Brevet FR3040960A1 — publié le 20170317

Système de commande automatique de couple La présente invention concerne un système de commande de moteur et plus particulièrement un système de commande automatique de couple (ATCS : Automatic Torque Control System). Le besoin de réduction des émissions et de réduction de la consommation de carburant dans le domaine automobile et dans la recherche sur les moteurs à combustion interne est bien connu. Les améliorations apportées à la mobilité durable ont augmenté de façon très importante le nombre de véhicules sur les routes. On a constaté que le cortège de véhicules qui forment le trafic quotidien, en particulier le trafic urbain, produit de nombreuses émissions et a un impact néfaste sur l'économie en raison de la consommation engendrée. La conduite urbaine implique fréquemment du trafic à très basse vitesse, ce qui impose de grandes contraintes au moteur. Par conséquent, de nombreuses recherches dans le domaine de la commande du moteur ont pour but de proposer des moteurs qui répondent à de tels environnements. La technologie la plus populaire développée à ce jour est le système arrêt-démarrage (Stop-Start en anglais), qui peut arrêter le moteur dès qu'un feu tricolore ou une intention d'arrêter le véhicule est perçu(e). Il a aussi été suggéré d'améliorer le rendement de la consommation de carburant pendant le déplacement de véhicules, en particulier à basse vitesse. On peut aussi se référer au document US 8,478,495, qui décrit un dispositif de commande de vitesses comprenant un calculateur de couple de régulation de vitesse pour obtenir un nouveau couple de régulation de vitesse calculé d'après la puissance de régulation de vitesse demandée et la vitesse de rotation du moteur instantanée. Ce document divulgue un calcul automatique d'une puissance demandée pour que la vitesse instantanée atteigne une vitesse de cible prédéterminée. 3040960 2 Toutefois, ce dispositif nécessite une présence d'un dispositif de régulation de vitesse. De plus, un système de transmission à variation continue (CVT : Continuously Variable Transimission) et un corps de papillon doivent être contrôlés pour modifier une valeur de 5 couple, ce qui limite l'application de ce dispositif. Au vu de ce qui précède, le but de la présente invention est de réduire la valeur de couple du moteur quand la distance entre le véhicule de l'utilisateur et au moins un véhicule qui le précède est inférieure à une valeur prédéterminée. 10 Selon la présente invention, ces objectifs sont réalisés par un système de commande automatique de couple comprenant un moyen formant capteur pour déterminer une distance entre un véhicule d'un utilisateur et au moins un véhicule qui le précède, un moyen de calcul de couple pour calculer une valeur de couple d'après une demande du 15 conducteur et la distance déterminée par le moyen formant capteur, quand le système de commande automatique de couple est actif, dans lequel le moyen de calcul de couple est opérationnel quand la distance entre le véhicule de l'utilisateur et le véhicule qui le précède est inférieure à une valeur prédéterminée. 20 En conséquence, la valeur de couple et la quantité de carburant injectée dans le moteur ne sont calculées que lorsque la distance entre les véhicules est inférieure à la valeur prédéterminée. Ceci permet en outre d'économiser la quantité d'injection de carburant et d'améliorer le rendement de la consommation de 25 carburant d'un véhicule, quand le véhicule se déplace à proximité d'un véhicule qui le précède. Dans un mode de réalisation, des moyens sont prévus pour rendre valide la distance mesurée en continu par le moyen formant capteur uniquement quand le moyen formant capteur capture au moins 30 un pourcentage prédéterminé de la zone du véhicule qui précède. Selon une autre caractéristique du système de la présente invention, le moyen de calcul de couple comprend un moyen pour calculer une valeur de couple qui est inférieure à un couple requis calculé à partir de la demande du conducteur à un régime de moteur 3040960 3 donné, pour ralentir le véhicule de l'utilisateur quand le système de commande automatique de couple est actif selon la distance déterminée par ledit moyen formant capteur. Le système peut en outre comprendre un moyen pour obtenir le 5 couple requis à partir de la demande du conducteur à un régime de moteur donné à partir d'une cartographie du moteur. Selon une autre caractéristique du système, le moyen de calcul de couple est adapté pour calculer une valeur de couple telle que le moteur ne cale pas. 10 Le moyen de calcul d'injection de carburant peut en outre comprendre un moyen pour déterminer une masse réduite de carburant injectée d'après la distance entre le véhicule de l'utilisateur et le véhicule qui le précède, le régime instantané du moteur et la valeur de couple calculée par le moyen de calcul de couple quand le système est 15 actif. De plus, un bouton actionnable manuellement par un utilisateur peut être utilisé pour activer et désactiver le système de commande automatique de couple. Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de 20 commande automatique du couple d'un moteur de véhicule, comprenant les étapes de détermination d'une distance entre le véhicule d'un utilisateur et au moins un véhicule qui le précède, calcul d'une valeur de couple d'après un couple requis et la distance déterminée par ledit moyen formant capteur et calcul d'une entrée 25 d'énergie réduite pour un moteur associé en se basant sur le couple délivré par le moyen de calcul de couple et sur l'état instantané du moteur, dans lequel ladite valeur de couple et ladite entrée d'énergie réduite sont calculées quand la distance entre le véhicule de l'utilisateur et le véhicule qui le précède est inférieure à une valeur 30 prédéterminée. Dans un mode de réalisation, l'entrée d'énergie réduite est une quantité de carburant injecté. Le moteur associé est un moteur à combustion interne et l'état instantané du moteur est la vitesse de rotation instantanée du moteur. 3040960 4 Dans un autre mode de réalisation, la position (MARCHE/ARRÊT) d'un bouton de commande est surveillée et d'autres conditions pour rendre ledit procédé actif sont commandées, le procédé étant rendu inactif quand le bouton de commande est mis 5 sur ARRÊT, même si lesdites autres conditions sont satisfaites. Par ailleurs, la position d'un bouton de commande et la direction de déplacement du véhicule de l'utilisateur sont surveillées et la distance entre le véhicule de l'utilisateur et au moins un véhicule qui le précède, une zone du véhicule qui précède capturée par ledit 10 capteur et le signal provenant du capteur de papillon du véhicule de l'utilisateur sont commandés, le système de commande automatique de couple étant rendu actif pour calculer une valeur de couple seulement si les conditions suivantes sont satisfaites simultanément : le bouton de commande est mis sur MARCHE ; le véhicule de l'utilisateur se 15 déplace en avant ; la distance entre le véhicule de l'utilisateur et un véhicule qui le précède déterminée par ledit capteur est inférieure à une valeur prédéterminée ; la zone du véhicule qui précède capturée par ledit capteur dépasse un pourcentage prédéterminé ; et un signal de demande d'accélération soudaine appliqué au capteur de papillon n'est 20 pas détecté, le système de commande automatique de couple étant rendu inactif si l'une quelconque des conditions ci-dessus n'est pas satisfaite. Selon encore un autre aspect, la valeur de couple, calculée par ledit moyen de calcul de couple quand le système de commande 25 automatique de couple est rendu actif, est commandée pour assurer que le moteur n'est pas en train d'approcher un état de calage avec cette valeur de couple calculée, et si cette condition est satisfaite, ladite valeur de couple calculée est appliquée pour calculer une quantité d'injection de carburant pour l'amélioration de la consommation de 30 carburant. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée et des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente un schéma d'un système de commande automatique de couple selon la présente invention ; 3040960 5 - la figure 2 représente un schéma d'un système de commande automatique de couple appliqué à un moteur à combustion interne selon un mode de réalisation de la présente invention ; - la figure 3 montre une détermination de la distance entre le 5 véhicule de l'utilisateur et au moins un véhicule qui le précède à l'aide du moyen formant capteur du système de commande de l'invention de la figure 1 ; - la figure 4 est un organigramme montrant les principales étapes d'un procédé de commande automatique du couple d'un moteur 10 selon la présente invention ; - les figures 5a à 5d sont des organigrammes de conditions de fonctionnement typiques du procédé de la figure 4 ; et - la figure 6 montre une illustration d'une cartographie de moteur indiquant un fonctionnement du moteur normal et optimisé. 15 On étudiera en premier la figure 1, qui représente un système général de commande automatique de couple. Ce système comprend un moyen formant capteur 1 agissant en tant que module d'entrée pour déterminer une distance entre le véhicule d'un utilisateur et au moins un véhicule qui le précède. Il 20 comprend aussi un moyen de calcul de couple 2 agissant en tant que module de commande pour calculer une valeur de couple basée sur une demande du conducteur et sur la distance déterminée par le moyen formant capteur, quand le système de commande automatique de couple est actif. En outre, un moyen d'application de couple 3 est 25 prévu. Il fonctionne avec un moteur associé 4 en tant que système d'application pour calculer une entrée d'énergie réduite d'après la valeur de couple délivrée par le moyen de calcul de couple 2 et pour appliquer ladite entrée d'énergie réduite au moteur associé 4. Le moyen de calcul de couple 2 et le moyen d'application de couple 3 30 sont fonctionnels quand la distance entre le véhicule de l'utilisateur et le véhicule qui le précède est inférieure à une valeur prédéterminée. Le moyen d'application de couple 3 pourrait être configuré pour être adapté à tous types de moteurs associés, par exemple la commande d'injection de carburant ou la commande de la quantité 3040960 6 d'air pour un moteur à combustion interne, la commande de tension électrique pour un véhicule électrique, etc. Dans un mode de réalisation, le moyen d'application de couple 3 comprend un moyen de calcul d'injection de carburant pour calculer 5 et appliquer une quantité réduite de carburant injecté pour un moteur à combustion interne. Selon un mode de réalisation de la présente invention, on fait à présent référence à la figure 2, qui illustre, à titre d'exemple, un système de commande automatique de couple pour un véhicule à 10 moteur à combustion interne pour modifier la quantité du carburant injecté dans le moteur à combustion interne 4. du véhicule, en particulier dans le trafic urbain, quand le véhicule est proche d'un véhicule qui le précède. Comme illustré, le système de commande de moteur comprend 15 essentiellement un ensemble d'au moins un capteur 1 utilisé pour mesurer la distance entre le véhicule, appelé ci-après le véhicule de l'utilisateur, et au moins un véhicule qui le précède, ou de manière plus générale, un obstacle qui le précède, une cartographie de moteur 5 dans laquelle est mémorisé un ensemble de valeurs de couple, et une 20 unité de commande de moteur (ECU : Engine Control Unit) 6 destinée à calculer une quantité de carburant à injecter dans le moteur 4. au moyen d'un système d'injection de carburant 7. Comme montré sur la figure 3, le moyen formant capteur 1 est un moyen formant capteur regardant vers l'avant correctement 25 configuré pour déterminer la distance Ad qui sépare le véhicule de l'utilisateur 8 du véhicule qui le précède 9 dans le trafic, en particulier dans des conditions de circulation urbaine. Ce type de moyen formant capteur détecte le véhicule qui se trouve devant le véhicule de l'utilisateur 8, de sorte que la direction de déplacement du véhicule de 30 l'utilisateur 8 peut être déterminée pour permettre l'activation du système de commande automatique de couple. Le moyen formant capteur peut être par exemple un capteur à infrarouge, à ultrasons, un radar, une caméra ou n'importe quel autre dispositif qui détecte le véhicule qui précède et qui le convertit sous la 3040960 7 forme d'un signal, qui est approprié pour générer une sortie représentative de ladite distance Ad. La distance mesurée entre l'avant du véhicule de l'utilisateur 8 et un véhicule qui le précède est comparée dans l'ECU 6 avec une 5 valeur de distance prédéterminée. Une fois qu'un véhicule situé devant est détecté à l'intérieur de la distance prédéterminée, la zone d'un véhicule qui précède 9 détectée par le moyen formant capteur est surveillée par l'ECU 6 qui compare la zone détectée du véhicule qui précède avec une valeur prédéterminée. Par exemple, la valeur 10 prédéterminée pourrait être égale à 30 % de la zone du véhicule qui précède. Par exemple, cette valeur prédéterminée peut être configurée à partir de la taille générale d'un véhicule. En outre, afin d'améliorer le confort et la sécurité du conducteur, un signal de capteur de papillon dans l'ECU 6 et le pourcentage de zone du véhicule qui 15 précède déterminé par le moyen formant capteur 2 sont surveillés de façon continue. Ces fonctions sont utilisées pour déterminer si le conducteur a l'intention de dépasser le véhicule qui le précède. La capture d'une zone du véhicule qui précède supérieure à la valeur prédéterminée valide l'envoi d'un signal de sortie du capteur vers 20 l'ECU 6. La cartographie de moteur 5 installée dans l'ECU 6 fournit le couple disponible à un régime donné du moteur et le couple requis calculé à partir de la demande du conducteur peut être obtenu à partir de la cartographie de moteur. Comme illustré, l'ECU 6 comprend un 25 étage de calcul de couple 2 pour déterminer une valeur de couple réduite pour ralentir le véhicule de l'utilisateur 8 en se basant sur ladite distance Ad et sur la vitesse de rotation du moteur instantanée, quand certaines conditions de fonctionnement du système de commande automatique de couple sont satisfaites. 30 Une étape à vérifier avant l'envoi de la valeur de couple réduite, calculée par l'étage de calcul de couple 2, au système d'injection de carburant 7 est que le véhicule de l'utilisateur 8 ne doit pas approcher de l'état de calage lors de l'application de cette 3040960 8 nouvelle valeur de couple. Cette vérification est effectuée au moyen de la cartographie de moteur 5. Afin de modifier finalement la masse du carburant injecté dans le moteur à combustion interne 4., l'ECU 6 comprend en outre un 5 étage de calcul d'injection de carburant 3., qui correspond au moyen d'application de couple 3 dédié au moteur à combustion interne, approprié pour fonctionner après avoir reçu la valeur de couple réduite de l'étage de calcul de couple 2. Par exemple, la quantité de carburant injecté est calculée à partir de la relation suivante : T w = ace ace f où mf est la masse du carburant injecté, Tice est le couple du moteur, wice est le régime du moteur en tr/min, riice est le rendement thermique du moteur et Hz, est le pouvoir calorifique inférieur. La figure 4 montre un organigramme de commande logique du 15 système de commande automatique de couple. Il est bien entendu que les étapes indiquées dans l'organigramme n'ont pas besoin d'être exécutées dans l'ordre montré ni même de manière consécutive. N'importe quel nombre de conditions mentionnées peuvent être vérifiées simultanément. 20 Une fois que le système de commande automatique de couple a été mis sur MARCHE à l'étape 10, le moyen formant capteur 1 commence à détecter les véhicules devant le véhicule de l'utilisateur 8 (étape 11). L'ECU 6 et ledit moyen formant capteur 1 vérifient à l'étape 12 si le véhicule de l'utilisateur 8 est bien en train de se 25 déplacer vers l'avant. Comme mentionné plus haut, le capteur regardant en avant ne fonctionne que pendant la marche avant du véhicule. Un sélecteur de vitesses mis en marche arrière désactive aussi ce processus, ce qui conduit à l'étape 18. A l'étape 13, le capteur de papillon du véhicule de l'utilisateur 30 8 est surveillé pour vérifier si le conducteur demande une accélération soudaine. Dans ce cas, on suppose que le conducteur a l'intention de doubler le véhicule qui le précède 9. Le système de commande 10 icell lv 3040960 9 automatique de couple est ainsi désactivé afin de suivre l'intention du conducteur. Le moyen formant capteur 1 compare la distance mesurée Ad avec une valeur prédéterminée à l'étape 14 pour déterminer s'il y a un 5 véhicule qui précède à l'intérieur de la distance prédéterminée. Une zone prédéterminée du véhicule qui précède 9 est commandée à l'étape 15 pour s'assurer de la nécessité d'appliquer le couple réduit calculé par ledit moyen de calcul de couple 2 à l'étape 16. Si toutes ces conditions sont remplies, la valeur de couple réduit passe la 10 vérification finale de l'état de calage à l'étape 17 avant l'exécution du calcul d'injection de carburant. On se réfère maintenant aux figures 5a à 5d qui illustrent chacune un exemple de conditions de fonctionnement typiques surveillées par l'ECU 6 pour vérifier si le système de commande 15 automatique de couple doit être rendu actif. Il convient de noter d'abord que le système de commande automatique de couple possède un bouton dédié incorporé au tableau de bord du véhicule de l'utilisateur 8 pour permettre au conducteur de mettre le système de commande automatique de couple sur 20 MARCHE/ARRÊT. Comme indiqué sur la figure 5a, après l'étape de mesure 18 dans laquelle la distance Ad est mesurée par le moyen formant capteur 1 et transmise à l'ECU 6, on vérifie si le bouton de commande est sur ARRÊT. Dans l'affirmative, le signal reçu est désactivé (étape 19) et le système est maintenu inactif (étape 20), ce 25 qui donne une conduite normale (étape 21). Le système reste ainsi inactif même quand toutes les conditions de fonctionnement nécessaires mentionnées précédemment sont valides quand le bouton dédié est dans la position ARRÊT. Ainsi, ceci surpasse toute autre condition qui doit être satisfaite pour mettre le système en marche. 30 En référence à la figure 51), pendant l'étape 19, on vérifie en outre si une zone de pourcentage prédéterminé du véhicule qui précède est détectée. Autrement, on déduit que le conducteur a l'intention de dépasser le véhicule qui le précède, et le système de commande 3040960 10 automatique de couple est maintenu inactif (étape 20). Le couple est ainsi délivré selon les demandes du conducteur (étape 21). La figure 5c montre une situation similaire où le système de commande automatique de couple est inactif puisqu'une demande 5 d'accélération soudaine (un signal de papillon) est détectée en provenance du conducteur, dont on suppose qu'il a l'intention de dépasser un véhicule qui précède 9. Enfin la figure 5d correspond à un état dans lequel tous les critères sont satisfaits. En d'autres termes, quand il a été vérifié que le 10 bouton de commande est sur MARCHE, que le véhicule qui précède se trouve à l'intérieur d'une distance prédéterminée (étape 18) et qu'au moins la zone prédéterminée du véhicule a été détectée (étape 19), le système est rendu actif (étape 20). On vérifie en outre si le véhicule n'est pas en train d'approcher un état de calage (étape 21). Le couple 15 réduit est ensuite délivré en sortie et en conséquence, la quantité de carburant injecté est réduite (étape 22). La figure 6 montre les contours de la consommation spécifique de carburant (BSFC) dans une cartographie de moteur. La courbe A représente la courbe du couple original dans des conditions de 20 fonctionnement normales et la courbe B est la courbe du couple réduit déterminé par le système de commande automatique de couple. Dans la région de fonctionnement C, le système de commande automatique de couple est actif pendant un certain temps et les régimes correspondants du moteur sont de 1000 à 2500 tr/min. 25 Le signal d'entrée provenant du moyen formant capteur 1 aide l'ECU 6 à diminuer la valeur de couple d'un couple de demande courant Tc à un couple réduit Tr. Ainsi, la courbe de couple réduit B s'écarte de la courbe du couple original A. Cette réduction de la valeur du couple conduit à une amélioration de la consommation de 30 carburant, ce qui contribue directement à l'économie de carburant du véhicule. REVENDICATIONS1. Système de commande automatique de couple pour moteur de véhicule, comprenant : un moyen formant capteur (1) pour déterminer une distance (Ad) entre le véhicule (8) d'un utilisateur et au moins un véhicule qui le précède (9), un moyen de calcul de couple (2) pour calculer une valeur de couple basée sur une demande du conducteur et sur la distance déterminée par le moyen formant capteur (1), quand le système de commande automatique de couple est actif ; dans lequel le moyen de calcul de couple (2) est opérationnel quand la distance entre le véhicule de l'utilisateur (8) et le véhicule qui le précède (9) est inférieure à une valeur prédéterminée. 2. Système de commande automatique de couple selon la revendication 1, comprenant en outre un moyen d'application de couple (3) qui comprend un moyen de calcul d'injection de carburant (3ice) pour calculer et appliquer une quantité réduite de carburant injecté pour un moteur à combustion interne. 3. Système de commande automatique de couple selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, comprenant un moyen pour rendre valide la distance mesurée en continu par le moyen formant capteur (1) uniquement quand le capteur (1) capture au moins un pourcentage prédéterminé de la zone du véhicule qui précède. 4. Système de commande automatique de couple selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le moyen de calcul de couple (2) comprend un moyen pour calculer une valeur de couple, qui est inférieure à un couple requis calculé à partir de la demande du conducteur à un régime donné du moteur, pour ralentir le véhicule de l'utilisateur (8) quand le système de commande automatique de couple est actif selon la distance déterminée par ledit moyen formant capteur (1). 5. Système de commande automatique de couple selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant un moyen pour obtenir 3040960 12 le couple requis à partir de la demande du conducteur à un régime donné du moteur à partir d'une cartographie de moteur (5). 6. Système de commande automatique de couple selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel le moyen de calcul de 5 couple (2) est adapté pour calculer une valeur de couple telle que le moteur (4ice) ne cale pas. 7. Système de commande automatique de couple selon la revendication 2, dans lequel le moyen de calcul d'injection de carburant (3ice) comprend un moyen pour déterminer une masse réduite de 10 carburant injecté d'après la distance (Ad) entre le véhicule de l'utilisateur (8) et le véhicule qui le précède (9), le régime instantané du moteur et la valeur de couple calculée par le moyen de calcul de couple (2) quand le système est actif. 8. Système de commande automatique de couple selon l'une 15 quelconque des revendications 1 à 7, comprenant un bouton actionnable manuellement par un utilisateur pour activer ou désactiver le système de commande automatique de couple. 9. Procédé de commande automatique du couple d'un moteur de véhicule, comprenant les étapes suivantes 20 déterminer une distance (Ad) entre le véhicule (8) d'un utilisateur et au moins un véhicule qui le précède (9) ; calculer une valeur de couple d'après un couple requis et la distance déterminée par ledit moyen formant capteur (1) calculer une entrée d'énergie réduite pour un moteur associé (4) 25 en se basant sur le couple délivré par le moyen de calcul de couple (2) et sur l'état instantané du moteur ; dans lequel ladite valeur de couple et ladite entrée d'énergie réduite sont calculées quand la distance entre le véhicule de l'utilisateur (8) et le véhicule qui le précède (9) est inférieure à une valeur 30 prédéterminée. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'entrée d'énergie réduite est une quantité de carburant injecté, le moteur associé (4) est un moteur à combustion interne (4ice) et l'état instantané du moteur est la vitesse de rotation instantanée du moteur. 3040960 13 11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, dans lequel la position (MARCHE/ARRÊT) d'un bouton de commande est surveillée et dans lequel d'autres conditions pour rendre ledit procédé actif sont commandées, le procédé étant rendu inactif quand le bouton de 5 commande est mis sur ARRÊT, même si lesdites autres conditions sont satisfaites. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 â 11, dans lequel la position d'un bouton de commande et la direction de déplacement du véhicule de l'utilisateur sont surveillées et dans lequel 10 la distance (Ad) entre le véhicule de l'utilisateur (8) et au moins un véhicule qui le précède (9), une zone du véhicule qui précède (9) capturée par ledit capteur et le signal provenant du capteur de papillon du véhicule de l'utilisateur (8) sont commandés, le système de commande automatique de couple étant rendu actif pour calculer une 15 valeur de couple seulement si les conditions suivantes sont satisfaites simultanément : - le bouton de commande est mis sur MARCHE ; - le véhicule de l'utilisateur (8) se déplace en avant ; - la distance entre le véhicule de l'utilisateur (8) et un véhicule 20 qui le précède (9) déterminée par ledit moyen formant capteur (1) est inférieure à une valeur prédéterminée ; - la zone du véhicule qui précède capturée par ledit moyen formant capteur (1) dépasse un pourcentage prédéterminé ; et - un signal de demande d'accélération soudaine appliqué au 25 capteur de papillon n'est pas détecté, le système de commande automatique de couple étant rendu inactif si l'une quelconque des conditions ci-dessus n'est pas satisfaite. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel ladite valeur de couple, calculée par ledit nrroyen de calcul 30 de couple (2) quand le système de commande automatique de couple est rendu actif, est commandée pour assurer que le moteur n'est pas en train d'approcher un état de calage avec cette valeur de couple calculée, et si cette condition est satisfaite, ladite valeur de couple calculée est 3040960 14 appliquée pour calculer une quantité d'injection de carburant pour l'amélioration de la consommation de carburant.