Brevet FR3088602A1 — publié le 20200522

DESCRIPTION Titre : PROCEDE DE REDEMARRAGE AUTONOME D'UN MOTEUR THERMIQUE DE VEHICULE AUTOMOBILE [001] Le domaine de l'invention concerne un procédé de commande du redémarrage d'un moteur thermique de véhicule automobile pour les situations où le moteur thermique est encore en phase d'arrêt à régime tournant et en déplacement à une vitesse non nulle lors de la détection de la requête de redémarrage. [002] Typiquement, un groupe motopropulseur de véhicule automobile comportant un moteur thermique est également équipé d'un organe de démarrage du moteur thermique pour l'assister afin d'atteindre le régime cible de la première combustion. Cet organe de démarrage peut être un démarreur, un alterno-démarreur ayant des prestations acoustiques et vibratoires supérieures ou bien encore une machine électrique de traction lorsqu'il s'agit d'un véhicule automobile hybride. [3] On connait de l'état de la technique diverses stratégies de commande de redémarrage du moteur thermique. Le document EP2159410A2 décrit un système de redémarrage d'un moteur thermique où le choix de l'organe de démarrage est déterminé en fonction du régime du moteur thermique. Le document GB201106336A et le document W02016181634A1 décrivent un procédé de commande où la décision d'arrêt du moteur est déterminée en fonction de la vitesse du véhicule. On connait également le document FR2945081A1 où le choix de l'arrêt du moteur thermique est fonction du niveau d'état de charge de la batterie. Le document DE102015214551A1 décrit une méthode où la décision d'arrêt et de redémarrage est fonction de la valeur de l'accélération du véhicule. [4] Pour réduire le coût des groupes motopropulseurs hybrides, des constructeurs ont fait le choix d'équiper le groupe motopropulseur d'une machine électrique de traction alimentée par une batterie de puissance alimentée sur un réseau de basse tension de 48v ou plus, et d'un démarreur alimenté par une batterie dite très basse tension d'environ 12V. [005] Le choix de l'organe utilisé pour le redémarrage est alors déterminé en fonction du niveau de puissance électrique disponible par le système de batterie de puissance et du couple moteur demandé par le conducteur. La machine électrique permet un démarrage homogène quelles que soient les 5 conditions de température. Toutefois, en situation de roulage électrique, si la volonté en couple du conducteur est élevée, la machine électrique de traction ne pourra pas assurer à la fois la traction et le redémarrage du moteur thermique. Le démarreur est alors utilisé pour assister le moteur lors de son redémarrage. 10 [006] Par ailleurs, lors d'un redémarrage il est nécessaire que la procédure n'excède pas des contraintes sécuritaires en durée. Or, l'utilisation d'un démarreur conventionnel peut être problématique lorsque le vilebrequin du moteur thermique est encore en rotation, en particulier lorsque le régime est inférieur à 500 tr/min. En effet, avec un démarreur conventionnel, il est 15 nécessaire d'attendre que le régime moteur soit nul ou du moins inférieur à 200 tr/min avant de pouvoir le redémarrer. Lorsque le régime moteur est encore supérieur à 500 tr/min, il est possible d'éviter l'utilisation d'un démarreur car la première combustion peut être déclenchée immédiatement uniquement par l'injection sans assistance d'un organe de démarrage. En 20 dessous de cette valeur cette stratégie est impossible. [7] Il existe donc une zone de fonctionnement moteur problématique pour le redémarrage, entre 200 tr/min et 500 tr/min, pour laquelle les critères de performance et de durée sécuritaire ne sont pas certains d'être respectés. [8] L'objectif principal est de palier les problèmes précités lors d'un 25 redémarrage où le moteur thermique est à l'arrêt mais encore en régime tournant. Un objectif de l'invention est de proposer un procédé de commande de redémarrage respectant les contraintes sécuritaires pour des groupes motopropulseurs munis uniquement d'un démarreur conventionnel ou ceux pour lesquels la machine électrique de traction n'est pas disponible pour 30 assister le moteur thermique lors de son démarrage. [009] Plus précisément, l'invention concerne un procédé de commande du redémarrage d'un moteur thermique d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile, le groupe motopropulseur étant apte à piloter un mode de roulage dans lequel le moteur thermique est mis à l'arrêt lors d'une situation de roulage à vitesse non nulle. Selon l'invention, le procédé est remarquable en ce que, lorsque ledit mode de roulage est actif et qu'une requête de redémarrage est 5 détectée, il comporte les étapes suivantes : - la détermination du régime du moteur thermique et de la vitesse du véhicule à l'instant de détection de la requête de redémarrage, - lorsque ladite vitesse du véhicule est supérieure à un premier seuil prédéterminé de vitesse et lorsque ledit régime moteur est compris entre un 10 deuxième seuil inférieur et un troisième seuil supérieur, la commande automatique d'une transmission d'un couple moteur généré par au moins une roue du véhicule au vilebrequin du moteur thermique, et la régulation du régime du moteur thermique à un premier régime cible de déclenchement de la première combustion par ledit couple moteur transmis au vilebrequin. 15 [010] Selon une variante, le deuxième seuil inférieur varie en fonction de ladite vitesse du véhicule à l'instant de la détection de la requête de redémarrage. [011] Selon une variante, le deuxième seuil inférieur diminue progressivement lorsque la vitesse du véhicule augmente, 20 [012] De préférence, lorsque la vitesse du véhicule est comprise entre 50 km/h et 60km/h, le deuxième seuil inférieur S2 est compris entre 400 tr/min et 500 tr/min, et diminue progressivement jusqu'à une valeur comprise entre 200 tr/min et 300 tr/min lorsque la vitesse du véhicule augmente progressivement jusqu'à une valeur comprise entre 70 km/h et 90km/h. 25 [013] Selon une variante, le régime du moteur thermique est régulé par une consigne de position d'un dispositif d'accouplement, par exemple un embrayage, pilotant le couple moteur transmis entre ladite roue et le vilebrequin. [014] Selon une situation de roulage, la commande automatique de la 30 transmission du couple moteur est déclenchée lorsque la requête de redémarrage est détectée durant l'opération d'une procédure d'arrêt du moteur thermique. [15] Selon un autre mode de redémarrage, le procédé comporte en outre, lorsque ledit régime du moteur thermique est inférieur à un quatrième seuil 5 prédéterminé compris entre 200 tr/min et 300 tr/min, une étape de commande d'entrainement du vilebrequin du moteur thermique par un démarreur et la régulation du régime du moteur thermique à un deuxième régime cible de déclenchement de la première combustion par le démarreur. [16] Selon un autre mode de redémarrage, le procédé comporte, lorsque 10 ledit régime du moteur thermique est supérieur à un cinquième seuil prédéterminé compris entre 400 et 600 tr/min, la commande de la première combustion du moteur thermique à l'instant de la détection de la requête de redémarrage. [17] Selon une variante de configuration le premier seuil de vitesse est 15 compris entre 50 km/h et 70 km/h. Ainsi, le premier mode de redémarrage est autorisé seulement lorsque l'énergie cinétique du véhicule est suffisante pour entrainer en rotation le moteur thermique. [18] L'invention envisage également un véhicule automobile comportant un moteur thermique et une unité de commande du moteur thermique, caractérisé 20 en ce que l'unité de commande comporte des moyens de mettre en oeuvre le procédé selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents. [19] L'invention adresse particulièrement les situations de redémarrage du moteur thermique lorsque celui-ci est encore tournant à un régime incompatible du fonctionnement d'un démarreur conventionnel ou d'un 25 démarrage instantané par commande de l'injection carburant sans apport de couple moteur additionnel. L'invention permet de s'affranchir d'un équipement additionnel de démarrage, tel un alterno-démarreur ou une machine électrique de traction. De plus, grâce au procédé la plage de démarrage autonome du moteur est augmentée et permet de respecter les contraintes de prestation 30 acoustique, vibratoire et sécuritaire. [020] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels 5 [Fig. 1] représente schématiquement un groupe motopropulseur de véhicule automobile comportant un moteur thermique et apte à mettre en oeuvre le procédé de commande de redémarrage selon l'invention. [Fig. 2] représente un synoptique fonctionnel mis en oeuvre par une unité de commande du groupe motopropulseur pour opérer le procédé de redémarrage 10 du moteur thermique. [Fig. 3] représente un graphique d'une cartographie de déclenchement du redémarrage du moteur thermique au moyen du couple moteur généré par les roues du véhicule pour sa mise en rotation au régime de déclenchement de la première combustion. 15 [021] La figure 1 décrit un groupe motopropulseur de véhicule automobile comportant au moins un moteur thermique 10 destiné à généré un couple moteur aux roues lors du déplacement du véhicule en mode de roulage thermique. Un organe d'accouplement 11 de transmission du couple moteur relie le vilebrequin du moteur thermique 10 à une boite de vitesses 12 laquelle 20 est reliée mécaniquement à un train de roues 13 du véhicule. L'organe d'accouplement est par exemple un dispositif d'embrayage automatisé permettant d'accoupler/désaccoupler sélectivement la transmission de couple entre le moteur thermique 10 et la boite de vitesses 12 en fonction d'une consigne automatisée pilotée par une unité de commande 14 du groupe 25 motopropulseur. La boite de vitesses 12 est également automatisée et son pilotage coordonné avec le dispositif d'accouplement 11 permet de mettre en oeuvre des stratégies d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur thermique, que ce soit à l'arrêt du véhicule comme en déplacement du véhicule à une vitesse non nulle. 30 [022] On a décrit ici un groupe motopropulseur comportant un moteur thermique uniquement. Toutefois, il est bien entendu que l'invention trouve une application avantageuse pour les groupes motopropulseurs hybrides équipés d'une machine motrice de traction alternative permettant de transmettre un couple aux roues. L'unité de commande 14 est apte à mettre en oeuvre des stratégies d'arrêt et de redémarrage du moteur thermique 10 à l'arrêt du véhicule ou bien encore en roulage électrique et roulage hybride. 5 [023] L'unité de commande 14 est un calculateur à circuit intégré apte à coordonner le moteur thermique 10, le dispositif d'accouplement 11 et la boite de vitesses 12, notamment pour piloter l'arrêt du moteur thermique 10 en roulage à une vitesses non nulle du véhicule. Des fonctions de pilotage automatisées de contrôle du groupe motopropulseur sont configurées et 10 enregistrées en mémoire de l'unité de commande. [24] Par exemple, une des fonctions de pilotage, lorsqu'un couple moteur thermique n'est pas demandé par l'unité de commande 14 pour déplacer le véhicule, tel en phase de levée de pied, peut déclencher un mode de roulage au point mort, appelé également mode c , en anglais. Ce mode de 15 roulage provoque notamment l'arrêt automatisé du moteur thermique alors que le véhicule se déplace. Puis, un appui sur la pédale d'accélérateur immédiatement à la suite de la commande de l'arrêt du moteur déclenche une demande de redémarrage alors que celui-ci est encore tournant. Lorsque la requête de redémarrage est détectée, le régime du moteur thermique selon la 20 situation peut être compris entre 0 et 700 tr/min et le procédé prévoit avantageusement plusieurs zones de fonctionnement du moteur permettant d'assurer le redémarrage dans les conditions sécuritaires et d'agrément de conduite requises. [25] Plus précisément, l'unité de commande est apte à piloter un premier 25 mode de redémarrage configure pour déclencher la commande automatique d'une transmission d'un couple moteur généré par au moins une roue du véhicule au moteur thermique à partir de l'énergie cinétique du véhicule en déplacement et lorsque le moteur fonctionne dans la zone de régime moteur pour laquelle ni le démarreur, ni le démarrage par injection de carburant ne 30 sont adaptés, c'est-à-dire entre 200 tr/min et 500 tr/min environ. [026] La transmission du couple moteur est opérée par la fermeture du dispositif d'embrayage totale ou partielle et par l'engagement d'un rapport de vitesses, ou par toute configuration de la chaine cinématique du groupe motopropulseur permettant la transmission d'un couple moteur des roues au vilebrequin du moteur thermique. [27] La figure 2 représente un synoptique fonctionnel de la fonction de 5 pilotage du redémarrage du moteur thermique permettant de commander au moins trois modes de redémarrage. Le choix du mode de redémarrage est fonction d'un premier paramètre 311 représentatif du régime du moteur thermique Rmth, d'un deuxième paramètre 312 représentatif de l'état d'une requête de redémarrage RQ_st et d'un troisième paramètre 313 représentatif 10 de la vitesse du véhicule. [28] Un premier module 301 détermine le régime du moteur thermique Rmth à l'instant de détection de la requête de redémarrage RO_st. [29] Un deuxième module 302 détermine la valeur d'un signal d'état logique permettant de détecter une zone de fonctionnement du véhicule en fonction 15 de la vitesse du véhicule et du régime du moteur thermique. Ce module émet un signal d'état logique permettant d'activer soit le premier mode de redémarrage au moyen d'un module de pilotage 307 consistant à démarrer le moteur thermique à partir d'un couple moteur généré par les roues du véhicule, soit le deuxième mode de redémarrage au moyen d'un module de pilotage 308 20 ou 310 consistant à démarrer le moteur thermique à partir du démarreur. [30] Un troisième module 303 a pour fonction de détecter une situation de roulage pour laquelle la vitesse du véhicule est supérieure ou inférieure à un premier seuil dont la valeur est déterminée par le bloc 304. Le module de détection 303 émet un signal d'état logique permettant d'activer l'un des trois 25 modes de redémarrage en fonction de la vitesse du véhicule. [31] Un quatrième module 305 a pour fonction de détecter une situation de roulage pour laquelle le régime du moteur thermique à l'instant de la requête de démarrage est supérieur ou inférieur à un seuil dont la valeur est déterminée par un module 306. Le module de détection 305 émet un signal 30 d'état logique permettant d'activer l'un des modes de redémarrage en fonction de ce seuil. Ce seuil est ici configure à une valeur de régime moteur au-delà de laquelle le moteur thermique peut être redémarré sans aucune assistance de couple moteur. Cette valeur est comprise entre 400 et 700 tr/min par le module 309, et est de préférence égale à 500 tr/min. En dessous de cette valeur, le moteur est redémarré par assistance du couple moteur généré par les roues, conformément au premier mode de redémarrage ou par assistance 5 d'un démarreur conformément au deuxième mode de redémarrage. [032] L'unité de commande comporte en outre des moyens de combinaison logique, un bloc inverse et un bloc ET, permettant d'activer l'un des trois modes de roulage en fonction de chaque signal d'état logique délivré par les modules 302, 303, 305. 10 [033] En figure 3, on a représenté un graphique illustrant les états de fonctionnement du véhicule selon le régime moteur Rmth en tr/min et la vitesse du véhicule V en km/h lors de la détection d'une requête de redémarrage. Les symboles en forme de triangle représentent les redémarrage commandés selon le premier mode autonome, uniquement par la transmission du couple 15 moteur roues et par injection carburant sans recours à un moyen d'assistance additionnel de génération de couple moteur. Les symboles en forme de rond représentent les redémarrages commandés selon le deuxième mode au moyen du démarreur et les symboles en forme de carré représentent les redémarrages commandés selon un troisième mode sans recours à un moyen 20 additionnel de fourniture de couple, c'est-à-dire uniquement par le déclenchement d'une injection carburant pour provoquer la première combustion du démarrage. [034] Selon l'invention, le premier mode de redémarrage est déclenché lorsque la vitesse du véhicule V est supérieure à un premier seuil prédéterminé 25 de vitesse Si et lorsque le régime moteur est supérieur à un deuxième seuil S2 et inférieur à un troisième seuil 53. Comme on le voit sur la figure 3, le seuil S2 varie en fonction de ladite vitesse du véhicule à l'instant de la détection de la requête de redémarrage, et plus précisément ce deuxième seuil S2 diminue progressivement lorsque la vitesse du véhicule augmente. Le seuil Si est 30 compris entre 50 km/h et 70km/h. Le troisième seuil S3, déterminé par le module 306, à la différence du seuil S2 est figé et prédéterminé et est compris entre 400 tr/min et 700 tr/min, et de préférence est égal à 500 tr/min environ. [35] Cette configuration du pilotage est mise en oeuvre par une cartographie prédéterminée du module 302 et permet de bénéficier de l'augmentation de la vitesse du véhicule pour étendre la plage de régime moteur de déclenchement du premier mode de démarrage. Plus la vitesse du véhicule est élevée et plus 5 le couple moteur transmissible par les roues est important permettant ainsi la diminution du régime moteur à partir duquel celui-ci est mis en rotation pour atteindre le régime cible de déclenchement de la première combustion. [36] Selon une variante de configuration préférentielle de la cartographie, lorsque la vitesse du véhicule est comprise entre 50 km/h et 60km/h, le 10 deuxième seuil inférieur S2 est compris entre 400 tr/min et 500 tr/min, et diminue progressivement jusqu'à une valeur comprise entre 200 tr/min et 300 tr/min lorsque la vitesse du véhicule augmente progressivement jusqu'à une valeur comprise entre 70 km/h et 90km/h. Le seuil S2 peut descendre à une valeur minimale correspondant au seuil en dessous duquel le moteur est 15 redémarré par le démarreur, éventuellement jusqu'à une valeur de régime nul à vitesse élevée. [37] L'invention n'écarte pas la possibilité de configurer autrement le module 302. Ainsi, lorsque le véhicule circule à vitesse élevée, le groupe motopropulseur est apte à démarrer le moteur thermique uniquement grâce 20 au couple moteur fourni par les roues pour la plage de régime moteur entièrement comprise entre 200 tr/min et 500 tr/min. Sur la figure 3, la zone ZR correspond à la zone de fonctionnement du véhicule dépendant de la vitesse et du régime moteur pour laquelle le premier mode de redémarrage est déclenché lorsqu'une requête de redémarrage est détectée. Ce premier 25 mode de redémarrage adresse particulièrement les situations de redémarrage lorsque le moteur est encore en opération de mise à l'arrêt à régime tournant. [38] Un avantage de ce premier mode de redémarrage est de permettre le déclenchement de la première combustion à un régime cible supérieur au régime du deuxième mode. Si le régime cible configure est proche du régime 30 de ralenti, c'est-à-dire entre 700 tr/min et 1200 tr/min, alors les conditions de démarrage sont optimales en terme d'agrément et de performance. 10 [039] On précise de plus que pour le premier mode de redémarrage, le régime du moteur thermique est régulé par une consigne de position du dispositif d'accouplement 11, représenté en figure 1, transmettant le couple moteur généré par les roues jusqu'au vilebrequin du moteur thermique. 5 [040] Le deuxième mode de redémarrage opéré par une assistance d'un démarreur du groupe motopropulseur est commandé par l'unité de commande, lorsque ledit régime du moteur thermique est inférieur à un quatrième seuil prédéterminé S4, visible sur la figure 3, compris entre 200 tr/min et 300 tr/min, Une fois que le démarreur entraine le vilebrequin du 10 moteur thermique, celui-ci fournit un couple moteur de manière à entrainer le vilebrequin jusqu'au régime de déclenchement de la première combustion prévu pour ce mode de redémarrage. Ce régime cible se situe généralement autour de 200 tr/min environ. [41] Le troisième mode de redémarrage correspond à un redémarrage 15 déclenché dès la détection de la requête de redémarrage uniquement par la commande de la première combustion, c'est-à-dire par les consignes pour le déclenchement de l'injection carburant. Le troisième mode de redémarrage est déclenché lorsque le régime du moteur thermique est encore supérieur à un cinquième seuil prédéterminé S5 compris entre 400 et 700 tr/min durant 20 l'opération d'une phase d'arrêt du moteur thermique. La condition de déclenchement du troisième mode de redémarrage est indépendante de la vitesse du véhicule, par conséquent quelle que soit la vitesse à l'instant de la détection de la requête de redémarrage, si le régime moteur est supérieur au cinquième seuil S5, alors la commande de la première combustion est 25 déclenchée. [42] De préférence, le seuil S5 est déterminé par le module 306 de l'unité de commande et est donc identique au seuil S3. On n'écarte REVENDICATIONS1. Procédé de commande du redémarrage d'un moteur thermique (10) d'un groupe motopropulseur de véhicule automobile, le groupe motopropulseur étant apte à piloter un mode de roulage dans lequel le moteur thermique (10) est mis à l'arrêt lors d'une situation de roulage à vitesse non nulle, le procédé étant caractérisé en ce que, lorsque ledit mode de roulage est actif et qu'une requête de redémarrage est détectée, il comporte les étapes suivantes : - la détermination du régime du moteur thermique (Rmth) et de la vitesse du véhicule (Vit) à l'instant de détection de la requête de redémarrage, - lorsque ladite vitesse du véhicule est supérieure à un premier seuil prédéterminé de vitesse (Si) et lorsque ledit régime moteur est compris entre un deuxième seuil inférieur (S2) et un troisième seuil supérieur (S3), la commande automatique d'une transmission d'un couple moteur généré par au moins une roue du véhicule au vilebrequin du moteur thermique, et la régulation du régime du moteur thermique à un premier régime cible de déclenchement de la première combustion par ledit couple moteur transmis au vilebrequin. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième seuil inférieur (S2) varie en fonction de ladite vitesse (Vit) du véhicule à l'instant de la détection de la requête de redémarrage. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième seuil inférieur (S2) diminue progressivement lorsque la vitesse (Vit) du véhicule augmente. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que lorsque la vitesse (Vit) du véhicule est comprise entre 50 km/h et 60km/h, le deuxième seuil inférieur (S2) est compris entre 400 tr/min et 500 tr/min, et diminue progressivement jusqu'à une valeur comprise entre 200 tr/min et 300 tr/min lorsque la vitesse du véhicule (Vit) augmente progressivement jusqu'à une valeur comprise entre 70 km/h et 90km/h. 12 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le régime du moteur thermique (rmth) est régulé par une consigne de position d'un dispositif d'accouplement (11), par exemple un embrayage, pilotant le couple moteur transmis entre ladite roue (13) 5 et le vilebrequin. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la commande automatique de la transmission du couple moteur est déclenchée lorsque la requête de redémarrage est détectée durant l'opération d'une procédure d'arrêt du moteur thermique. 10 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le procédé comporte en outre, lorsque ledit régime du moteur thermique est inférieur à un quatrième seuil prédéterminé (54) compris entre 200 tr/min et 300 tr/min, une étape de commande d'entrainement du vilebrequin du moteur thermique par un démarreur et la régulation du 15 régime du moteur thermique à un deuxième régime cible de déclenchement de la première combustion par le démarreur. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le procédé comporte, lorsque ledit régime du moteur thermique est supérieur à un cinquième seuil prédéterminé (S5) compris 20 entre 400 et 600 tr/min, la commande de la première combustion du moteur thermique à l'instant de la détection de la requête de redémarrage. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le premier seuil (Si) est compris entre 50 km/h et 70 km/h. 25 10. Véhicule automobile comportant un moteur thermique et une unité de commande du moteur thermique, caractérisé en ce que l'unité de commande comporte des moyens de mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.