Brevet FR3081938A1 — publié le 20191206

PROCEDE DE CONTROLE DE L'AUTORISATION DE L'ARRET AUTOMATIQUE D'UN MOTEUR DE VEHICULE [1] L'invention concerne, de façon générale, le domaine des véhicules à moteur thermique équipés d'une fonction d'arrêt et de redémarrage automatique. [2] L'invention porte plus particulièrement sur un procédé de contrôle d'autorisation d'un dispositif d'arrêt dans un système de type Stop and Start, c'est-à-dire un système de mise en veille d'un moteur d'un véhicule automobile consistant en un dispositif d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur d'un véhicule afin d'économiser le carburant et de réduire la pollution essentiellement dans les embouteillages et les feux rouges. [3] Pour le conducteur et les passagers du véhicule, cet arrêt du moteur doit être perçu rapidement et ne doit pas impliquer des vibrations désagréables. Autrement dit, la prestation vibratoire doit être satisfaisante. [4] Dans l'état de la technique, parmi les différentes conditions dans lesquelles un moteur thermique peut autoriser un arrêt en mode Stop and Start, aucune ne fait état de la prestation vibratoire. [5] En pratique, lorsque l'arrêt en mode Stop and Start est demandé, le papillon - clapet mobile permettant d'accroître plus ou moins le débit d'air dans le collecteur d'admission d'air - est fermé, l'injection - permettant d'envoyer du carburant dans le moteur - est coupée et l'allumage - permettant d'enflammer le mélange carburant / comburant dans la chambre de combustion - est arrêté. Comme cela est connu, le collecteur d'admission d'air a pour but de ramener l'air extérieur vers le moteur. [6] Le calculateur moteur est un calculateur configuré pour piloter et contrôler des fonctions du moteur dans un véhicule. Parmi les fonctions de commande du calculateur moteur, l'une d'elles détermine les conditions dans lesquelles le moteur thermique peut autoriser un arrêt en mode Stop and Start. Ainsi, selon cette fonction, une interdiction d'arrêt peut être imposée pour des questions de protection de composants et de réalisation d'apprentissages. Grâce à des informations communiquées par des capteurs, le calculateur détermine en permanence les besoins du moteur, il affine la gestion du moteur et transmet les informations à un superviseur en mode Stop and Start, ce dernier empêche alors la consigne d'arrêt si un besoin moteur l'interdit. 2 [7] Cependant, parmi les différentes conditions dans lesquelles le moteur thermique autorise un arrêt en mode Stop and Start, il n'est pas tenu compte, dans les solutions appartenant à l'état de l'art, de la prestation vibratoire, c'est-à-dire qu'aucune de ces solutions connues n'indique que l'arrêt doit être interdit lorsque les critères de prestation 5 vibratoire ne peuvent être respectés. Autrement dit, il n'est pas prévu, dans l'état de l'art, qu'un arrêt du moteur puisse être inhibé lorsqu'il est susceptible de générer des vibrations portant atteinte au confort des occupants du véhicule. [8] Actuellement, des demandes d'arrêt en mode Stop and Start conduisant à un inconfort vibratoire des occupants d'un véhicule sont donc acceptées. 10 [009] L'acyclisme peut être défini comme la non-uniformité de rotation de l'arbre du moteur pendant un cycle de fonctionnement. L'étude de ce phénomène dans les moteurs thermiques alternatifs à combustion interne consiste, d'une part, à analyser les phénomènes et les mécanismes qui génèrent ou résultent de la rotation non uniforme de l'arbre du moteur, d'autre part à étudier les moyens destinés à limiter ses effets. 15 [0010] L'analyse et la réduction des phénomènes de bruit et de vibration sont aujourd'hui des préoccupations essentielles et il est important de réduire autant que possible les sources d'excitation. [0011] Au cours de l'arrêt d'un moteur en mode Stop and Start, selon le niveau de pression dans le collecteur d'admission lors de la demande d'arrêt, le niveau d'acyclismes du moteur 20 dans la zone de perception de l'arrêt est plus ou moins important. [0012] Dans l'état de l'art, il existe des systèmes visant à inhiber l'arrêt automatique en fonction de certains paramètres. [0013] Par exemple, il est connu un système comprenant : un premier module configuré pour déterminer au moins l'une des positions d'un véhicule, un niveau d'élévation du 25 véhicule et une pente de la route à la position du véhicule, un deuxième module configuré pour inhiber l'arrêt automatique d'un moteur, comprenant la génération d'un signal de démarrage / arrêt basé sur la position du véhicule, le niveau d'élévation du véhicule et la pente, à la position du véhicule, un module de commande d'actionneur configuré pour empêcher l'arrêt automatique en ajustant au moins un paramètre parmi un paramètre 30 d'étincelle, un paramètre de carburant et un paramètre de débit d'air du moteur basé sur le signal de démarrage / arrêt. 3 [0014] D'autres paramètres permettant également, selon l'état de l'art, d'empêcher l'arrêt automatique sont par exemple l'activation d'un système de climatisation ou d'un système d'info-divertissement. [0015] On connaît par le document DE102011115669A1 un système d'arrêt et de 5 redémarrage automatique pour arrêter le moteur en fonction de variables d'état du moteur à combustion afin de déterminer si un arrêt automatique du moteur est possible. [0016] Cependant, ce système d'arrêt et de redémarrage automatique connu peut engendrer des arrêts inconfortables. [0017] En effet, l'arrêt est autorisé à n'importe quelle pression dans le collecteur 10 d'admission d'air ; ladite pression pouvant beaucoup varier, des arrêts inconfortables sont alors engendrés de manière ponctuelle, ce qui s'avère particulièrement désagréable pour les occupants du véhicule. Ce caractère ponctuel est lié à la variabilité du couple pression dans le collecteur d'admission d'air / pertes du moteur, provenant des conditions de roulage du véhicule précédant chaque arrêt. 15 [0018] Par ailleurs, comme cela est connu, les pertes dans un moteur thermique sont dues en grande partie aux pertes irréductibles liées au cycle thermodynamique, toute la chaleur fournie ne pouvant être récupérée mécaniquement, la part restant se perdant dans les gaz d'échappement. Les pertes dans un moteur sont également dues aux pertes liées au refroidissement du moteur, nécessaire pour le maintenir à une température que peuvent 20 supporter tous ses composants, aux pertes par frottement, par exemple dans la transmission, des pistons dans les cylindres, dans l'embiellage et sur l'axe du vilebrequin, au niveau de la distribution, des gaz à l'admission et à l'échappement, aux besoins des accessoires nécessaires au fonctionnement du moteur comme les pompes à injection, la pompe à eau, le ventilateur, l'alternateur, au fonctionnement d'un système de climatisation. 25 [0019] II arrive que les conducteurs de véhicule désactivent la fonction Stop and Start de leurs véhicules en raison de l'inconfort acoustique et/ou vibratoire se produisant tout aussi bien à l'arrêt qu'au redémarrage du véhicule. [0020] L'invention vise donc à pallier ces inconvénients en traitant le problème de l'inconfort vibratoire à l'arrêt, conduisant à un meilleur ressenti de la prestation Stop and 30 Start. 4 [0021] L'invention propose de générer au niveau des lois de contrôle de commande du calculateur moteur d'un moteur à allumage commandé, une autorisation d'arrêt selon une grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'admission d'air, en mode Stop and Start. 5 [0022] La présente invention se propose de comparer ladite grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'admission à un seuil calibrable en fonction des pertes et du régime du moteur. Le régime du moteur désigne la vitesse de rotation du moteur. [0023] Selon l'invention, lorsqu'au moment de la demande d'arrêt en mode Stop and Start la grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'admission d'air est 10 inférieure audit seuil, alors l'autorisation d'arrêt est valide, et de la même façon, celui-ci n'est pas valide si au contraire la grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'admission d'air est supérieure audit seuil. [0024] Optionnellement, il est possible d'implémenter un retard dans le développement de l'arrêt du moteur, au moyen d'une hystérésis, pour éviter un phénomène de bagotement, 15 c'est-à-dire de flottement, d'instabilité, en déterminant un seuil haut et un seuil bas. [0025] Pour parvenir à ce résultat, la présente invention concerne un procédé de contrôle d'un système d'arrêt / démarrage d'un moteur à combustion interne d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, le moteur comprenant un collecteur d'admission d'air, le procédé de contrôle recevant une demande d'arrêt du moteur et émettant en retour une 20 autorisation d'arrêt valide, pour autoriser l'arrêt du moteur, ou invalide, pour inhiber l'arrêt du moteur, le procédé comprenant : la détermination d'un seuil d'une grandeur directement fonction de la pression d'air dans le collecteur d'admission d'air, calibrable en fonction de pertes de moteur et du régime du moteur, et, si la grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'admission d'air est inférieure audit seuil calibrable, 25 l'autorisation d'arrêt est valide, et, si la grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'admission d'air est supérieure audit seuil calibrable, l'autorisation d'arrêt est invalide et l'arrêt du moteur est inhibé. [0026] Ladite grandeur directement fonction de la pression d'air dans le collecteur est en tout état de cause une grandeur dépendante du volume d'air présent dans le plénum de la 30 chambre d'admission du collecteur. Autrement dit, ladite grandeur est une image de la masse d'air présente dans le volume situé entre le cylindre et l'organe de régulation du débit d'air qu'est le papillon. En particulier, ladite grandeur est la pression d'air dans le collecteur. 5 [0027] Avantageusement, le procédé comprend la réalisation d'une étape de prévision des acyclismes lors de l'arrêt du moteur en fonction de la grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'admission d'air, la détermination du seuil de la grandeur directement fonction de la pression d'air dans le collecteur d'admission d'air étant également 5 fonction de ladite prévision des acyclismes. [0028] Avantageusement, le procédé comprend la réalisation d'une cartographie des pertes de moteur et du régime du moteur, pour déterminer le seuil de la grandeur directement fonction de la pression d'air dans le collecteur d'admission d'air en fonction des pertes de moteur et du régime du moteur. 10 [0029] Il est à noter que l'arrêt du moteur peut être inhibé par d'autres fonctions du véhicule, par exemple des fonctions de sécurité visant à protéger un ou plusieurs composants du véhicule. [0030] Selon un mode de réalisation de l'invention, le procédé comprend l'implémentation d'une hystérésis comprenant la détermination d'un seuil haut de la grandeur directement 15 fonction de la pression d'air dans le collecteur d'admission d'air et d'un seuil bas de la grandeur directement fonction de la pression d'air dans le collecteur d'admission d'air, de telle sorte que l'autorisation d'arrêt est invalide lorsque la grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'air devient supérieure au seuil haut et reste invalide tant que ladite grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'air reste supérieure 20 au seuil bas et, réciproquement, l'autorisation d'arrêt est valide lorsque la grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'air devient supérieure au seuil bas et reste valide tant que ladite grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'air reste inférieure au seuil haut. [0031] Selon un mode de réalisation, le seuil haut ou le seuil bas est déterminé en fonction 25 des pertes de moteur et du régime du moteur et le seuil bas ou, respectivement, le seuil haut est déterminé par l'application d'un décalage par rapport au seuil haut ou bas, respectivement. [0032] Selon un mode de réalisation, ledit décalage est calibrable. [0033] Selon un mode de réalisation, ledit décalage est constant. 30 [0034] Selon un mode de réalisation, ledit décalage est variable 6 [0035] L'invention concerne également un calculateur de contrôle moteur configuré pour mettre en oeuvre le procédé de contrôle d'un système d'arrêt / démarrage d'un moteur à combustion interne d'un véhicule tel que brièvement décrit ci-dessus. [0036] L'invention vise également un véhicule comprenant un tel calculateur de contrôle 5 moteur. [0037] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement, et en référence aux dessins qui montrent : - la figure 1, un schéma d'une forme de réalisation générant l'autorisation de l'arrêt en 10 fonction de la pression dans le collecteur d'admission de l'air selon l'invention montée dans un véhicule automobile, - la figure 2, un schéma représentant la comparaison entre la pression dans le collecteur d'admission d'air et le seuil autorisant l'arrêt, - la figure 3, un schéma représentant la cartographie à deux dimensions en fonction 15 du régime et des pertes du moteur, au moment de la demande d'arrêt, et - la figure 4, un schéma représentant la description du phénomène physique au cours de l'arrêt. [0038] Dans ce qui va suivre, les modes de réalisation décrits s'attachent plus particulièrement à une mise en oeuvre de la prévision des acyclismes au moment de l'arrêt 20 en mode Stop and Start en fonction d'une grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'admission d'air au moment de l'arrêt selon l'invention au sein d'un véhicule automobile. Selon un mode de réalisation préféré, décrit dans le détail ci-après, ladite grandeur est la pression d'air dans le collecteur. Cependant, d'une part, toute mise en oeuvre dans un contexte différent, en particulier dans tout type de véhicule, est également visée 25 par la présente invention. D'autre part, en lieu et place d'une mesure de la pression d'air dans le collecteur, tout paramètre correspondant à une image de la masse d'air présente dans le volume situé entre le cylindre et l'organe de régulation du débit d'air qu'est le papillon peut être utilisé comme grandeur directement fonction de la pression d'air dans le collecteur. [0039] La figure 1 représente l'autorisation de l'arrêt 4 du moteur selon la pression dans 30 le collecteur d'admission d'air en fonction des trois grandeurs prises en considération au 7 moment de la demande d'arrêt : la pression dans le collecteur d'admission d'air 1, les pertes du moteur 2 et le régime du moteur 3. Il est ici rappelé qu'en lieu et place de la pression d'air dans le collecteur, tout autre paramètre correspondant à une image du volume d'air présent dans le plénum d'admission du collecteur peut être utilisé de façon similaire. 5 [0040] La figure 2 représente une cartographie à deux dimensions 5 en fonction des pertes du moteur 2 et du régime du moteur 3. Cette cartographie à deux dimensions 5 permet de déterminer un seuil 6 pour l'autorisation de l'arrêt selon la pression dans le collecteur d'admission d'air. Le seuil 6 est déterminé à partir des pertes du moteur 2 et du régime du moteur 3, en effet à chaque couple pertes du moteur 2 / régime du moteur 3 correspond un 10 seuil 6 de pression dans le collecteur d'admission d'air. Une cartographie à deux dimensions 5 est réalisée en associant à chaque couple pertes du moteur 2 / régime du moteur 3 le seuil 6 de pression dans le collecteur d'admission d'air. [0041] Le besoin de prise en compte du régime du moteur s'explique notamment par le fait qu'à iso-pression dans le collecteur d'admission de l'air de départ, on dispose d'un plus 15 fort potentiel de vannage, correspondant à une capacité à diminuer la pression dans le collecteur d'admission de l'air en fermant le papillon lors de l'arrêt, lorsque le régime de départ est plus grand. [0042] En effet, le plénum d'admission, c'est-à-dire le volume situé juste avant les conduits primaires d'admission et ayant un rôle dans l'acoustique d'admission, bénéficie alors de 20 davantage de temps pour se vider, permettant ainsi à la pression dans le collecteur d'admission de l'air de diminuer ainsi d'atténuer les phénomènes vibratoires. [0043] La figure 3 illustre la validation de l'arrêt. En effet, si la pression dans le collecteur d'admission d'air 1 est inférieure ou égale 7 au seuil 6 pour l'autorisation de l'arrêt, et qu'aucun motif de protection de composants ou de réalisation d'apprentissages n'est pris 25 en compte pour inhiber l'arrêt, alors ladite autorisation de l'arrêt 4 sera valide 8, l'autorisation de l'arrêt selon la pression dans le collecteur d'admission d'air 4 est alors vraie 9 et l'arrêt sera donc autorisé et effectif. En revanche, si la pression dans le collecteur d'admission de l'air est supérieure au seuil 6 pour l'autorisation de l'arrêt, alors ladite autorisation de l'arrêt 4 ne sera pas valide 8, l'autorisation de l'arrêt 4 est alors invalide 10 et l'arrêt du moteur 30 n'aura pas lieu. [0044] La figure 4 représente un graphe décrivant le phénomène physique ayant lieu au moment de l'arrêt. Au cours de l'arrêt en mode Stop and Start, selon le niveau de la pression 8 dans le collecteur d'admission d'air 4 au moment de la demande d'arrêt 11, le niveau d'acyclismes 14 du régime du moteur 3 dans la zone de perception de l'arrêt 12 varie avec le temps 13. En effet, plus la pression dans le collecteur d'admission d'air 4 reste élevée pendant l'arrêt, plus le niveau d'acyclismes sera important, la non-uniformité de rotation du 5 moteur entraînant des vibrations importantes, notamment lorsque la pression dans le collecteur d'admission d'air 4 est élevée. [0045] Un retard dans le développement du phénomène physique au moment de l'arrêt peut être implémenté afin d'éviter un bagotement, au moyen de la mise en oeuvre d'une hystérésis. 10 [0046] L'hystérésis est obtenue en déterminant deux seuils de pression d'air dans le collecteur d'admission d'air du moteur. [0047] Un seuil haut et un seuil bas sont ainsi déterminés, de sorte que l'autorisation d'arrêt 4 est invalide lorsque la pression dans le collecteur d'air 1 devient supérieure au seuil haut et reste invalide tant que ladite pression dans le collecteur d'air 1 reste supérieure au 15 seuil bas et, réciproquement, l'autorisation d'arrêt 4 est valide lorsque la pression dans le collecteur d'air 1 devient supérieure au seuil bas et reste valide tant que ladite pression dans le collecteur d'air 1 reste inférieure au seuil haut. [0048] Lesdits seuils haut et bas peuvent être déterminés par deux calculs de seuil distincts. Alternativement, les seuils haut et bas peuvent être obtenus en calculant une 20 différence fixe ou variable entre un seuil haut et un seuil bas, à partir de données de pertes moteur et de régime moteur similaires, ou encore en ajoutant ou en soustrayant à un seuil bas, respectivement haut, calculé, un décalage constant prédéfinie ou provenant d'une calibration. [0049] Il est à noter l'inconfort vibratoire lors d'un arrêt du moteur dépend aussi de la durée 25 du passage dans la zone critique 14. Des pertes moteur ou un régime moteur plus bas, en raison du fonctionnement d'un système de climatisation, peuvent réduire la durée du passage dans la zone critique 14, atténuant l'inconfort engendré par les acyclismes du moteur. Une détermination précise des pertes moteur est par conséquent souhaitable. [0050] En résumé, l'invention prend en compte la prévision des acyclismes au moment de 30 l'arrêt en mode Stop and Start, en fonction de la pression dans le collecteur d'admission 9 d'air, pour autoriser ou inhiber un arrêt demandé du moteur. Le taux de disponibilité de l'arrêt en est légèrement diminué mais la qualité des arrêts est homogène. [0051] L'invention rend la prestation d'arrêt plus robuste en termes de qualité perçue de l'arrêt au niveau vibratoire. Un compromis optimisant la consommation d'essence par 5 rapport aux vibrations du moteur pendant l'arrêt est ainsi obtenu. [0052] Le problème lié à l'inconfort acoustique et/ou vibratoire se produisant à l'arrêt du véhicule est traité par l'invention via une stratégie implémentable dans un calculateur de contrôle - commande du moteur, conduisant à qualité perçue améliorée de la prestation au moment de l'arrêt. 10 [0053] Enfin, l'invention contribue également à l'amélioration REVENDICATIONS: 1. Procédé de contrôle d'un système d'arrêt / démarrage d'un moteur à combustion interne d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, le moteur comprenant un collecteur d'admission d'air, le procédé de contrôle recevant une demande d'arrêt du moteur et émettant en retour une autorisation d'arrêt valide, pour autoriser l'arrêt du moteur, ou invalide, pour inhiber l'arrêt du moteur, le procédé comprenant : - la détermination d'un seuil (6) d'une grandeur directement fonction de la pression d'air dans le collecteur d'admission d'air (1), calibrable en fonction de pertes de moteur (2) et du régime du moteur (3), et - si la grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'admission d'air (1) est inférieure audit seuil (6) calibrable, l'autorisation d'arrêt (4) est valide, et - si la grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'admission d'air (1) est supérieure audit seuil (6) calibrable, l'autorisation d'arrêt (4) est invalide et l'arrêt du moteur est inhibé. 2. Procédé de contrôle d'un système d'arrêt / démarrage d'un moteur à combustion interne d'un véhicule selon la revendication précédente, comprenant une étape de prévision des acyclismes (14) attendus lors de l'arrêt du moteur en fonction de la grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'admission d'air (1), la détermination du seuil (6) de la grandeur directement fonction de la pression d'air dans le collecteur d'admission d'air étant également fonction de ladite prévision des acyclismes (14). 3. Procédé de contrôle d'un système d'arrêt / démarrage d'un moteur à combustion interne d'un véhicule selon l'une des revendications précédentes, comprenant la réalisation d'une cartographie (5) des pertes de moteur (2) et du régime du moteur (3), pour déterminer le seuil (6) de la grandeur directement fonction de la pression d'air dans le collecteur d'admission d'air en fonction des pertes de moteur (2) et du régime du moteur (3). 4. Procédé de contrôle d'un système d'arrêt / démarrage d'un moteur à combustion interne d'un véhicule selon l'une des revendications précédentes, comprenant l'implémentation d'une hystérésis comprenant la détermination d'un seuil haut de la grandeur directement fonction de la pression d'air dans le collecteur d'admission d'air et d'un seuil bas de la grandeur directement fonction de la pression d'air dans le collecteur d'admission d'air, de telle sorte que l'autorisation d'arrêt (4) est invalide lorsque la grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'air (1) devient supérieure au seuil haut et 11 reste invalide tant que ladite grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'air (1) reste supérieure au seuil bas et, réciproquement, l'autorisation d'arrêt (4) est valide lorsque la grandeur directement fonction de la pression dans le collecteur d'air (1) devient supérieure au seuil bas et reste valide tant que ladite grandeur 5 directement fonction de la pression dans le collecteur d'air (1) reste inférieure au seuil haut. 5. Procédé de contrôle d'un système d'arrêt / démarrage d'un moteur à combustion interne d'un véhicule selon la revendication précédente, dans lequel le seuil haut ou le seuil bas est déterminé en fonction des pertes de moteur (2) et du régime du moteur (3) et le seuil 10 bas ou, respectivement, le seuil haut, est déterminé par l'application d'un décalage par rapport au seuil haut ou bas, respectivement. 6. Procédé de contrôle d'un système d'arrêt / démarrage d'un moteur à combustion interne d'un véhicule selon la revendication précédente, dans lequel ledit décalage est calibrable. 15 7. Procédé de contrôle d'un système d'arrêt / démarrage d'un moteur à combustion interne d'un véhicule selon la revendication précédente, dans lequel ledit décalage est constant. 8. Procédé de contrôle d'un système d'arrêt / démarrage d'un moteur à combustion interne d'un véhicule selon la revendication 6, dans lequel ledit décalage est variable. 9. Calculateur de contrôle moteur d'un véhicule, configuré pour mettre en oeuvre le procédé 20 de contrôle d'un système d'arrêt / démarrage d'un moteur à combustion interne d'un véhicule selon l'une des revendications précédentes. 10. Véhicule automobile comprenant un calculateur selon la revendication précédente.