Brevet FR3039117A1 — publié le 20170127

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé pour dé- terminer la précision du couple transmis par le démarreur-générateur entraîné par une courroie au moteur à combustion interne. L'invention se rapporte également à une unité de calcul pour la mise en oeuvre de ce procédé et à un programme d'ordinateur du procédé. Etat de la technique Les machines électriques utilisées dans les véhicules au- tomobiles sont par exemple les démarreurs-générateurs, servant d'une part, à démarrer le moteur à combustion interne lorsque la machine fonctionne comme moteur électrique et d'autre part, à générer du courant alimentant le réseau embarqué et chargeant la batterie du véhicule lorsque la machine électrique fonctionne comme générateur. De telles machines électriques sont reliées par une courroie au moteur à com- bustion interne ou plus exactement à son vilebrequin. La courroie est par exemple une courroie trapézoïdale reliée au moteur à combustion interne. De telles machines sont appelées démarreurs-générateurs entraînés par courroie (ou en abrégé machine RSG). Le document DE 10 2009 055 062 Al décrit par exemple un procédé de contrôle de la plausibilité du couple moteur fourni par une machine électrique dans le cas d'un véhicule automobile à entraînement hydride. On vérifie ainsi la précision du couple moteur fourni par la machine électrique. Le procédé utilise le contrôle du couple four- ni par le moteur électrique pour déterminer s'il correspond au couple de traînée du moteur à combustion interne. Exposé et avantages de l'invention L'invention a pour objet un procédé pour déterminer la précision du couple transmis par le démarreur-générateur entraîné par courroie vers le moteur à combustion interne selon lequel au ralenti du moteur à combustion interne, le démarreur-générateur transmet un couple d'essai prédéfini vers le moteur à combustion interne pour réduire le couple fourni par le moteur à combustion interne par ce couple d'essai prédéfini et on détermine la vitesse de rotation qui dépend de la 3039117 2 vitesse de rotation du moteur à combustion interne et on exploite cette grandeur pour déterminer la précision du couple. En d'autres termes, l'invention a pour objet un procédé pour déterminer la précision du couple transmis par le démarreur- 5 générateur entraîné par courroie vers le moteur à combustion interne (précision du couple). L'invention a également pour objet une unité de calcul et un programme d'ordinateur pour la mise en oeuvre du procédé. La notion de précision du couple dans le présent contexte consiste à déterminer de combien le couple transmis effectivement (va- 10 leur réelle du couple transmis) par le démarreur-générateur entraîné par courroie diffère du couple à transmettre (valeur de consigne du couple à transmettre). Si le couple transmis diffère plus fortement que supposé du couple de consigne, la précision du couple est considérée comme insuffisante. 15 Pour déterminer la précision du couple, on transmet un couple d'essai, prédéfini, lorsque le moteur à combustion interne est au ralenti, à partir du démarreur-générateur entraîné par courroie vers le moteur à combustion interne. Ce couple d'essai est notamment prédéfini comme valeur de consigne par une commande ou un appareil de 20 commande du démarreur-générateur entraîné par courroie et/ou du moteur à combustion interne. Lorsque le couple d'essai est appliqué par le démarreur- générateur entraîné par courroie, il réduit de la valeur prédéfinie du couple d'essai, le couple généré par le moteur à combustion interne. En 25 cas de précision suffisante du couple, le couple d'essai prédéfini et le couple effectivement transmis se correspondent pratiquement. Dans ce cas, la vitesse de rotation du moteur à combustion interne ne change pas mais reste pratiquement constante, stabilisée sur la valeur correspondant au ralenti. En cas de précision insuffisante du couple, le géné- 30 rateur-démarreur entraîné par la courroie transmet un couple qui est supérieur, ou inférieur au couple d'essai prédéfini. Dans ce cas, la vitesse de rotation du moteur à combustion interne ne pourra pas être maintenue constante au ralenti, car la vitesse de rotation augmente ou diminue. 3039117 3 La vitesse de rotation du moteur à combustion interne constitue dans ce cas une mesure permettant de déterminer la précision du couple. C'est pourquoi, on détermine une grandeur de vitesse de rotation dépendant de la vitesse de rotation du moteur à combustion 5 interne et on l'exploite. A partir de cette grandeur exploitée de la vitesse de rotation, on obtient la précision du couple. En particulier, dans le cas d'une vitesse de rotation décroissante ou croissante, on en déduit que le couple effectivement transmis par le démarreur-générateur entraîné par courroie ne correspond pas au couple d'essai prédéfini et que 10 la précision du couple n'est pas suffisante. L'invention permet de détecter les écarts entre le couple réel et le couple de consigne du démarreur-générateur entraîné par courroie et cela d'une manière économique avec la mise en oeuvre de moyens réduits et cela permet notamment d'effectuer les corrections. Il 15 n'est pas nécessaire de déterminer effectivement le couple du moteur à combustion interne ou du démarreur-générateur entraîné par courroie. De tels écarts peuvent par exemple résulter des tolérances des matériaux ou des tolérances de fabrication de composants tels que par exemple celles des capteurs, actionneurs ou autres ou en- 20 core à cause du vieillissement ou de phénomènes d'usure. A titre d'exemple, une telle modification structurelle de la courroie peut par exemple allonger la courroie (notamment du fait du vieillissement des câbles de traction) ou de l'usure de la courroie (par exemple à cause de l'usure de la surface de la courroie, notamment des nervures qui rallon- 25 gent la courroie) conduisant à de tels écarts. Les écarts peuvent égale- ment être engendrés par les conditions actuelles d'environnement telles que la température ambiante. Ces écarts peuvent être détectés par le procédé pendant le fonctionnement du véhicule. Il n'est pas nécessaire de tester séparé- 30 ment, le générateur entraîné par courroie ou ses composants, par exemple par des travaux d'entretien réguliers en atelier pour tester les effets de vieillissement ou d'usure ou des tolérances des matériaux et de la fabrication. On détermine la précision du couple, par exemple par la marche à vide du véhicule, chaque fois lorsque le véhicule est à l'arrêt devant un feu rouge, et cela chaque fois après 100 heures de circulation 3039117 4 ou tous les 1 000 km. On peut également activer la détermination de la précision du couple comme fonction d'entretien, par l'apprentissage de la détermination de la précision du couple comme fonction de service pour apprendre le comportement du véhicule pour de nouvelles pièces 5 (par exemple la courroie trapézoïdale) dans le cadre d'une réparation. De façon avantageuse, on compense ou corrige le couple transmis par le démarreur-générateur entraîné par courroie si l'on a conclu que la précision du couple était insuffisante. Par exemple, on peut modifier le couple d'essai, prédéfini, au cours de la correction et 10 exploiter la valeur du couple jusqu'à ce que la précision du couple soit suffisante. En particulier, on modifie le couple d'essai jusqu'à ce que la vitesse de rotation soit constante. Au cours de cette correction, on définit un coefficient de correction indiquant de combien le couple transmis et le couple de con- 15 signe diffèrent l'un de l'autre. Par exemple, ce coefficient de correction est le quotient du couple d'essai respectif pour lequel on aura une précision de couple suffisante et que l'on divise par le couple d'essai prédéfini au début du procédé. On peut ensuite appliquer ce coefficient de correction au couple à transmettre. 20 Les tolérances de fabrication et celles des matériaux ainsi que les effets de vieillissement ou d'usure sont ainsi prises en compte implicitement sans nécessiter de réparations ou d'interventions mécaniques complexes et coûteuses. En outre, on garantit ainsi une qualité constante du fonctionnement du démarreur-générateur entraîné par 25 courroie. En particulier, en mode amplification/récupération (boost), on garantit que le couple souhaité sera transmis exactement par le moteur à combustion interne au démarreur-générateur entraîné par courroie, pour accumuler l'énergie dans la batterie et ne pas transmettre un couple excessif, ce qui correspondrait à une détérioration non souhaitée 30 du rendement du moteur à combustion interne. De façon analogue, on garantit qu'en cas d'assistance du moteur à combustion interne par la machine électrique, le couple souhaité sera transmis par le démarreur-générateur à courroie vers le moteur à combustion interne. En particulier, on évite ainsi de détériorer la perception de conduite par des varia- 35 tions non voulues du couple. 3039117 5 Le moteur à combustion interne est par exemple un moteur Diesel et le démarreur-générateur à courroie sera utilisé pour améliorer le nettoyage par combustion du catalyseur accumulateur d'oxydes NOS. Le point de fonctionnement du moteur Diesel peut ainsi être décalé 5 vers les charges plus élevées. L'énergie en excédent sera récupérée par le démarreur-générateur à courroie pour être accumulée dans la batterie. L'énergie accumulée pourra de nouveau être récupérée si nécessaire par « l'amplification » (boost) comme couple-moteur. Une telle assistance dynamique du couple permet de réduire les émissions d'oxydes NO x du 10 moteur. Le procédé garantit l'effet souhaité grâce à cette précision poussée du couple. Selon un développement avantageux, on détermine la vi- tesse de rotation elle-même ou son évolution comme grandeur de la vitesse de rotation. Par principe, les oscillations cycliques de la vitesse de 15 rotation du moteur à combustion interne pourront être prises en compte par un filtre approprié pour que la vitesse de rotation soit dans le sens correct selon le procédé. On peut également utiliser d'autres grandeurs comme grandeurs de la vitesse de rotation, par exemple le couple ou la fréquence d'oscillation du moteur à combustion interne ou 20 l'évolution de telles grandeurs. La vitesse de rotation est définie en gé- néral de toute façon pendant le fonctionnement régulier du moteur à combustion interne, ce qui évite tout capteur supplémentaire ou tout calcul. Comme grandeur de la vitesse de rotation, on peut utiliser en outre la pente de la vitesse de rotation. 25 Selon un développement préférentiel, on exploite de ma- nière statistique un ensemble de grandeurs déterminées de la vitesse de rotation et qui ont été collectées sur une certaine période. En particulier, pour un ensemble de marches au ralenti du moteur à combustion interne, on définit chaque fois une valeur de la vitesse de rotation. Ces 30 valeurs différentes pour la vitesse de rotation sont par exemple dépo- sées dans une zone de mémoire d'un appareil de commande. On peut déterminer et exploiter la valeur moyenne de ces différentes valeurs de la grandeur de la vitesse de rotation. Cela permet de faire la moyenne de variations brèves de la précision du couple, par exemple à cause de la 35 température variable du moteur et ne tenir compte que d'une variation 3039117 6 à long terme de la précision du couple. Cela permet notamment de conclure à des effets de vieillissement ou d'usure de la courroie comme par exemple la longueur et l'usure de la courroie. De façon préférentielle, on effectue une analyse par une série temporelle d'un ensemble des gran- 5 deurs de vitesse de rotation. Cette analyse permet de définir notamment une tendance ou une ligne de tendance des grandeurs de la vitesse de rotation. De manière avantageuse, on vérifie la plausibilité du ré- sultat de l'exploitation de la grandeur de vitesse de rotation ou de la 10 grandeur de la vitesse de rotation exploitée à l'aide de fonctions statis- tiques. Les valeurs de mesure non plausibles générées par exemple par des conditions limites qu'il n'est pas possible d'influencer telles que les variations de la température, peuvent ainsi être détectées et classées ou ignorées. 15 Une unité de calcul selon l'invention, par exemple l'appareil de commande ou de gestion du véhicule automobile, est conçue en particulier en technique de programmation pour appliquer le procédé de l'invention. Le procédé peut également être implémenté sous la forme 20 d'un programme d'ordinateur, ce qui est avantageux car particulière- ment économique, notamment si l'appareil de commande qui exécute le procédé sert également à d'autres fonctions et existe de toute façon. Des supports de données appropriés pour le programme d'ordinateur sont notamment des mémoires magnétiques, optiques et électriques telles 25 que des disques durs, des mémoires flash, des mémoires EEPROM, DVD et autres. On peut également décharger le programme par un réseau d'ordinateurs (Internet, Intranet, etc...). Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide 30 d'exemples de réalisation du procédé de détermination de la précision du couple fourni par un démarreur-générateur d'un moteur à combustion interne, représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre schématiquement une transmission par courroie d'un véhicule automatique équipé d'un moteur à combustion in- 3039117 7 terne et d'un démarreur-générateur à courroie, pour une mise en oeuvre préférentielle du procédé de l'invention, la figure 2 est un schéma par blocs d'un mode de réalisation préférentiel d'un procédé selon l'invention, 5 la figure 3 montre des diagrammes schématiques du couple fourni par un moteur à combustion interne et d'un démarreur-générateur entraîné par courroie en fonction du temps ainsi que des diagrammes de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne en fonction du temps et qui seront exploités selon le mode de réali- 10 sation préférentiel du procédé de l'invention. Description de modes de réalisation La figure 1 montre une transmission par courroie asso- ciée à un véhicule automobile sous la forme d'une représentation schématique ; l'ensemble porte la référence 100. Le moteur à combustion 15 interne 110 du véhicule a un vilebrequin solidaire en rotation de la roue d'entraînement 150 du vilebrequin. La roue d'entraînement 150 est par exemple une poulie à courroie. Le moteur à combustion interne 110 est relié à un dé- marreur-générateur à courroie 130 pour la transmission du couple par 20 une courroie 120, par exemple une courroie trapézoïdale. La courroie 120 coopère par une liaison par la force et/ou par la forme avec la poulie d'entraînement 150 du vilebrequin et avec la poulie d'entraînement 131 du démarreur-générateur 130. La poulie d'entraînement 131 est solidaire en rotation du rotor du démarreur-générateur 130. Le moteur 25 à combustion interne 110 peut être relié par la courroie 120 à d'autres composants 160 tels que des ventilateurs et des pompes de circulation. Un tendeur de courroie 140 assure la tension de la courroie 120. Un appareil de commande 170 gère le moteur à combus- tion interne 110 et le démarreur-générateur 130. L'appareil de com- 30 mande 170 exécute un mode de réalisation préférentiel du procédé de l'invention comme le montre de manière schématique la figure 2 sous la forme d'un schéma par blocs. Le véhicule automobile fonctionne ainsi régulièrement en mode de circulation urbaine. Dans l'étape 201, on fait fonctionner le 35 moteur à combustion interne 110 au ralenti, par exemple parce que le 3039117 8 véhicule est arrêté devant un feu rouge ou est en stationnement. Au ralenti, la vitesse de rotation est par exemple de 700 T/min (vitesse de rotation de ralenti). Dans l'étape 202, l'appareil de commande 170 prédéfinit 5 un couple d'essai par exemple 1 Nm. L'appareil de commande 170 ac- tionne le démarreur-générateur 130 pour qu'il transmette le couple d'essai prédéfini vers le moteur à combustion interne par l'intermédiaire de la courroie 120. Dans l'étape 203, l'appareil 170 commande le moteur à 10 combustion interne 110 pour réduire son couple avec le couple d'essai, prédéfini, égal à 1 Nm. Si effectivement le couple transmis par le démarreur- générateur 130 au moteur à combustion interne 110 correspond au couple d'essai, prédéfini, la vitesse de rotation sera au moins pour 15 l'essentiel constante et conservera la vitesse de rotation de ralenti de 700 T/min. Si le couple effectivement transmis (couple réel) et le couple d'essai prédéfini (couple de consigne) sont différents l'un de l'autre, par exemple à cause du vieillissement et/ou des phénomènes d'usure ou des tolérances de la matière et/ou de fabrication, la vitesse de rotation 20 sera modifiée. Dans l'étape 204, on détermine la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 110 comme grandeur de la vitesse de rotation. Dans l'étape 205, on exploite la vitesse de rotation ainsi déterminée. On vérifie notamment si la vitesse de rotation maintient la valeur 25 constante de ralenti de 700 T/min ou si la vitesse de rotation diminue ou augmente. On conclut ainsi à la précision du couple transmis par le démarreur-générateur 130 vers le moteur à combustion interne 110. Si la vitesse de rotation reste constante, on conclut dans l'étape 206 que la précision du couple est suffisamment élevée. Si la vi- 30 tesse de rotation diminue ou augmente, le couple effectivement trans- mis et le couple d'essai diffèrent l'un de l'autre. Dans ce cas, on conclut dans l'étape 207 que la précision du couple n'est pas suffisamment élevée. Dans ce cas, on effectue une correction du couple transmis par le démarreur-générateur 130 dans l'étape 208 et, on modifie par exemple 35 par itération, le couple d'essai jusqu'à ce que la vitesse de rotation du 3039117 9 moteur à combustion interne 110 devienne constante et que la précision du couple soit suffisamment élevée. En outre, on peut définir un coefficient de correction in- diquant de combien le couple transmis effectivement diffère du couple 5 d'essai transmis. Par exemple, le coefficient de correction sera le quo- tient du couple d'essai pour lequel la vitesse de rotation reste constante, et qui est divisée par le couple d'essai prédéfini dans l'étape 202. Ce coefficient de correction peut être pris en compte à l'avenir pour la commande du démarreur-générateur 130. 10 On arrête notamment le procédé si dans les étapes 201-204, la vitesse de rotation varie à cause d'une demande du conducteur (par exemple le démarrage). Dans tous les autres cas à la fois à l'arrêt et aussi pour une précision suffisante ou insuffisante du couple, on répète le procédé pour déterminer la précision du couple dès que le 15 véhicule se retrouve au ralenti, ce qui est indiqué par la référence 209. La vitesse de rotation déterminée et exploitée dans l'étape respective 204 sera enregistrée dans une plage de la mémoire de l'appareil de commande 170 pour être utilisée comme série temporelle. A l'aide de fonctions statistiques, on pourra détecter et ignorer les valeurs de me- 20 sure non plausibles produites par des conditions limites que l'on ne peut influencer. La figure 3 montre des diagrammes obtenus au cours d'une application préférentielle du procédé de l'invention. Aux figures 3a-3c, on a représenté chaque fois trois diagrammes. Le diagramme du 25 haut donne le couple ME du moteur à combustion interne 110 en fonc- tion du temps t; le diagramme du milieu représente le couple MRSG du démarreur-générateur 130 en fonction du temps t. Le diagramme du bas donne la vitesse de rotation N du moteur à combustion interne 110 en fonction du temps t selon l'étape 204. 30 A l'instant To, on augmente par le couple d'essai AM, le couple MRSG du démarreur-générateur 130 selon l'étape 202 ; ainsi, selon l'étape 203, le couple ME du moteur à combustion interne 110 sera diminué du couple de test AM égal à 1 Nm. La figure 3a correspond au cas où le couple transmis ef- 35 fectivement et le couple d'essai prédéfini AM se correspondent et la pré- 3039117 10 cision du couple est suffisamment élevée, de façon analogue à l'étape 206. La vitesse de rotation N du moteur à combustion interne 110 est ainsi constante après l'instant To et reste à la vitesse de rotation de ralenti No égale à 700 T/min. 5 La figure 3b montre le cas du couple effectivement transmis qui est inférieur au couple d'essai prédéfini AM comme dans l'étape 207. La précision du couple n'est pas suffisante. La vitesse de rotation N du moteur à combustion interne 110 diminue après l'instant To. 10 La figure 3c montre de façon analogue à l'étape 207 que le couple effectivement transmis est plus grand que le couple d'essai AM prédéfini. La précision du couple n'est pas non plus suffisante. La vitesse de rotation N du moteur à combustion interne 110 augmente après l'instant To. 15 3039117 11 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 100 Véhicule 110 Moteur à combustion interne 5 120 Courroie/courroie trapézoïdale 130 Démarreur-générateur 131 Poulie d'entraînement 140 Tendeur de courroie 150 Roue d'entraînement / poulie du vilebrequin 10 160 Composant/ventilateur/pompe de circulation 170 Appareil de commande 201-209 Etapes du procédé 15