Brevet FR3056645A1 — publié le 20180330

PROCEDE DE COMMANDE DE L'ALIMENTATION EN GAZ D'ADMISSION ET EN CARBURANT D'UN MOTEUR THERMIQUE DE VEHICULE AUTOMOBILE A BOITE DE VITESSES MANUELLE L'invention concerne un procédé de commande de l'alimentation en gaz d'admission et en carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile à boîte de vitesses manuelle. L'invention concerne plus particulièrement les moteurs thermiques équipés d'un boîtier papillon des gaz d'admission, tels que les moteurs à essence. Habituellement, quand un véhicule de ce type est dans une descente, le conducteur peut lever complètement le pied de la pédale d'accélération s'il souhaite obtenir du « frein moteur ». En situation de lever de pied complet, le calculateur du moteur provoque généralement la coupure d'injection de carburant et la fermeture complète du boîtier- papillon. Le moteur dissipe alors de l'énergie par ses pertes par pompage. Dans un autre cas de figure où, au contraire, le conducteur ne veut pas freiner mais emmener le véhicule aussi loin que possible, Il peut débrayer la boîte de vitesses, le moteur se met alors au ralenti (si la pédale d'accélération est levée) et il consomme une petite quantité de carburant puisque l'injection de carburant n'est pas coupée. Cette petite quantité de carburant est minimale dans le cas où la pédale d'accélération est complètement levée, mais augmente si la pédale est légèrement enfoncée, bien que cela ne présente aucun intérêt pour l'entraînement du véhicule puisque la boîte de vitesses est débrayée. En d'autres termes, classiquement, dans une position de lever de pied complet de la pédale d'accélération (enfoncement nul), l'injection de carburant est coupée et le boîtier papillon est fermé (débit des gaz d'admission nul). Puis, dès que la pédale d'accélération est enfoncée, l'injection de carburant est immédiatement active et le boîtier papillon commence à s'ouvrir, entraînant le problème de consommation indiqué. Il existe donc un besoin pour diminuer la consommation de carburant d'un véhicule équipé d'un moteur thermique et d'une boîte de vitesses manuelle. A cet effet, l'objet de l'invention concerne un procédé de commande de l'alimentation en gaz d'admission et en carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile à boîte de vitesses manuelle, 3056645 2 dans lequel le débit des gaz d'admission et le débit de carburant injectés dans le moteur sont fonctions de l'enfoncement d'une pédale d'accélération, le débit des gaz d'admission étant minimal et le débit de carburant étant nul lorsque la pédale d'accélération est dans une 5 position d'enfoncement nul, et lesdits débits des gaz et de carburant étant maximaux lorsque la pédale d'accélération est dans une position d'enfoncement maximal. Selon l'invention, le procédé de commande est caractérisé en ce que : 10 le débit des gaz d'admission est maximal et le débit de carburant est nul dans une plage d'enfoncement prédéterminée de la pédale d'accélération, cette plage d'enfoncement prédéterminée présentant une limite inférieure proche de la position d'enfoncement nul et une limite supérieure inférieure à la position d'enfoncement maximal. 15 La commande particulière des débits des gaz d'admission et de carburant dans cette plage particulière de l'enfoncement de la pédale d'accélération permet de réduire la consommation en carburant du véhicule, notamment en descente ou lorsque la boîte de vitesses est débrayée. 20 En dehors de cette plage d'enfoncement prédéterminée, les débits des gaz d'admission et de carburant peuvent être des fonctions croissantes prédéterminées de l'enfoncement de la pédale d'accélération, par exemple les fonctions habituellement utilisées pour commander les débits. 25 Avantageusement, la plage d'enfoncement prédéterminée de la pédale d'accélération peut débuter dès que la pédale d'accélération passe d'une position d'enfoncement nul (pédale complètement lâchée par le conducteur) à une position d'enfoncement non nul définissant ladite limite inférieure. L'économie de carburant est ainsi réalisée alors 30 que la pédale d'accélération est à peine enfoncée, cet enfoncement résultant par exemple du maintien du pied sur la pédale alors qu'il n'est pas nécessaire d'appuyer sur celle-ci, en descente ou lorsque la boîte de vitesses est débrayée. Lorsque l'enfoncement de la pédale d'accélération est dans la plage d'enfoncement prédéterminée et atteint la limite supérieure de celle-ci, le débit de carburant peut passer instantanément d'une valeur 3056645 3 nulle à une valeur non nulle prédéterminée, inférieure au débit de carburant maximal. En variante, le débit de carburant peut passer d'une valeur nulle à une valeur non nulle prédéterminée, inférieure au débit de carburant 5 maximal, en un temps prédéterminé non nul, autrement dit, progressivement. Ce temps prédéterminé est par exemple de 10 à 20 millisecondes. La valeur non nulle prédéterminée du débit de carburant peut par exemple être située sur une courbe croissante usuelle du débit de 10 carburant en fonction de l'enfoncement de la pédale. Lorsque l'enfoncement de la pédale d'accélération est hors de la plage d'enfoncement prédéterminée et atteint la limite inférieure de celle-ci, le débit des gaz d'admission peut passer instantanément d'une valeur minimale au débit des gaz d'admission maximal. 15 De manière similaire, lorsque l'enfoncement de la pédale d'accélération est dans la plage d'enfoncement prédéterminée et atteint la limite supérieure de celle-ci, le débit des gaz d'admission peut passer instantanément du débit des gaz d'admission maximal à une valeur non nulle prédéterminée, inférieure au débit des gaz d'admission maximal. 20 En variante, le changement de valeur du débit des gaz d'admission peut être progressif, et être réalisé en un temps prédéterminé non nul, par exemple de 10 à 20 millisecondes. La valeur non nulle prédéterminée du débit des gaz d'admission peut par exemple être située sur une courbe croissante usuelle du débit 25 des gaz d'admission en fonction de l'enfoncement de la pédale. La limite supérieure de la plage d'enfoncement prédéterminée peut correspondre à un enfoncement de la pédale d'accélération représentant de 4 à 6% d'une valeur d'enfoncement maximale de la pédale d'accélération. 30 Le débit de gaz d'admission peut être avantageusement contrôlé par un boîtier papillon. Le débit minimal des gaz d'admission correspond à la fermeture complète dudit boîtier papillon. De manière usuelle, le débit de carburant peut être contrôlé au moyen d'un dispositif d'injection. 35 Il est en outre proposé un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions pour effectuer le procédé décrit ci-dessus lorsque ce programme est exécuté par un processeur. 3056645 4 Le procédé de commande décrit ci-dessus peut ainsi être mis en oeuvre par des moyens numériques de traitement, par exemple un microprocesseur, un microcontrôleur ou autre. Il est en outre proposé un dispositif de commande pour un 5 véhicule automobile à moteur thermique à boîte de vitesses manuelle alimenté en gaz d'admission et carburant, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens matériels et/ou logiciels pour la mise en oeuvre du procédé de commande selon l'invention. Ces moyens matériels peuvent comprendre notamment des dispositifs de 10 régulation du débit en gaz d'admission et en carburant du moteur et des moyens numériques de traitement (calculateur). Il est en outre proposé un véhicule automobile à moteur thermique à boîte de vitesses manuelle comprenant un moteur thermique et un dispositif de commande tel que décrit ci-dessus. 15 L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels : la figure 1 représente symboliquement un véhicule équipé d'un moteur thermique et d'une pédale d'accélération ; la figure 2 une courbe schématique typique de l'état de la 20 technique représentant le pourcentage d'ouverture du boîtier papillon en fonction du pourcentage d'enfoncement de la pédale d'accélération ; la figure 3 est une courbe schématique typique de l'état de la technique représentant le débit de carburant injecté dans le moteur en fonction du pourcentage d'enfoncement de la pédale d'accélération ; 25 la figure 4 est une courbe schématique selon un mode de réalisation de l'invention, représentant le pourcentage d'ouverture du boîtier papillon en fonction du pourcentage d'enfoncement de la pédale d'accélération ; la figure 5 est une courbe schématique selon un mode de 30 réalisation de l'invention, représentant le débit de carburant injecté dans le moteur en fonction du pourcentage d'enfoncement de la pédale d'accélération ; la figure 6 est une courbe schématique selon un autre mode de réalisation de l'invention, représentant le débit de carburant injecté 35 dans le moteur en fonction du pourcentage d'enfoncement de la pédale d'accélération. 3056645 5 La figure 1 représente schématiquement un véhicule 1 comprenant un moteur thermique 2 à boîte de vitesses manuelle. Une conduite 3 d'alimentation en gaz d'admission (généralement de l'air) et une conduite 4 d'alimentation en carburant permettent d'alimenter ce 5 moteur thermique 2 en gaz d'admission et carburant respectivement. Chacune de ces conduites 3, 4 est équipée d'un dispositif de régulation de débit 5, 6 respectivement, tels qu'un boîtier papillon (pour les gaz d'admission) et une valve pour le carburant. Ces dispositifs de régulation de débit 5, 6 sont commandés par un module électronique de 10 commande 7 via des lignes 8, 9, respectivement. Ce module électronique de commande 7 est conçu pour assurer le contrôle moteur. Le contrôle moteur permet d'interpréter la volonté du conducteur, se traduisant classiquement par la position d'un organe de commande d'accélérateur et/ou de frein, notamment une pédale, en consignes de 15 couple. Ce module électronique de commande 7 peut être un processeur de type microprocesseur, microcontrôleur ou autre. Le module électronique de commande 7 reçoit notamment via une ligne 11 des informations sur l'enfoncement d'une pédale d'accélération 12, par exemple transmises par un capteur (non représenté). Le module 20 électronique de commande 7 et les dispositifs de régulation de débit 5, 6 font partie d'un dispositif de commande 10 permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le dispositif de commande 10 peut également comporter une ou plusieurs mémoires pour stocker les fonctions décrites ci-après ainsi que les valeurs limites de la plage 25 prédéterminée d'enfoncement de la pédale et les valeurs prédéterminées mentionnées. Les figures 2 et 3 sont des représentations de courbes types de l'état de la technique qui représentent respectivement le pourcentage d'ouverture du boîtier papillon en fonction du pourcentage 30 d'enfoncement de la pédale d'accélération et le débit de carburant (Q.b) en fonction de l'enfoncement de la pédale d'accélération, ici exprimé en pourcentage, 0% correspondant à un enfoncement nul et 100% à un enfoncement maximal de la pédale d'accélération. On remarque que l'ouverture du boîtier papillon, sensiblement 35 proportionnelle au débit des gaz d'admission, et le débit de carburant sont des fonctions croissantes de l'enfoncement de la pédale d'accélération. Le débit de carburant varie ainsi progressivement d'une 3056645 6 valeur nulle à une valeur maximale (Q.). Le débit des gaz d'admission varie ainsi également progressivement d'une valeur minimale, mais néanmoins non nulle pour éviter qu'une trop forte dépression s'installe dans les chambres de combustion du moteur, jusqu'à une valeur 5 maximale. Le débit maximal des gaz correspond à 100% d'ouverture du boîtier papillon. Le débit minimal des gaz correspond à 0% d'ouverture du boîtier papillon. Ce débit minimal circule en général dans une conduite de dérivation du volet principal du boîtier papillon dont le passage est dégagé grâce à un moteur pas à pas en cas de fermeture 10 complète du volet principal. De telles courbes sont habituellement utilisées lors de la commande de l'alimentation en gaz d'admission et en carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile à boîte de vitesses manuelle. Ces fonctions sont prédéterminées et établies généralement pour un 15 fonctionnement optimal du moteur thermique. On note que dès que la pédale est enfoncée, du carburant et des gaz d'admission sont injectés dans le moteur, le débit des gaz d'admission étant alors supérieur au débit minimal des gaz. Les figures 4 et 5 représentent respectivement le degré 20 d'ouverture du boîtier papillon et le débit de carburant injecté dans le moteur en fonction d'un pourcentage d'enfoncement de la pédale d'accélérateur, selon un mode de réalisation de l'invention. Sur ces figures, les courbes en traits pointillés représentent les courbes de l'état de la technique représentées figures 2 et 3. 25 Dans le mode de réalisation représenté, pour 0% d'enfoncement de la pédale d'accélération (enfoncement nul), le boîtier papillon est complètement fermé (fig.4), de façon à pouvoir disposer du frein moteur lorsqu'on relâche complètement la pédale d'accélération. Le débit de carburant (Q.b) est alors nul, et le débit des gaz est minimal. 30 Il y ensuite une transition brutale : au moindre touché de la pédale d'accélération par le conducteur, pour un enfoncement non nul de la pédale définissant une limite inférieure Lmf, l'ouverture du boîtier papillon passe de 0% à 100%, autrement dit on passe d'un débit des gaz d'admission minimal (fermeture complète du volet du boîtier 35 papillon) à un débit des gaz d'admission maximal (ouverture complète). Cela ne présente aucun inconvénient : comme il n'y a par ailleurs pas 3056645 7 d'injection de carburant (voir figure 5), aucun couple moteur n'est produit (à l'exception du gain des pertes par pompage). Lorsqu'une limite supérieure Lsup est atteinte, par exemple en un point correspondant à environ 5 % d'enfoncement de la pédale 5 d'accélération, on observe une nouvelle transition brutale de l'ouverture du boîtier papillon qui passe de 100% (débit des gaz d'admission maximal) à X% (ouverture partielle), cette valeur X% correspond par exemple à la valeur observée pour le même enfoncement partiel d'une pédale selon l'état de la technique (voir figure 1). La valeur X% est donc 10 prédéterminée. Elle peut être choisie en fonction du type de moteur et de véhicule. La plage d'enfoncement de la pédale d'accélération [Lmf ; Lsup] est choisie de manière à réduire la consommation de carburant à faible enfoncement de la pédale d'accélération, dans des cas particuliers tels 15 qu'en descente ou lorsque la boîte de vitesses est débrayée. Quant à l'injection de carburant (fig.5), contrairement à l'état de la technique, elle reste nulle sur toute la plage d'enfoncement prédéterminée [Linf ; Lsup] de la pédale de la fig.4 sur laquelle le boîtier papillon est complètement ouvert. Lorsque la limite supérieure Lsup est 20 atteinte, le débit de carburant varie brusquement pour atteindre une valeur Q. prédéterminée, située ici sur la courbe de l'état de la technique. Tel que représenté sur la figure 6, on peut aussi prévoir, à la sortie de la plage d'enfoncement [Lmf ; Lsup] , de retarder très légèrement 25 le réattelage (phase où on relance l'injection de carburant) comme pour un réattelage classique : c'est-à-dire qu'on injecte progressivement le carburant, le débit passant de 0 à une valeur Qy prédéterminée au bout d'une temporisation donnée. REVENDICATIONS1. Procédé de commande de l'alimentation en gaz d'admission et en carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile à boîte de vitesses manuelle, dans lequel le débit des gaz d'admission et le débit de carburant injectés dans le moteur sont fonctions de l'enfoncement d'une pédale d'accélération, le débit des gaz d'admission étant minimal et le débit de carburant étant nul lorsque la pédale d'accélération est dans une position d'enfoncement nul, et lesdits débits des gaz et de carburant étant maximaux lorsque la pédale d'accélération est dans une position d'enfoncement maximal, ledit procédé de commande étant caractérisé en ce que : le débit des gaz d'admission est maximal et le débit de carburant est nul dans une plage d'enfoncement prédéterminée de la pédale d'accélération, cette plage d'enfoncement prédéterminée présentant une limite inférieure (I,',f) proche de la position d'enfoncement nul et une limite supérieure (Lsup) inférieure à la position d'enfoncement maximal. 2. Procédé de commande selon la revendication 1, dans lequel la plage d'enfoncement prédéterminée de la pédale d'accélération débute dès que la pédale d'accélération passe d'une position d'enfoncement nul à une position d'enfoncement non nul définissant ladite limite inférieure. 3. Procédé de commande selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, lorsque l'enfoncement de la pédale d'accélération est dans la plage d'enfoncement prédéterminée et atteint la limite supérieure de celle-ci, le débit de carburant passe instantanément d'une valeur nulle à une valeur non nulle prédéterminée, inférieure au débit de carburant maximal. 4. Procédé de commande selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, lorsque l'enfoncement de la pédale d'accélération est dans la plage d'enfoncement prédéterminée et atteint la limite supérieure de celle-ci, le débit de carburant passe d'une valeur nulle à une valeur non nulle prédéterminée, inférieure au débit de carburant maximal, en un temps prédéterminé non nul. 5. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel, lorsque l'enfoncement de la pédale d'accélération est hors de la plage d'enfoncement prédéterminée et 3056645 9 atteint la limite inférieure de celle-ci, le débit des gaz d'admission passe instantanément d'une valeur minimale au débit des gaz d'admission maximal. 6. Procédé de commande selon l'une quelconque des 5 revendications 1 à 5, dans lequel, lorsque l'enfoncement de la pédale d'accélération est dans la plage d'enfoncement prédéterminée et atteint la limite supérieure de celle-ci, le débit des gaz d'admission passe instantanément du débit des gaz d'admission maximal à une valeur non nulle prédéterminée, inférieure au débit des gaz d'admission maximal. 10 7. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la limite supérieure de la plage d'enfoncement prédéterminée correspond à un enfoncement de la pédale d'accélération représentant de 4 à 6% d'une valeur d'enfoncement maximale de la pédale d'accélération. 15 8. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le débit de gaz d'admission est contrôlé par un boîtier papillon. 9. Dispositif de commande (10) pour un véhicule automobile (1) à moteur thermique à boîte de vitesses manuelle (2) alimenté en gaz 20 d'admission et carburant, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens matériels et/ou logiciels (5, 6, 7) pour la mise en oeuvre du procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Véhicule automobile (1) comprenant un moteur thermique à 25 boîte de vitesses manuelle (2) alimenté en gaz d'admission et carburant et un dispositif de commande (10) selon la revendication 9.