Brevet FR3027063A1 — publié le 20160415

MOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE A DESACTIVATION DE CYLINDRE DE COMBUSTION [0001] L'invention se situe dans le domaine technique du contrôle de la combustion d'un moteur de véhicule automobile, notamment à allumage commandé, et plus précisément la stratégie visant à construire la coupure d'injection sélective de cylindres. Cette stratégie surveille 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 devenu trop faible, respectivement trop élevée en cas de remise d'un cylindre. [0002] Lors de situations de vie particulières telles qu'un changement de rapport sur boîte de vitesses automatique, une requête ESP (pour « Electronic Stability Program » en anglais ou Electro-Stabilisateur Programmé) ou encore 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. Ainsi pour suivre une consigne de couple faible avec une forte dynamique, le levier sur la branche air seul ne peut être que difficilement utilisé, notamment lors d'une action telle qu'un changement de rapport sur boîte de vitesses automatique, 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 telles qu'une augmentation de la température à l'échappement, avec risque de casse. [0003] Ces actions, qui peuvent être combinées, ne sont donc pas toujours suffisantes pour assurer le suivi de la consigne de couple envoyée au moteur. La coupure d'injection sélective de cylindre apporte donc un levier supplémentaire lors d'une demande de 3027063 2 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 » ou réduction de dimension en français, c'est-à-dire la production de moteurs thermiques à faible cylindrée, avec un 5 nombre de cylindres en diminution. 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. Le contrôle moteur doit donc disposer d'un système de surveillance du couple atteignable en cas de coupure ou 10 de remise de l'injection. [0004] Au regard de ces leviers pour assurer le suivi de couple, la coupure d'injection de cylindre offre donc un fort potentiel. Mais avant d'établir la consigne de coupure d'injection d'un cylindre ou de remise d'injection d'un cylindre, le contrôle moteur doit idéalement s'assurer au préalable que la consigne de couple demandée par la structure couple sera 15 atteinte par le moteur. Par conséquent, l'enjeu 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. Aussi cette stratégie a pour effet de diminuer le débit de gaz en sortie du moteur et donc de maitriser la température à 20 l'échappement. [0005] Le but de la présente invention est de proposer un moteur dans lequel les désactivations et réactivations de cylindres s'effectuent de manière efficace sur le suivi de consigne de couple. [0006] Ce but est atteint selon l'invention grâce à un procédé de commande d'un moteur 25 à combustion de véhicule automobile comportant une pluralité de cylindres de combustion, le procédé comprenant l'étape consistant à diminuer le nombre de cylindres actifs en cas de diminution de consigne de couple, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à évaluer si la consigne de couple est inférieure à un couple seuil distinct du couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et distinct du couple 30 maximal atteignable avec un cylindre actif en moins, le couple seuil étant compris entre ces deux couples respectivement minimal et maximal et l'étape consistant à réduire le nombre de cylindres actifs dans l'affirmative de cette évaluation. [0007] Avantageusement, le couple maximal atteignable avec un cylindre actif en moins est inférieur au couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel. 3027063 3 [0008] Avantageusement, le procédé comprend l'étape consistant à évaluer si la consigne de couple est inférieure au couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et à réaliser l'étape consistant à évaluer si la consigne de couple est inférieure au couple seuil dans le cas où la consigne de couple est inférieure au couple minimal 5 atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel. [0009] Avantageusement, le procédé comporte l'étape consistant à calculer différents trajets de couple parmi lesquels un trajet consistant à désactiver un cylindre lors d'un franchissement dudit couple seuil et à opter pour l'un de ces différents trajets en fonction d'un paramètre préétabli de suivi de couple. 10 [0010] Avantageusement, l'un des différents trajets calculés comprend un tronçon précédant une désactivation de cylindre dans lequel tronçon le couple reste supérieur à la consigne de couple. [0011] Avantageusement, l'un des différents trajets calculés consiste à désactiver un cylindre lorsque la consigne de couple devient inférieure au couple maximal atteignable 15 avec un cylindre actif en moins. [0012] Avantageusement, l'un des différents trajets calculés comprend un tronçon consécutif à une désactivation de cylindre dans lequel tronçon le couple est inférieur à la consigne de couple. [0013] Avantageusement, l'un des différents trajets consiste à désactiver un cylindre dès 20 que la consigne de couple devient inférieure au couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel. [0014] L'invention concerne également un module de commande de moteur à combustion de véhicule automobile comportant une pluralité de cylindres de combustion, le module de commande étant configuré pour diminuer le nombre de cylindres actifs en cas de 25 diminution de consigne de couple, caractérisé en ce qu'il est configuré pour évaluer si la consigne de couple est inférieure à un couple seuil distinct du couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel et distinct du couple maximal atteignable avec un cylindre actif en moins, le couple seuil étant compris entre ces deux couples respectivement minimal et maximal et le module de commande est configuré pour réduire 30 le nombre de cylindres actifs dans l'affirmative de cette évaluation. [0015] L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant un moteur à combustion et un tel module de commande du moteur à combustion. [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, 3027063 4 laquelle est un tracé représentatif d'une désactivation de cylindre selon un mode de réalisation de l'invention. [0017] On décrira maintenant un exemple de réalisation de l'invention dans lequel une consigne de couple du moteur devient trop faible pour le nombre de cylindres actifs. 5 Lorsque la consigne de couple devient trop faible, il peut devenir impossible pour le moteur de la suivre du fait de la limitation par l'avance minimale. Il est alors nécessaire de recourir à la coupure d'injection sélective d'un ou de plusieurs 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 10 même proportion :mons .cons =Ccons Copti [0018] On peut mettre en oeuvre une succession de demandes de coupure d'injection sélective, suivies de la réactivation de ces cylindres, par exemple sur un moteur à quatre cylindres. Lorsque le couple sur n cylindres recouvre celui sur n-1 cylindres, dans le cas d'une coupure, ou n+1 cylindres dans le cas d'une remise d'injection, on parle de « zone 15 couvrante ». [0019] Dans ce cas, la consigne de couple devient très faible au point d'être inférieure au couple minimum réalisable avec quatre cylindres. La stratégie demande alors 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 nombre de cylindres autorisé à être 20 coupé. A l'inverse, lorsque le couple augmente suffisamment pour dépasser le couple minimal réalisable avec 1+n cylindres, n'étant le nombre de cylindres injectant à l'instant considéré, la stratégie demande la remise d'injection d'un cylindre. [0020] A l'inverse, lorsque le couple sur n cylindres ne recouvre pas celui sur n-1 cylindres dans le cas d'une coupure d'injection, respectivement sur n+1 cylindres dans le cas d'une 25 remise 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 que l'on s'autorise à couper. A l'inverse, lorsque la consigne 30 de couple devient supérieure au couple minimal réalisable avec un cylindre de plus, alors la stratégie demande la remise d'injection d'un cylindre. [0021] On décrira maintenant une désactivation de cylindre selon un mode de réalisation de l'invention dans le cas d'une zone non couvrante. Sur la figure annexée, on a représenté sous la référence 1 l'évolution d'un couple de consigne. Une zone 2 représente 35 une zone de valeurs de couple atteignable avec un nombre de quatre cylindres, cette zone 3027063 5 2 présentant une limite basse 3 correspondant à la valeur de couple minimale accessible avec quatre cylindres actifs. [0022] Une zone 4 représente quant à elle la zone de couple accessible avec trois cylindres actifs, la zone 4 présentant une limite supérieure 5 consistant en la valeur de 5 couple maximale atteignable avec trois cylindres actifs. La bande horizontale 6 située entre les zones 2 et 4 consiste elle en une bande de valeurs de couple qui ne sont accessibles ni avec quatre cylindres ni avec trois cylindres, cette bande consistant en une zone morte telle que définie plus haut. [0023] Dans cette partie du champ moteur, en cas de consigne de couple trop faible, la 10 présente stratégie propose différents chemins pour le couple effectif, parmi lesquels le contrôle moteur va choisir suivant le type de suivi de couple désiré. [0024] Selon un premier chemin, la coupure d'injection est demandée lorsque le moteur ne peut plus suivre la consigne de couple avec le nombre de cylindre courant. La désactivation du cylindre est représentée sous la forme d'une flèche verticale 10 laquelle 15 prend naissance à l'endroit où la consigne de couple atteint la limite inférieure 3 de la zone 2 réalisable avec quatre cylindres. Dans ce cas, la consigne de couple 1 est sous-estimée tel qu'illustré par la flèche horizontale 11 tant que la consigne de couple n'a pas atteint la zone de couple 4 réalisable avec un cylindre de moins. [0025] Selon un deuxième chemin, la coupure d'injection est demandée lorsque la 20 consigne de couple 1 atteint le couple maximal réalisable 5 avec un cylindre de moins. Dans ce cas, la consigne de couple est surestimée selon la flèche horizontale 20 pendant l'intervalle de temps où la consigne de couple 1 se situe dans la zone morte 6, c'est-à-dire pendant l'intervalle de temps où la consigne de couple 1 n'a pas encore atteint la zone de couple 4 réalisable avec un cylindre de moins, ici avec trois cylindres. Une fois que la 25 consigne de couple 1 a atteint la zone de couple 4, alors la désactivation d'un cylindre est commandée et le cylindre est désactivé selon la flèche verticale 21. [0026] Selon un troisième chemin, la coupure d'injection est demandée lorsque la consigne de couple moteur 1 atteint un couple Ts qui est calibrable entre le couple minimal 3 atteignable avec le nombre de cylindre actifs courant et le couple maximal 5 atteignable 30 avec le nombre de cylindres actifs diminué d'un cylindre, ici avec trois cylindres actifs. Ainsi, après que le couple effectif ait suivi la valeur de couple minimal 3 selon la flèche horizontale 30, lorsque la consigne de couple atteint une progression établie entre la valeur de couple minimale 3 et la valeur de couple maximal inférieure 5, cette progression étant par exemple établie à une valeur de 60 pourcents, alors un cylindre est désactivé 35 selon la flèche 31 puis le couple effectif suit, selon la flèche horizontale 32, la valeur 3027063 6 maximale 5 avec trois cylindres actifs jusqu'à rejoindre la valeur de consigne 1 lorsque celle-ci rejoint la zone 4. Dans ce cas, la consigne de couple est suivie de manière optimale. Dans le cas de ce chemin de couple, la stratégie mesure l'écart entre le couple minimal avec le nombre de cylindres courant et le couple maximal avec le nombre de 5 cylindre courant diminué d'un cylindre. Le seuil de couple calibrable à partir duquel la désactivation d'un cylindre est demandée est un pourcentage de la zone morte. Un pourcentage à 100% est équivalent au premier chemin décrit plus haut, un pourcentage à 0% est équivalent au deuxième chemin décrit plus haut. [0027] De la même manière, pour la remise d'injection d'un cylindre coupé, lorsque la 10 consigne de couple augmente, la présente stratégie propose différents chemins suivant le type de suivi de couple désiré. Selon un premier chemin, la remise d'injection est demandée lorsque le moteur ne peut plus suivre la consigne de couple avec le nombre de cylindres courant. Dans ce cas, la consigne de couple est surestimée tant qu'elle n'aura pas atteint la zone de couple réalisable avec un cylindre de plus. Selon un deuxième 15 chemin, la remise d'injection est demandée lorsque la consigne de couple atteint le couple réalisable avec un cylindre de plus. Dans ce cas, la consigne de couple est sous-estimée tant qu'elle n'aura pas atteint la zone de couple réalisable avec un cylindre de plus. [0028] Selon un troisième chemin, la remise d'injection est demandée lorsque la consigne de couple moteur atteint un couple calibrable entre le couple minimal avec le nombre de 20 cylindres actifs courant additionné d'un cylindre et le couple maximal atteignable avec le nombre de cylindres actifs courant. Dans ce cas, la consigne de couple est suivie de manière optimale. Dans le cas de ce troisième chemin, la stratégie mesure l'écart entre le couple minimal atteignable avec un cylindre actif de plus et le couple maximal atteignable avec le nombre de cylindres actifs courant. Le seuil calibrable est un pourcentage de la 25 zone morte. Un pourcentage de 0% est équivalent au premier chemin décrit plus haut, un pourcentage de 100% est équivalent au deuxième chemin décrit plus haut. [0029] Le présent dispositif demande donc la désactivation sélective d'injection sur un ou plusieurs cylindres lorsque la consigne de couple demandée au moteur sur la branche avance ou la branche air ne peut plus être suivie, respectivement, dans le cas d'une 30 réactivation, lorsque la consigne de couple demandée au moteur peut être réalisée avec un cylindre de plus. Pour cela il calcule en temps réel le couple atteignable une fois un cylindre désactivé ou une fois un cylindre réactivé pour demander la désactivation, respectivement l'activation selon plusieurs « chemins » calibrables suivant le type de suivi de couple désiré. Le type de suivi de couple désiré, qui génère la mise en oeuvre de l'un 35 ou l'autre des chemins élaborés, est par exemple un choix de niveau de confort de 3027063 7 conduite, choisi par le conducteur au tableau de bord ou choisi en usine. Le type de suivi peut en variante être conditionné par le fait que le véhicule est piloté en ville ou sur autoroute, sur la base d'une détection de variations plus ou moins élevées de la vitesse du véhicule. 5 [0030] Bien que l'on ait décrit un exemple de réalisation où différents chemins de pilotage de couple sont élaborés, en variante le contrôle moteur élabore un seul chemin tel que le troisième chemin à déclenchement calibré de la désactivation et/ou de la réactivation de cylindre, permettant par là un pilotage amélioré de la désactivation et/ou de la réactivation. Le dispositif décrit ici est particulièrement avantageux lorsque la consigne de couple 10 moteur se situe dans une zone de couple moteur dite « morte », c'est-à-dire où l'évolution de couple souhaitée ne peut pas être réalisée. [0031] Un tel dispositif n'améliore pas les performances intrinsèques du moteur, les zones de couple couvrantes ou non sont définies par la physique du moteur telle que la cylindrée et les technologies de combustion utilisées ainsi que par les choix de calibrations. Mais 15 une fois ces paramètres définis, un tel dispositif, et notamment le chemin à calibrage de désactivation et/ou de réactivation, permet d'offrir un gain significatif dans le pilotage en couple en faisant varier artificiellement les zones de couple atteignables par le moteur. [0032] La stratégie permet de suivre au plus juste la consigne de couple dans les situations de vie délicates telles que les changements de rapport de boite de vitesse 20 automatique ou les activations de l'ESP en utilisant au maximum le potentiel de la coupure sélective de cylindre. 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 critiques pour le moteur lui-même et les systèmes consommateurs tels que la boîte de vitesses automatique ou les actionneurs ESP, avec pour impact un mauvais ressenti par le client, 25 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 30 température des gaz à l'échappement. La surveillance du couple atteignable permet en outre d'éviter les situations de ballottement de consigne de coupure d'injection parce que le système se retrouve dans une zone morte de couple. [0033] Une telle stratégie peut être mise en oeuvre sans coût supplémentaire élevé car elle peut être implémentée dans le contrôle moteur seul, sans besoin de capteur et/ou 35 d'actionneur supplémentaire. 3027063 8 [0034] Ce type de stratégie est particulièrement avantageux sur les moteurs à faible cylindrée fortement chargés et parfois avec peu de cylindres car leur potentiel de diminution du couple est assez faible par la seule dégradation de l'avance à l'allumage par rapport à un moteur thermique avec beaucoup de cylindres et une cylindrée élevée. 5 REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'un moteur à combustion de véhicule automobile comportant une pluralité de cylindres de combustion, le procédé comprenant l'étape consistant à diminuer le nombre de cylindres actifs (10,21,31) en cas de diminution de consigne de couple (1), caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à évaluer si la consigne de couple (1) est inférieure à un couple seuil (Te) distinct du couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel (3) et distinct du couple maximal atteignable avec un cylindre actif en moins (5), le couple seuil (Ts) étant compris entre ces deux couples respectivement minimal (3) et maximal (5) et l'étape consistant à réduire le nombre de cylindres actifs (10,21,31) dans l'affirmative de cette évaluation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couple maximal atteignable avec un cylindre actif en moins (5) est inférieur au couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel (3). 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à évaluer si la consigne de couple (1) est inférieure au couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel (3) et à réaliser l'étape consistant à évaluer si la consigne de couple (1) est inférieure au couple seuil (Te) dans le cas où la consigne de couple (1) est inférieure au couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel (3). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape consistant à calculer différents trajets de couple (10,20,30) parmi lesquels un trajet (30) consistant à désactiver un cylindre (31) lors d'un franchissement dudit couple seuil (Ts) et à opter pour l'un de ces différents trajets (10,20,30) en fonction d'un paramètre préétabli de suivi de couple. 5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'un des différents trajets calculés (10,20,30) comprend un tronçon (30) précédant une désactivation de cylindre (31) dans lequel tronçon (30) le couple reste supérieur à la consigne de couple (1). 6. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'un des différents trajets calculés (10,20,30) consiste à désactiver un cylindre (21) lorsque la consigne de couple (1) devient inférieure au couple maximal atteignable avec un cylindre actif en moins (5). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'un des différents trajets calculés (10,20,30) comprend un tronçon (11) consécutif à une 3027063 10 désactivation de cylindre (10) dans lequel tronçon (11) le couple est inférieur à la consigne de couple (1). 8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'un des différents trajets (10,20,30) consiste à désactiver un cylindre (10) dès que la consigne de 5 couple (1) devient inférieure au couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel (3). 9. Module de commande de moteur à combustion de véhicule automobile comportant une pluralité de cylindres de combustion, le module de commande étant configuré pour diminuer le nombre de cylindres actifs (10,21,31) en cas de diminution de consigne de 10 couple (1), caractérisé en ce qu'il est configuré pour évaluer si la consigne de couple (1) est inférieure à un couple seuil (Te) distinct du couple minimal atteignable avec le nombre de cylindres actifs actuel (3) et distinct du couple maximal atteignable avec un cylindre actif en moins (5), le couple seuil (Ts) étant compris entre ces deux couples respectivement minimal (3) et maximal (5) et le module de commande est configuré pour 15 réduire le nombre de cylindres actifs (10,21,31) dans l'affirmative de cette évaluation. 10. Véhicule automobile comprenant un moteur à combustion et un module de commande du moteur à combustion selon la revendication précédente.