Brevet FR3050971A1 — publié le 20171110

PROCEDE DE COMMANDE D'UN COUPLE MOTEUR EN SORTIE D'UN MODE DE FONCTIONNEMENT EN ROUE LIBRE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE [0001] La présente invention se rapporte généralement à un procédé de commande d'un couple moteur permettant de sortir d'un mode de fonctionnement en roue libre d'un véhicule automobile, et plus particulièrement quand la sortie de ce mode de fonctionnement se fait par freinage. [0002] Le mode de fonctionnement en roue libre, également connu sous la dénomination « mode de fonctionnement en régime débrayé » ou « mode de fonctionnement en roue libre » (ou « coasting » en terminologie anglo-saxonne), consiste à ouvrir la chaîne de traction du véhicule lorsque le couple demandé par le conducteur devient faible ou nul. Le moteur est, dans ce cas, désolidarisé des roues du véhicule et peut tourner au ralenti ou s'arrêter. [0003] En situation réelle d'utilisation d'un véhicule, le mode de fonctionnement en roue libre est généralement activé lorsque l'énergie cinétique accumulée par le véhicule est suffisante pour faire avancer ce véhicule à la vitesse voulue par le conducteur. Du fait de son inertie, le véhicule peut, en effet, continuer à rouler sur des routes plates ou peu pentues, sans que le moteur n'ait besoin de fournir un couple moteur aux roues. De même, sur une route descendante, le véhicule peut conserver sa vitesse, voire accélérer, sans besoin de puissance du moteur. Il est également possible d'activer ce mode de fonctionnement avec la fonction d'arrêt et de redémarrage automatiques quand le véhicule automobile en est équipé. [0004] Ainsi, en mode roue libre, le moteur peut tourner au ralenti ou être arrêté, pendant que le véhicule poursuit sa course. A titre d'exemple, lorsque le conducteur anticipe son arrivée sur des obstacles nécessitant une diminution de vitesse, le conducteur relâche plus tôt l'accélérateur et profite de l'énergie cinétique du véhicule pour parcourir en mode roue libre la distance le séparant de l'obstacle. [0005] Le mode de fonctionnement en roue libre représente aujourd'hui une opportunité intéressante de réduction de consommation de carburant pour un véhicule automobile. [0006] Quand le moteur thermique n'est plus lié aux roues, deux options sont envisageables. La première est que le moteur reste au ralenti et la deuxième est que le 3050971 2 moteur soit coupé comme sur un véhicule automobile équipé de la fonction d'arrêt et de redémarrage automatiques du moteur. C'est cette deuxième option qui est l'objet de la présente invention. [0007] Par exemple, un gain de consommation de carburant est apporté quand le 5 conducteur anticipe son arrivée sur des obstacles nécessitant une diminution de vitesse. Le conducteur relâche plus tôt la pédale d'accélérateur et profite de l'inertie du véhicule pour parcourir la distance le séparant de l'obstacle. [0008] La figure 1 représente diverses courbes de vitesse en mètre par seconde à l'approche d'un obstacle censé se situer à 5145m. Chaque courbe de vitesse simule un 10 comportement d'un conducteur respectif. Le premier conducteur n'anticipe pas l'obstacle et réalise un freinage important, sa courbe de vitesse étant la courbe avec des triangles. Le deuxième conducteur anticipe légèrement, lève le pied plus tôt que le premier conducteur mais le frein moteur n'est pas suffisant et il doit freiner légèrement pendant toute la décélération, ce que montre la courbe avec des carrés. 15 [0009] Le troisième conducteur anticipe correctement mais le frein moteur ne lui permet pas de parcourir une distance importante, ce qui est visible à la courbe avec des losanges. Le quatrième conducteur possède un véhicule doté d'un mode de fonctionnement en roue libre activé moteur arrêté. Il peut lever le pied très tôt de l'accélérateur, le moteur étant désaccouplé et ne ralentissant pas le véhicule. Le véhicule parcourt alors une distance 20 importante, ce que montre la courbe avec des points. [0010] Le gain de consommation de carburant étant proportionnel au temps de vitesse stabilisé supprimé, l'apport d'un mode de fonctionnement en roue libre est donc bien visible à la figure 1 [0011] Deux exemples d'utilisation d'un mode de fonctionnement en roue libre moteur 25 arrêté vont être donnés, bien que le fonctionnel d'un tel mode peut légèrement différer d'une application à l'autre. Dans le premier exemple qui est le plus courant, quand le conducteur relâche l'accélérateur et ne touche pas au frein, une unité de contrôle du mode de fonctionnement décide d'activer le mode roue libre. Dans ce cas, la chaîne de traction s'ouvre, le moteur retourne au ralenti pendant 1 ou 2 secondes puis s'arrête. 30 [0012] Quand le conducteur presse un des deux organes de freinage ou d'accélération que sont le frein ou l'accélérateur, l'unité de contrôle du mode demande la sortie du roulage en roue libre. 3050971 3 [0013] Dans le cas d'une accélération, le moteur redémarre, grimpe en régime pour atteindre celui de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. La boîte de vitesses referme la chaîne de traction, pendant que le moteur maintient son régime. Le couple moteur rejoint progressivement la volonté du conducteur. 5 [0014] La gestion de la sortie d'un mode roue libre moteur arrêté doit être rapide pour préserver un bon agrément de conduite, mais elle ne doit pas être consommatrice d'énergie pour ne pas pénaliser le gain en consommation du mode. Surtout les émissions polluantes doivent être maîtrisées pour respecter les normes en vigueur. [0015] Un tel compromis est délicat à trouver, car une relance de régime rapide impose 10 des couples de relance du moteur importants qui peuvent s'avérer néfastes pour la consommation et la pollution. [0016] Quand le conducteur appuie sur l'accélérateur, soit une sortie du mode de fonctionnement roue libre en accélération, cela signifie que le conducteur a besoin d'avoir rapidement du couple positif à la roue. La relance devra être dynamique pour ne pas 15 dégrader l'agrément de conduite. [0017] Quand le conducteur freine, soit une sortie du mode de fonctionnement roue libre en décélération, le conducteur maîtrise la décélération via sa pression de freinage et l'agrément de conduite devient secondaire. La relance de régime pourra être réglée avec un compromis favorisant la consommation et la pollution. 20 [0018] Le mode de fonctionnement en roue libre moteur arrêté revêt tout son intérêt lors de l'approche d'obstacles nécessitant une diminution de vitesse. Ainsi, les sorties de ce mode lors d'un appui sur le frein donc par décélération sont plus nombreuses. Ces sorties en décélération représentent près de 2/3 du total des sorties d'un mode de fonctionnement en roue libre moteur arrêté. Cependant il est possible d'améliorer les bénéfices de telles 25 sorties en décélération. [0019] Par conséquent l'objet de la présente invention pour un véhicule automobile équipé d'un système de mode de fonctionnement en roue libre moteur arrêté est, lors d'une sortie en décélération d'un tel mode de fonctionnement en roue libre moteur arrêté, d'améliorer fortement le coût énergétique et l'impact pollution de la relance de régime 30 moteur et du redémarrage du moteur. [0020] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de commande d'un couple moteur permettant de sortir d'un mode de fonctionnement en roue libre d'un 3050971 4 véhicule automobile pourvu d'un moteur à combustion interne, d'un organe de démarrage du moteur, d'un organe de freinage et d'une unité de contrôle apte à commander un couple moteur pour atteindre un régime moteur cible du véhicule automobile quand la sortie du mode de fonctionnement en roue libre est déclenchée par un actionnement de 5 l'organe de freinage, caractérisé en ce que la sortie du mode de fonctionnement en roue libre s'effectue par entraînement du moteur par l'organe de démarrage sans injection. [0021] L'effet technique est d'obtenir une amélioration du bilan énergétique avec diminution des rejets polluants dans l'atmosphère. Malgré l'entraînement du moteur par l'organe de redémarrage qui représente une dépense d'énergie, le bilan électrique reste 10 positif. L'énergie consommée pour l'entraînement du moteur est largement compensée par l'énergie récupérée lors d'une décélération, même à vitesse faible. [0022] Le mode de fonctionnement en roue libre moteur arrêté se généralise chez les constructeurs automobiles et un tel procédé selon la présente invention trouvera de multiples applications pour une large gamme de véhicules automobiles. 15 [0023] Avantageusement, le couple moteur est maintenu sensiblement constant pendant la sortie du mode de fonctionnement en roue libre. Dans ce mode de fonctionnement le couple moteur compense les pertes par frottement quasiment constantes à ces faibles régimes. [0024] Avantageusement, le couple moteur pendant la sortie du mode de 20 fonctionnement en roue libre est sensiblement égal au couple moteur après redémarrage du moteur. Le moteur est dit alors restant sur ses pertes. [0025] Avantageusement, lors de l'entraînement du moteur par l'organe de démarrage sans injection, le régime du moteur augmente pour atteindre un régime d'un arbre d'entrée d'une boîte de vitesses, la chaîne de traction étant refermée pendant que le moteur 25 maintient son régime. [0026] Avantageusement, après fermeture de la chaîne de traction, celle-ci exerce une action de frein moteur. [0027] L'invention concerne une unité de contrôle d'un mode de fonctionnement en roue libre pour un véhicule automobile pourvu d'un moteur à combustion interne, d'un 30 organe de démarrage du moteur et d'un organe de freinage, l'unité de contrôle étant apte à commander un couple moteur pour atteindre un régime moteur cible du véhicule automobile quand la sortie du mode de fonctionnement en roue libre est déclenchée par 3050971 5 un actionnement de l'organe de freinage, caractérisé en ce qu'elle met en oeuvre un tel procédé de commande, l'unité de contrôle comprenant des moyens de commande de la sortie du mode de fonctionnement en roue libre avec des moyens de commande de l'organe de démarrage pour l'entraînement du moteur à combustion interne sans injection. 5 [0028] L'invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne, un organe d'accélération et un organe de freinage, caractérisé en ce qu'il comprend une telle unité de contrôle. [0029] Avantageusement, le véhicule automobile est un véhicule automobile hybride présentant un moteur électrique. 10 [0030] Avantageusement, le véhicule automobile comprend un système d'arrêt et de redémarrage automatiques du moteur à combustion interne. [0031] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : 15 - la figure 1 montre quatre courbes de vitesse d'un véhicule automobile en fonction d'une distance parcourue pour quatre profils de conducteur différents avec le véhicule d'un des conducteurs équipé d'un système de mode de fonctionnement en roue libre moteur arrêté, - la figure 2 illustre schématiquement deux courbes en fonction du temps du 20 régime moteur et du couple moteur, lors d'une sortie du mode de fonctionnement en roue libre moteur arrêté par décélération, la courbe du couple moteur selon l'état de la technique et selon la présente invention étant simultanément montrées à cette figure en sortie du mode de fonctionnement. [0032] Il est à garder à l'esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont 25 pas limitatives de l'invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention. [0033] A la figure 2, il est montré différentes phases successives correspondant à un mode de fonctionnement en roue libre moteur arrêté, finissant par une sortie du mode lors d'une décélération, cette sortie différenciant le mode de réalisation de l'invention du mode 30 de réalisation selon l'état de la technique. La courbe du haut de la figure 2 est le couple moteur CM et la courbe du bas est le régime moteur RM en fonction du temps. 3050971 6 [0034] A cette figure 2, la courbe relative au couple moteur CM est montrée avec des carrés tandis qu'une partie en dérivation 9 est montrée avec des cercles, cette partie étant en dérivation d'une partie 9a de la courbe avec des carrés. La courbe du couple moteur CM avec carrés est celle obtenue lors d'une mise en oeuvre d'un procédé selon l'état de la 5 technique. La partie en dérivation 9 référencée avec des cercles correspond à la mise en oeuvre de la présente invention tandis que la partie 9a correspond à l'état de la technique. Cependant avant et après cette partie en dérivation 9, la courbe relative au couple moteur CM selon la présente invention est confondue avec la courbe selon l'état de la technique. Dans ce qui suit, le couple moteur CM est résultant des frottements et il n'est pas piloté 10 dans ces phases. On peut le considérer quasi-constant pour des faibles régimes. [0035] Il est procédé tout d'abord en début de mode à l'activation 1 du mode de fonctionnement en roue libre du véhicule automobile, lorsque le conducteur relâche l'accélérateur et n'actionne pas le frein, c'est-à-dire, en sortie d'une phase d'accélération. [0036] A l'entrée 2 en ce mode de fonctionnement, il est effectué une ouverture de la 15 chaîne de traction en commandant le débrayage du moteur dont le régime moteur RM est aussitôt réduit comme il peut être vu à la courbe du bas. [0037] Il est ensuite procédé au maintien 3 du régime moteur RM au ralenti ou en alternative à l'annulation de ce régime moteur, en lui faisant présenter un palier auquel correspond un couple moteur CM nul. Un arrêt 4 du moteur suit ce régime RM au ralenti 20 avec une diminution progressive du régime moteur RM. [0038] Au point 5, il est procédé à la sortie du mode de fonctionnement en roue libre moteur arrêté. Dans le cadre de l'invention, cette sortie est déclenchée par l'appui du conducteur sur la pédale de frein du véhicule en tant qu'organe de freinage. Il est cependant possible, pour un mode de fonctionnement en roue libre n'entrant pas dans le 25 cadre de l'invention, que cette sortie se fasse par action du conducteur sur la pédale d'accélérateur en tant qu'organe d'accélération. [0039] Dans le procédé de commande d'un couple moteur CM permettant de sortir d'un mode de fonctionnement en roue libre selon l'état de la technique, montré par la partie de courbe référencée 9a avec des carrés après la sortie 5, II est alors procédé au 30 redémarrage du moteur 6, à une relance du régime 7 puis à la fermeture 8 de la chaîne de traction, le régime moteur RM étant maintenu constant lors de cette fermeture 8. 3050971 7 [0040] En effet, la sortie 5 du mode de fonctionnement en roue libre moteur arrêté implique une relance 7 du régime moteur RM afin qu'il atteigne un régime moteur cible. Ce régime moteur RM cible est celui de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses et peut être différent de celui à l'activation 1 du mode de fonctionnement en roue libre. Une fois le 5 régime moteur RM cible atteint, il est procédé à la fermeture 8 de la chaîne de traction pendant que le moteur maintient constant son régime RM. [0041] Comme, dans le cadre de l'invention, la sortie 5 du mode de fonctionnement en roue libre est déclenchée par l'appui sur la pédale de frein en tant qu'organe de freinage, une réduction du couple moteur CM est requise. Après fermeture 8 de la chaîne de 10 traction, comme cette fermeture 8 de la chaîne de traction se fait en décélération, le régime moteur baisse après cette fermeture 8, la chaîne de traction faisant frein moteur. Le couple moteur CM reste sensiblement constant et est référencé par 10 à cette figure 2. [0042] Ceci vaut pour l'exemple montré car réalisé sur du plat, mais si la fermeture se fait sur une descente, le régime pourra augmenter après l'étape 8. 15 [0043] Le mode de fonctionnement en roue libre moteur arrêté ne va pas sans imperfections, particulièrement en ce qui concerne la sortie du mode de fonctionnement en roue libre. En effet, un redémarrage et une relance de régime moteur ont un coût carburant, estimé à 4 secondes de ralenti. De plus, ces combustions avec une grosse dynamique de régime et de couple, sont génératrices d'émission de polluants. 20 [0044] Ainsi, en considérant ce qui a été précédemment énoncé, dans une sortie du mode de fonctionnement roue libre moteur arrêté avec décélération, l'état de l'art actuel demande un redémarrage moteur, puis une relance de régime moteur, pour, quand la chaîne de traction est fermée, repasser en coupure d'injection. Donc le moteur est redémarré pour fournir du couple pendant moins d'une seconde. 25 [0045] Conformément à la présente invention, comme il est montré à la figure 2 par la partie de courbe référencée 9 et présentant des cercles, cette courbe débutant après la sortie 5 du mode de fonctionnement roue libre moteur arrêté, il est proposé un procédé de commande d'un couple moteur CM permettant de sortir d'un mode de fonctionnement en roue libre d'un véhicule automobile pourvu d'un moteur à combustion interne. 30 [0046] Le véhicule comprend un organe de démarrage du moteur, un organe de freinage et une unité de contrôle apte à commander un couple moteur CM pour atteindre un régime moteur RM cible du véhicule automobile quand la sortie 5 du mode de fonctionnement en 3050971 8 roue libre est déclenchée par un actionnement de l'organe de freinage. La sortie 5 du mode de fonctionnement en roue libre s'effectue par entraînement du moteur par l'organe de démarrage sans injection de carburant. [0047] Pendant toute la phase transitoire, le moteur reste sur ses pertes car aucune 5 injection n'est réalisée. L'organe de redémarrage réalise à lui seul toute la synchronisation. Cet organe de démarrage doit être suffisamment puissant pour entraîner le moteur. Par exemple, avec une machine de type semi-hybride, la puissance de la machine est suffisante pour garantir la même dynamique de régime qu'avant. [0048] Un véhicule semi-hybride est aussi connu sous la dénomination anglaise de mild- 10 hybrid et est un véhicule équipé d'un moteur thermique et d'un moteur électrique de faible puissance. Ce véhicule est aussi doté d'un système de récupération d'énergie cinétique, par exemple au freinage ou lors d'une descente, le moteur électrique fonctionnant alors en générateur. Cette énergie récupérée apporte un complément de puissance à bas régime ou lors d'une phase de forte accélération. 15 [0049] Pour le procédé selon l'invention, malgré l'entraînement du moteur par l'organe de redémarrage, le bilan électrique reste bon. L'énergie consommée pour amener un moteur essence moyen de gamme à 1.600 tours par minute est de 5 ou 6 KJoules. La puissance récupérable lors d'une décélération à 1m/s2, ce qui correspond à 36 Km/h sur un véhicule moyen est de 7 KWatt. Donc l'énergie consommée pendant la sortie 5 du 20 mode de fonctionnement en roue libre moteur arrêté sera récupérée dès la seconde suivante. [0050] Comme il est visible à la figure 2, le couple moteur CM peut être maintenu sensiblement constant pendant la sortie 5 du mode de fonctionnement en roue libre. Le couple moteur CM pendant la sortie 5 du mode de fonctionnement en roue libre est 25 sensiblement égal au couple moteur CM après redémarrage du moteur. [0051] Lors de l'entraînement du moteur par l'organe de démarrage sans injection préalablement à la fermeture de la chaîne de traction, le régime du moteur peut augmenter pour atteindre un régime d'un arbre d'entrée d'une boîte de vitesses. Il est procédé à la fermeture 8 de la chaîne de traction pendant que le moteur maintient son régime. 30 [0052] La présente invention concerne aussi une unité de contrôle d'un mode de fonctionnement en roue libre pour un véhicule automobile pourvu d'un moteur à combustion interne, d'un organe de démarrage du moteur et d'un organe de freinage. 3050971 9 L'unité de contrôle est apte à commander un couple moteur CM pour atteindre un régime moteur RM cible du véhicule automobile quand la sortie 5 du mode de fonctionnement en roue libre est déclenchée par un actionnement de l'organe de freinage. [0053] Une telle unité de contrôle met en oeuvre un tel procédé de commande en 5 comprenant des moyens de commande de la sortie 5 du mode de fonctionnement en roue libre avec des moyens de commande de l'organe de démarrage pour l'entraînement du moteur à combustion interne sans injection. [0054] L'invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne, un organe d'accélération et un organe de freinage caractérisé en ce 10 qu'il comprend une telle unité de contrôle. [0055] Comme précédemment mentionné, le véhicule automobile peut être un véhicule automobile hybride présentant un moteur électrique, avantageusement un véhicule semihydride. Le véhicule automobile, hybride ou non, peut comprendre un système d'arrêt et de redémarrage automatiques du moteur à combustion interne. 15 [0056] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'a titre d'exemples. REVENDICATIONS: 1. Procédé de commande d'un couple moteur (CM) permettant de sortir d'un mode de fonctionnement en roue libre d'un véhicule automobile pourvu d'un moteur à combustion interne, d'un organe de démarrage du moteur, d'un organe de freinage et d'une unité de contrôle apte à commander un couple moteur (CM) pour atteindre un régime moteur (RM) cible du véhicule automobile quand la sortie (5) du mode de fonctionnement en roue libre est déclenchée par un actionnement de l'organe de freinage, caractérisé en ce que la sortie (5) du mode de fonctionnement en roue libre s'effectue par entraînement du moteur par l'organe de démarrage sans injection. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le couple moteur (CM) est maintenu sensiblement constant pendant la sortie (5) du mode de fonctionnement en roue libre. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le couple moteur (CM) pendant la sortie (5) du mode de fonctionnement en roue libre est sensiblement égal au couple moteur (CM) après redémarrage du moteur. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lors de l'entraînement du moteur par l'organe de démarrage sans injection, le régime du moteur augmente pour atteindre un régime d'un arbre d'entrée d'une boîte de vitesses, la chaîne de traction étant refermée (8) pendant que le moteur maintient son régime. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel, après fermeture (8) de la chaîne de traction, celle-ci exerce une action de frein moteur. 6. Unité de contrôle d'un mode de fonctionnement en roue libre pour un véhicule automobile pourvu d'un moteur à combustion interne, d'un organe de démarrage du moteur et d'un organe de freinage, l'unité de contrôle étant apte à commander un couple moteur (CM) pour atteindre un régime moteur (RM) cible du véhicule automobile quand la sortie (5) du mode de fonctionnement en roue libre est déclenchée par un actionnement de l'organe de freinage, caractérisé en ce qu'elle met en oeuvre le procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, l'unité de contrôle comprenant des moyens de commande de la sortie (5) du mode de fonctionnement en roue libre avec des moyens de commande de l'organe de démarrage pour l'entraînement du moteur à combustion interne sans injection. 3050971 11 7. Véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne, un organe d'accélération et un organe de freinage caractérisé en ce qu'il comprend une unité de contrôle selon la revendication 6. 8. Véhicule automobile selon la revendication 7, lequel est un véhicule automobile 5 hybride présentant un moteur électrique. 9. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, lequel comprend un système d'arrêt et de redémarrage automatiques du moteur à combustion interne. 10