait toujours quel rapport est engagé en calculant le rapport entre le régime moteur RMT et la vitesse en cours du véhicule V (qui provient par exemple d'un capteur du système d'antiblocage de roues (ou ABS)). Comme évoqué plus haut, la décision d'arrêter de faire fonctionner le moyen de démarrage MD (pour compenser les pertes de régime moteur) peut survenir à trois instants différents, selon l'agencement du dispositif de contrôle D. Les trois situations correspondant respectivement à ces trois instants différents sont illustrées respectivement sur les figures 2 à 4. On notera que sur les figures 2 à 4, les cinq rectangles matérialisent cinq changements de rapport survenant successivement dans la boîte de vitesses BV pendant une phase d'accélération. Par ailleurs, les lignes en trait épais matérialisent la compensation des pertes de régime moteur induite par le moyen de démarrage MD sur ordre du dispositif de contrôle D. Le diagramme de la figure 2 illustre schématiquement un premier exemple de courbe Cl d'évolution temporelle du régime RMT du moteur thermique MT lorsque le fonctionnement du moyen de démarrage MD est interrompu quand le changement de rapport est complètement terminé. Comme le montrent les traits épais, le moyen de démarrage MD agit ici quasiment jusqu'à la fin du changement de rapport et la compensation qu'il réalise permet de placer le régime moteur RMT quasiment à la valeur choisie VC que doit posséder le moteur thermique MT pour entraîner le véhicule V lorsque le nouveau rapport est engagé. Le diagramme de la figure 3 illustre schématiquement un deuxième exemple de courbe Cl d'évolution temporelle du régime RMT du moteur thermique MT lorsque le fonctionnement du moyen de démarrage MD est interrompu un peu après que le changement de rapport soit complètement terminé. Comme le montrent les traits épais, le moyen de démarrage MD agit ici jusqu'à la fin du changement de rapport afin que la compensation réalisée permette de placer le régime moteur RMT quasiment à la valeur choisie VC que doit posséder le moteur thermique MT pour entraîner le véhicule V lorsque le nouveau rapport est engagé, puis il maintient son action un court instant. Le diagramme de la figure 4 illustre schématiquement un troisième exemple de courbe Cl d'évolution temporelle du régime RMT du moteur thermique MT lorsque le fonctionnement du moyen de démarrage MD est interrompu un peu avant que le changement de rapport soit complètement terminé. Comme le montrent les traits épais, l'action du moyen de démarrage MD est ici interrompue avant la fin du changement de rapport et la compensation qu'il réalise permet de laisser le régime moteur RMT à une valeur qui est strictement supérieure à la valeur choisie VC que devra posséder le moteur thermique MT pour entraîner le véhicule V lorsque le nouveau rapport sera engagé. L'invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels : - une suppression du pompage turbo lors des changements de rapport, - une amélioration de la dynamique du moteur thermique et de la dynamique longitudinale du véhicule, et donc du confort des passagers du fait de l'absence de phénomène de freinage du véhicule lorsque son inertie entraîne son moteur thermique juste après le changement de rapport. REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle du fonctionnement d'un moteur thermique (MT) d'un véhicule (V), couplé à un turbocompresseur (TC) et comportant un attelage mobile (AM) couplé à un moyen de démarrage (MD) et à une boîte de vitesses (BV), caractérisé en ce qu'il consiste, en cas de réception d'une information représentative d'un changement de rapport de ladite boîte de vitesses (BV), à faire fonctionner ledit moyen de démarrage (MD) de sorte qu'il entraîne ledit attelage mobile (AM) pour compenser au moins partiellement une diminution d'un régime dudit moteur thermique (MT) sensiblement jusqu'à ce que ledit changement de rapport soit terminé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait fonctionner ledit moyen de démarrage (MD) de sorte qu'il entraîne ledit attelage mobile (AM) pour compenser au moins partiellement une diminution dudit régime du moteur thermique (MT) induite par des pertes par frottements dudit attelage mobile (AM), sensiblement jusqu'à ce que ledit changement de rapport soit terminé. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait fonctionner ledit moyen de démarrage (MD) de sorte qu'il entraîne ledit attelage mobile (AM) pour amener ledit régime du moteur thermique (MT) à une valeur choisie fonction du rapport de ladite boîte de vitesses (BV) à la fin dudit changement de rapport. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite valeur choisie est sensiblement égale au résultat du produit entre un régime du moteur thermique (MT) associé audit rapport de ladite boîte de vitesses (BV) à la fin dudit changement de rapport et un rapport entre deux paramètres prédéfinis associés respectivement auxdits rapports de ladite boîte de vitesses (BV) avant et après ledit changement de rapport. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'en présence d'une boîte de vitesses (BV) manuelle, on estime ledit rapport de la boîte de vitesses (BV) à la fin dudit changement de rapport en fonctiond'une information auxiliaire représentative d'une phase d'accélération ou de décélération en cours dudit véhicule (V). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite information reçue est choisie dans un groupe comprenant une information désignant un rapport devant être engagé dans ladite boîte de vitesses (BV) à la fin dudit changement de rapport, et une information signalant un enfoncement d'une pédale d'embrayage dudit véhicule (V). 7. Dispositif (D) de contrôle du fonctionnement d'un moteur thermique (MT) d'un véhicule (V), couplé à un turbocompresseur (TC) et comportant un attelage mobile (AM) couplé à un moyen de démarrage (MD) et à une boîte de vitesses (BV), caractérisé en ce qu'il est agencé, en cas de réception d'une information représentative d'un changement de rapport de ladite boîte de vitesses (BV), pour délivrer une instruction propre à faire fonctionner ledit moyen de démarrage (MD) de sorte qu'il entraîne ledit attelage mobile (AM) pour compenser au moins partiellement une diminution d'un régime dudit moteur thermique (MT) sensiblement jusqu'à ce que ledit changement de rapport soit terminé. 8. Calculateur (CS) pour un véhicule (V) comprenant un moteur thermique (MT) couplé à un turbocompresseur (TC) et comportant un attelage mobile (AM) couplé à un moyen de démarrage (MD) et à une boîte de vitesses (BV), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de contrôle (D) selon la revendication 7. 9. Véhicule (V) comprenant un moteur thermique (MT) couplé à un turbocompresseur (TC) et comportant un attelage mobile (AM) couplé à un moyen de démarrage (MD) et à une boîte de vitesses (BV), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un calculateur (CS) selon la revendication 8.