Brevet FR3011876A1 — publié le 20150417

PROCEDE DE PILOTAGE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE POUR GENERER UN SURCOUPLE PAR COMMANDE D'AU MOINS UN DEPHASEUR D'ARBRE A CAMES ET CALCULATEUR MOTEUR CORRESPONDANT [0001] L'invention porte sur un procédé de pilotage d'un moteur à combustion interne permettant de générer un surcouple par commande d'au moins un déphaseur d'arbre à cames. L'invention a également pour objet le calculateur moteur correspondant. [0002] De façon connue en soi, le pilotage en couple des moteurs à essence est généralement basé sur un pilotage de l'air et de l'avance à l'allumage permettant de réaliser une réserve de couple. Plus précisément, la réserve de couple est réalisée en dégradant le calage de l'avance à l'allumage, le recalage de l'avance à sa valeur optimale permettant alors d'assurer une montée du couple moteur dès le point mort haut suivant afin de répondre à une demande rapide de couple. [0003] Comme on peut le voir à la figure 1, entre les instants tO et t1, un suivi du couple de consigne Ccons est ainsi effectué en dégradant une avance à l'allumage, le rendement R d'avance à l'allumage ayant alors une valeur inférieure à un. [0004] Les déphaseurs d'arbres à cames se trouvent dans une position optimisant le remplissage en air des cylindres en termes de consommation en carburant du moteur. La figure 1 montre en particulier l'évolution de la position Pdeph ech du déphaseur associé à l'arbre à cames des soupapes d'échappement. [0005] A l'instant t1, le couple de consigne Ccons augmente soudainement. Afin que le couple réel Creel puisse suivre cette demande de couple supplémentaire, le rendement d'avance à l'allumage R est augmenté pour passer à un. [0006] Le rendement d'avance R est ensuite progressivement dégradé pour reconstruire la réserve de couple. Le papillon des gaz (qui a un temps de réponse élevé) assure progressivement l'augmentation de la pression d'admission Padm jusqu'à une pression finale Pf atteinte à partir de l'instant t2. Les déphaseurs restent sur leur position optimale qui évolue en fonction de l'augmentation de la pression d'admission Padm. [0007] L'utilisation d'une réserve de couple via la dégradation de l'avance à l'allumage a le principal inconvénient de ne pas assurer la consommation optimale de carburant pour le besoin en couple courant. C'est la raison pour laquelle la réserve de couple est de plus en plus réduite sur les moteurs les plus récents afin de diminuer la surconsommation de carburant liée à cette stratégie de pilotage. Cette diminution de réserve est limitée par la qualité de l'agrément du véhicule ou de la régulation de ralenti qui se trouvent fortement dégradés lorsque la réserve de couple est faible. [0008] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un procédé de pilotage d'un moteur à combustion interne comportant une pluralités de cylindres, caractérisé en ce qu'un suivi de couple étant effectué sensiblement sans dégrader une avance à l'allumage, ledit procédé comporte l'étape, en cas de demande de surcouple, de modifier une position d'au moins un déphaseur d'arbre à cames dudit moteur en sorte que ledit au moins un déphaseur s'écarte d'une position optimisant un remplissage en air desdits cylindres en termes de consommation en carburant pour aller vers une position maximisant le remplissage en air desdits cylindres de manière à augmenter le couple produit par ledit moteur pour répondre à la demande de surcouple à iso-pression d'admission. [0009] Ainsi, l'invention permet d'assurer un fonctionnement du moteur avec un rendement d'avance à l'allumage plus élevé tout en assurant un dynamisme de couple au moins équivalent par rapport au procédé générant le surcouple en adaptant l'avance à l'allumage. Le fait de ne pas utiliser, pendant la phase transitoire de charge, les positions optimales des déphaseurs mais une position qui permet d'assurer la demande de couple entraîne une augmentation de la consommation du moteur. Toutefois, cette augmentation de la consommation est compensée par l'augmentation de rendement dû au fonctionnement à une avance sensiblement optimale. [0010] Selon une mise en oeuvre, suite à une augmentation de la pression d'admission jusqu'à une pression finale, ledit procédé comporte en outre l'étape d'adapter progressivement la position du au moins un déphaseur pour atteindre une nouvelle position optimale en termes de consommation correspondant à la pression d'admission finale. [0011] Selon une mise en oeuvre, la position optimale du au moins un déphaseur en termes de consommation correspond à un cycle de fonctionnement du moteur permettant d'assurer un niveau de remplissage faible par rapport à un niveau de pression d'admission de manière à diminuer des pertes par pompage pour un niveau de charge donné. [0012] Selon une mise en oeuvre, en fonction du niveau de charge visé, le moteur fonctionne suivant un cycle de type Atkinson ou un cycle de type Miller. [0013] Selon une mise en oeuvre, le au moins un déphaseur est commandé hydrauliquement ou électriquement. [0014] Selon une mise en oeuvre, le au moins un déphaseur est apte à faire varier un débit d'air moteur d'au moins 20 pourcents sur une durée séparant deux passages successifs d'un piston du moteur par son point mort haut. [0015] L'invention a également pour objet un calculateur moteur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé de pilotage d'un moteur à combustion interne selon la présente invention. [0016] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0017] La figure 1, déjà décrite, représente des diagrammes temporels des différents signaux observables lors de la mise en oeuvre d'un procédé de pilotage du moteur selon l'état de la technique; [0018] La figure 2 représente une vue en coupe schématique partielle d'un moteur à combustion interne apte à mettre en oeuvre le procédé selon la présente invention; [0019] La figure 3 représente des diagrammes temporels des différents signaux 20 observables lors de la mise en oeuvre du procédé de pilotage du moteur selon la présente invention; [0020] La figure 4 est une cartographie représentant un niveau de remplissage en air des cylindres en fonction d'une position d'un déphaseur d'échappement et d'un déphaseur d'admission pour une pression d'admission de 750mbar. 25 [0021] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0022] La figure 2 montre une vue en coupe schématique partielle d'un moteur 1 à combustion interne à essence comportant une pluralité de cylindres 2 par exemple au nombre de trois ou quatre. [0023] Chaque cylindre 2 comporte un piston 3, une chambre de combustion 5, un injecteur 6 de carburant, une bougie d'allumage 8 associée à un système 9 de réglage d'angle d'avance à l'allumage, au moins une soupape d'admission 11, au moins une soupape d'échappement 12. La chambre de combustion 5 est ainsi définie dans le cylindre 2 entre la face inférieure d'une culasse 13 et la face supérieure du piston 3. [0024] La bougie d'allumage 8 est liée à la culasse 13 et dotée d'électrodes qui produisent une étincelle dans la chambre de combustion 5 lorsque le piston 3 est au voisinage de son point mort haut. Les soupapes d'admission 11 et d'échappement 12 sont montées mobiles dans la culasse 13 et sont disposées de part et d'autre d'un plan axial médian P du cylindre 2 de manière à définir un côté admission et un côté échappement. [0025] Les soupapes d'admission 11 sont déplacées par un premier arbre à cames 171 de manière à mettre la chambre de combustion 5, à un instant choisi précédant la compression, en communication avec un conduit d'admission 18. Une vanne 20, sous forme d'un papillon, assure la gestion du débit d'air introduit dans le cylindre 2. [0026] De façon analogue, les soupapes d'échappement 12 sont déplacées par un deuxième arbre à cames 172 de manière à mettre la chambre de combustion 5 à un instant choisi postérieur à la combustion, en communication avec un conduit d'échappement 23. Alternativement, les soupapes d'admission 11 et d'échappement 12 pourraient être déplacées par un arbre à cames unique. [0027] La position relative de chaque arbre à cames 171, 172 par rapport au vilebrequin du moteur 1 (non représenté) peut être modifiée respectivement au moyen d'un premier déphaseur 211 dit d'admission et d'un deuxième déphaseur 212 dit d'échappement. Chaque déphaseur 211, 212 pourra être commandé hydrauliquement ou électriquement. Les déphaseurs 211, 212 permettent, suivant les conditions de fonctionnement, d'avancer ou de retarder l'ouverture et/ou la fermeture des soupapes d'admission 11 et d'échappement 12 par rapport à un mode de fonctionnement de référence. [0028] Un calculateur moteur 33 assure la commande des différents éléments de l'architecture du moteur 1 en fonction notamment de données issues de différents capteurs (non représentés) implantés dans le système. Ce calculateur 33 comporte à cet effet une mémoire 331 stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé de pilotage du moteur 1 selon la présente invention. [0029] Un exemple de mise en oeuvre de ce procédé est décrit ci-après en référence avec la figure 3. Ainsi, entre les instants tO et t1, un suivi du couple de consigne Ccons est effectué sans dégrader une avance à l'allumage du moteur. Le rendement R d'avance à l'allumage est ainsi égal sensiblement à un de manière à optimiser la consommation en carburant du véhicule. Une telle commande de l'avance à l'allumage ne permet toutefois pas de disposer d'une réserve de couple. Les déphaseurs 211, 212 se situent alors respectivement dans une position Popt_adm et Popt_ech (cf. figure 4) optimisant un remplissage en air des cylindres 2 en termes de consommation en carburant du moteur 1. [0030] Les positions Popt adm, Popt_ech des déphaseurs 211, 212 optimisant le remplissage des cylindres 2 correspondent à un cycle de fonctionnement du moteur 1 en charge partielle permettant d'assurer un niveau de remplissage faible par rapport au niveau de pression d'admission de manière à diminuer les pertes par pompage pour un niveau de charge donné. En fonction du niveau de charge visé, le moteur 1 fonctionne suivant un cycle de type Atkinson ou un cycle de type Miller. [0031] Dans l'exemple donné à la figure 4, pour un moteur 1 turbocompressé à trois cylindres 2, à iso-pression d'admission de 750 mbar, on choisit un couple de positions (Popt_adm; Popt_ech) pour le déphaseur d'admission admission 211 et le déphaseur échappement 212 qui minimise le remplissage suivant un cycle de Miller. [0032] A l'instant t1, le couple de consigne Cons augmente soudainement suite à une demande de surcouple effectuée par le conducteur ou le cas échéant par un automate assurant la conduite automatique du véhicule. Afin que le couple réel Créel puisse suivre cette demande de couple, le calculateur 33 modifie une position des déphaseurs 211, 212 en sorte qu'ils s'écartent de leur position optimale Popt_adm; Popt_ech pour aller vers une position Pmax adm; Pmax_ech maximisant le remplissage en air des cylindres 2 de manière à augmenter le couple Créel produit par le moteur 1 pour répondre à la demande du conducteur. La commande des déphaseurs 211, 212 est effectuée à iso-pression d'admission Padm. Les déphaseurs 211, 212 sont aptes à faire varier un débit d'air moteur d'au moins 20 pourcents sur une durée séparant deux passages successifs du piston par son point mort haut. [0033] Ainsi, dans l'exemple de la figure 4, un déplacement de 20° de décroisement du déphaseur d'échappement 212 (passage de Popt_ech à Pmax_ech) permet d'augmenter de manière importante le remplissage des cylindres 2 en passant d'un remplissage de 30% à 37%. L'invention permet ainsi de respecter des demandes de surcouples de 20 pourcents du couple courant sur une période de moins de 100 ms. [0034] Le papillon des gaz 20 assure progressivement l'augmentation de la pression d'admission Padm jusqu'à une pression finale Pf atteinte à partir de l'instant t2. Le calculateur 33 adapte alors progressivement la position des déphaseurs 211, 212 pour atteindre une nouvelle position optimale Popt adm; Popt ech correspondant à la pression d'admission finale Pf. Par exemple la pression d'admission Padm pourra passer progressivement de 750mBar à Pf=850 mBar. La cartographie montrant la position optimale des déphaseurs 211, 212 correspondant à la pression de 850mBar n'est pas représentée. [0035] Bien entendu, le procédé selon l'invention n'est pas limité à l'exemple de mise en oeuvre précédemment décrit. Ainsi, si de préférence l'avance à l'allumage n'est pas dégradé lors de la mise en oeuvre du procédé (R vaut un), le rendement d'avance à l'allumage R pourrait en variante être légèrement inférieur à un, en sorte que le surcouple pourrait être produit par commande de l'avance à l'allumage et des déphaseurs 211, 212. REVENDICATIONS: 1. Procédé de pilotage d'un moteur (1) à combustion interne comportant une pluralités de cylindres (2), caractérisé en ce qu'un suivi de couple étant effectué sensiblement sans dégrader une avance à l'allumage, ledit procédé comporte l'étape, en cas de demande de surcouple, de modifier une position d'au moins un déphaseur (211, 212) d'arbre à cames (171, 172) dudit moteur (1) en sorte que ledit au moins un déphaseur (211, 212) s'écarte d'une position (Popt adm, Popt ech) optimisant un remplissage en air desdits cylindres (2) en termes de consommation en carburant pour aller vers une position (Pmax adm; Pmax ech) maximisant le remplissage en air desdits cylindres (2) de manière à augmenter le couple produit par ledit moteur (1) pour répondre à la demande de surcouple à iso-pression d'admission (Padm). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, suite à une augmentation de la pression d'admission (Padm) jusqu'à une pression finale (Pf), il comporte en outre l'étape d'adapter progressivement la position du au moins un déphaseur (211, 212) pour atteindre une nouvelle position optimale en termes de consommation correspondant à la pression d'admission finale (Pf). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la position optimale du au moins un déphaseur (211, 212) en termes de consommation correspond à un cycle de fonctionnement du moteur (1) permettant d'assurer un niveau de remplissage faible par rapport à un niveau de pression d'admission (Padm) de manière à diminuer des pertes par pompage pour un niveau de charge donné. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, en fonction du niveau de charge visé, le moteur (1) fonctionne suivant un cycle de type Atkinson ou un cycle de type Miller. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le au moins un déphaseur (211, 212) est commandé hydrauliquement ou électriquement. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le au moins un déphaseur (211, 212) est apte à faire varier un débit d'air moteur d'au moins 20 pourcents sur une durée séparant deux passages successifs d'un piston du moteur (1) par son point mort haut. 7. Calculateur moteur (33) comportant une mémoire (331) stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé de pilotage d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes.