Brevet FR3106106A1 — publié le 20210716

L'invention porte sur un procédé de gestion d'un démarrage d'un moteur thermique (11) appartenant à une chaîne de traction (10) et associé à une façade accessoires (19) comportant au moins: - une première poulie (21) liée en rotation à un vilebrequin du moteur thermique (11), - une deuxième poulie (22) liée en rotation à un arbre d'un alterno-démarreur (24), - une courroie de transmission (27) coopérant avec la première poulie (21) et la deuxième poulie (22), et - un tendeur (29) de la courroie de transmission (27), - ladite chaîne de traction comportant en outre au moins un organe de démarrage (13, 17) autre que l'alterno-démarreur (24), - ledit procédé comportant une étape d'augmentation d'une tension mécanique de la courroie de transmission (27) suite à une demande de démarrage du moteur thermique (11) par l'organe de démarrage (13, 17). Figure 1 PROCEDE DE GESTION D'UNE TENSION MECANIQUE D'UNE COURROIE DE TRANSMISSION LORS D'UN DEMARRAGE D'UN MOTEUR THERMIQUE La présente invention porte sur un procédé de gestion d'une tension mécanique d'une courroie de transmission lors d'un démarrage d'un moteur thermique. La demanderesse a développé une chaîne de traction hybride pour un véhicule automobile comportant un moteur thermique et un moteur électrique de traction implantés sur un train d'un véhicule automobile, notamment un train avant. Le moteur thermique est associé à une façade accessoires comportant une poulie liée en rotation à un vilebrequin du moteur thermique, une poulie liée en rotation à un arbre d'un alterno-démarreur, et une poulie liée en rotation à un organe annexe. Une courroie de transmission coopère avec les poulies. En outre, la façade accessoires est équipée d'un tendeur de la courroie de transmission. L'alterno-démarreur est une machine électrique tournante de type réversible apte à fonctionner dans un mode générateur pour recharger une batterie du véhicule ainsi que dans un mode moteur pour assurer un démarrage du moteur thermique alors que le véhicule est à l'arrêt ou lors d'une transition d'un mode de roulage électrique vers un mode de roulage thermique. Cette machine électrique pourra également être utilisée pour fournir de l'énergie à la batterie lors d'une phase de freinage récupératif. Afin d’assurer la prestation de démarrage dans toutes les conditions de vie et de température de fonctionnement du moteur thermique, il est possible d'utiliser un organe de démarrage du moteur thermique autre que l'alterno-démarreur, à savoir un démarreur conventionnel en prise avec une couronne de démarrage du moteur thermique ou le moteur électrique de traction. Lors du démarrage du moteur thermique par un de ces organes de démarrage, un brin de la courroie de transmission s'étendant entre la poulie du vilebrequin et la poulie de l'alterno-démarreur est susceptible de se détendre. Cela risque de générer du bruit, de l’usure prématurée de la courroie de transmission et dans le pire cas un échec de démarrage. L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un procédé de gestion d'un démarrage d'un moteur thermique appartenant à une chaîne de traction et associé à une façade accessoires comportant au moins: - une première poulie liée en rotation à un vilebrequin du moteur thermique, - une deuxième poulie liée en rotation à un arbre d'un alterno-démarreur, - une courroie de transmission coopérant avec la première poulie et la deuxième poulie, et - un tendeur de la courroie de transmission, - ladite chaîne de traction comportant en outre au moins un organe de démarrage autre que l'alterno-démarreur, - ledit procédé comportant une étape d'augmentation d'une tension mécanique de la courroie de transmission suite à une demande de démarrage du moteur thermique par l'organe de démarrage. L'invention permet ainsi, en augmentant la tension de la courroie de transmission, de maintenir tendue la courroie de transmission en phase de démarrage par un organe autre que l'alterno-démarreur. On évite donc les risques de bruyance. L'usure de la courroie de transmission est également réduite dans cette situation de vie. L'invention permet en outre de limiter l’impact des accélérations alternées lors des premières combustions sur la dynamique de la façade accessoires. Selon une mise en œuvre de l'invention, le procédé comporte: - une étape de demande de démarrage du moteur thermique par l'organe de démarrage, - une étape de modification d'une position angulaire du tendeur passant d'une position angulaire initiale à une position angulaire active de façon à augmenter une tension mécanique de la courroie de transmission d'une tension nominale à une tension augmentée adaptée à un démarrage du moteur thermique par l'organe de démarrage, et - une étape d'activation de l'organe de démarrage. Selon une mise en œuvre de l'invention, lorsqu'un régime prédéfini du moteur thermique est atteint, ledit tendeur revient à sa position angulaire initiale. Selon une mise en œuvre de l'invention, la modification de la position angulaire du tendeur de la courroie de transmission est effectuée avant de mettre en mouvement le vilebrequin du moteur thermique via l'activation de l'organe de démarrage. Selon une mise en œuvre de l'invention, la tension mécanique nominale de la courroie de transmission est de l'ordre de 350 Newtons, et la tension mécanique augmentée de la courroie de transmission est de l'ordre de 500 Newtons. L'invention a également pour objet un calculateur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre d'un procédé de gestion d'un démarrage d'un moteur thermique appartenant à une chaîne de traction tel que précédemment défini. L'invention concerne en outre une chaîne de traction comportant un calculateur tel que précédemment défini, un moteur thermique associé à une façade accessoires comportant au moins: - une première poulie liée en rotation à un vilebrequin du moteur thermique, - une deuxième poulie liée en rotation à un arbre d'un alterno-démarreur, - une courroie de transmission coopérant avec la première poulie et la deuxième poulie, et - un tendeur de la courroie de transmission, - ladite chaîne de traction comportant en outre au moins un organe de démarrage autre que l'alterno-démarreur. Selon une réalisation de l'invention, l'organe de démarrage est constitué par un démarreur en prise avec une couronne de démarrage du moteur thermique. Selon une réalisation de l'invention, l'organe de démarrage est un moteur électrique de traction. Selon une réalisation de l'invention, une poulie, notamment la première poulie, intègre un dispositif d'amortissement. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention. La figure 1 est une représentation schématique d'une chaîne de traction hybride d'un véhicule automobile mettant en œuvre le procédé selon l'invention de gestion d'une tension mécanique d'une courroie de transmission lors d'un démarrage du moteur thermique; La figure 2 est une représentation schématique d'une façade accessoires de la chaîne de traction de la figure 1; La figure 3 est une représentation schématique d'un tendeur utilisé avec le procédé selon l'invention de gestion d'une tension mécanique d'une courroie de transmission lors d'un démarrage du moteur thermique; La figure 4 est une représentation graphique de la caractéristique de la tension appliquée sur la courroie de transmission en fonction de la position angulaire du tendeur; La figure 5 est une représentation graphique de l'évolution, en fonction du temps, de la position angulaire du tendeur, de la tension de la courroie de transmission, et du régime du vilebrequin du moteur thermique lors de la mise en œuvre du procédé selon l'invention; La figure 6a est une représentation graphique des variations minimale, maximale, et moyenne de la tension d'une courroie de transmission en fonction du régime du moteur thermique sans dispositif d'amortissement; La figure 6b est une représentation graphique des variations minimale, maximale, et moyenne de la tension d'une courroie de transmission en fonction du régime du moteur thermique avec dispositif d'amortissement. Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. Plus précisément, la figure 1 montre une chaîne de traction 10 pour véhicule automobile comportant un moteur thermique 11 associé à un système de volant d'inertie 12 et un moteur électrique de traction 13 implantés sur un train de roues 14 d'un véhicule automobile, notamment un train avant. Le moteur thermique 11 est par exemple un moteur thermique à trois cylindres. En variante, le moteur thermique 11 pourra bien entendu comporter un nombre différent de cylindres. Le moteur électrique de traction 13 est accouplé au moteur thermique 11 par l'intermédiaire d'un premier embrayage K0. Le moteur électrique de traction 13 est accouplé avec un dispositif de transmission 15 par l'intermédiaire d'un deuxième embrayage K1. Le dispositif de transmission 15 comporte notamment une boîte de vitesses et un différentiel. L'arbre de sortie 16 du dispositif de transmission 15 est en prise avec le train de roues 14. Dans un mode de fonctionnement électrique du véhicule automobile, l'embrayage K0 est ouvert tandis que l'embrayage K1 est fermé. Dans un mode de fonctionnement thermique ou hybride du véhicule automobile, les deux embrayages K0 et K1 sont fermés. Un démarreur 17 permet d'assurer un démarrage à froid du moteur thermique 11, notamment le premier démarrage du moteur thermique 11. A cet effet, le démarreur 17 comporte un pignon d'entraînement engrenant avec une couronne de démarrage du moteur thermique 11. Comme cela est illustré en détails sur la figure 2, le moteur thermique 11 est associé à une façade accessoires 19 comportant une première poulie 21 liée en rotation au vilebrequin du moteur thermique 11, une deuxième poulie 22 liée en rotation à un arbre d'un alterno-démarreur 24, et une troisième poulie 23 liée en rotation avec un arbre d'un organe annexe 25, tel qu'un compresseur de climatisation. En variante, l'organe annexe 25 est une pompe à huile, une pompe à eau, une pompe de direction ou tout autre organe du véhicule nécessitant d'être entraîné en rotation pour son fonctionnement. En variante, la troisième poulie 23 est une poulie folle qui n'est liée en rotation à aucun organe annexe. Une courroie de transmission 27 coopère avec la première poulie 21, la deuxième poulie 22, et la troisième poulie 23. L'alterno-démarreur 24 est une machine électrique tournante de type réversible apte à fonctionner dans un mode générateur pour recharger une batterie du véhicule ainsi que dans un mode moteur pour assurer un démarrage du moteur thermique 11 alors que le véhicule est à l'arrêt ou lors d'une transition d'un mode de roulage électrique vers un mode de roulage thermique. Cette machine électrique pourra également être utilisée pour fournir de l'énergie à la batterie lors d'une phase de freinage récupératif. En outre, la façade accessoires 19 est équipée d'un tendeur 29 de la courroie de transmission 27. Le tendeur 29 est en appui sur un brin de la courroie de transmission 27 s'étendant entre la poulie 22 de l'alterno-démarreur 24 et la poulie 23 de l'organe annexe 25. Comme on peut le voir sur la figure 3, le tendeur 29 est un tendeur dynamique comportant un corps 31 permettant de fixer le tendeur 29 à la façade accessoires 19 ainsi qu'un bras 32 ayant une extrémité liée en rotation par rapport au corps 31 et une extrémité portant une poulie 33 destinée à venir en contact avec la courroie de transmission 27. Un ressort de torsion 34 permet à la poulie 33 d’appliquer un effort sur la courroie de transmission 27. Un élément de frottement 35 permet d'assurer l’amortissement du tendeur 29 afin de stabiliser sa dynamique. Comme on peut le voir sur la figure 4, le tendeur 29 présente une position angulaire initiale Pang_init permettant d'appliquer une tension mécanique nominale T_nom sur la courroie de transmission 27 adaptée à un démarrage du moteur thermique 11 par l'alterno-démarreur 24. Par "tension mécanique adaptée à un démarrage du moteur thermique", on entend une tension mécanique appliquée sur la courroie de transmission permettant de maintenir tendue ladite courroie de transmission 27 lors du démarrage du moteur thermique. La position angulaire Pang du tendeur 29 est définie par la position angulaire du bras 32 par rapport à une droite de référence D. La position angulaire Pang_init est par exemple de l'ordre de 39 degrés. La tension mécanique nominale T_nom correspondante appliquée sur la courroie de transmission 27 est de l’ordre de 350 Newtons. Par "de l’ordre de", on entend une variation de l’ordre de plus ou moins 10% autour de la valeur cible. Le tendeur 29 est mobile entre la position angulaire initiale Pang_init et une position angulaire active Pang_act de façon à augmenter la tension mécanique de la courroie de transmission 27 de la tension nominale T_nom à une tension augmentée T_aug adaptée à un démarrage du moteur thermique par l'organe de démarrage 13, 17. La position angulaire Pang_act est par exemple de l'ordre de 50 degrés. La tension mécanique augmentée T_aug correspondante appliquée sur la courroie de transmission 27 est de l’ordre de 500 Newtons. Plus généralement, les positions Pang_init et Pang_act sont définies de façon à augmenter la tension de la courroie de transmission 27 d'une valeur de l'ordre de 150 Newtons. La modification de la position angulaire Pang du tendeur 29 pourra être effectuée au moyen d'un élément 36 qui modifie la longueur du ressort. L'élément 36 pourra être un élément de type moteur adapté à déplacer le ressort 34 et/ou le bras 32 de façon à comprimer ou décomprimer le ressort de torsion 34. Un superviseur 37 assure le pilotage des différents composants de la chaîne de traction 10. Ce superviseur 37, prenant la forme d'un calculateur, comporte une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention de gestion de la tension mécanique de la courroie de transmission 27 lors d'un démarrage du moteur thermique 11 par un organe autre que l’alterno-démarreur 24, c’est-à-dire un démarrage du moteur thermique 11 assuré par le démarreur 17 ou le moteur électrique de traction 13. Comme on peut le voir sur la figure 5, à l'instant t1, il se produit une demande de démarrage du moteur thermique 11 par un organe 13, 17 autre que l'alterno-démarreur 24. Cette demande de démarrage pourra être effectuée par le conducteur au moyen d'une clef de contact ou d'une carte de contact ou tout autre élément adapté à commander un démarrage du moteur thermique 11 (téléphone mobile, élément connecté de type bracelet, montre, bague, etc…). Cette demande de démarrage pourra également être effectuée de façon automatique par le superviseur 37 qui aura détecté la présence du conducteur. Cette demande de démarrage se produit notamment lors d'un démarrage à froid du moteur thermique 11, notamment un premier démarrage du moteur thermique 11. La position angulaire du tendeur 29 est modifiée de façon à passer de la position angulaire initiale Pang_init à la position angulaire active Pang_act. Cela permet d'augmenter la tension mécanique de la courroie de transmission 27 de la tension nominale Tnom à la tension augmentée Taug adaptée à un démarrage du moteur thermique par l'organe de démarrage 13, 17. En effet, la tension Taug permet de maintenir tendu le brin de la courroie de transmission 27 s'étendant entre la poulie du vilebrequin du moteur thermique 11 et la poulie de l'alterno-démarreur 24 lors de la mise en rotation du vilebrequin. A l'instant t2, le superviseur 37 active l'organe de démarrage 13, 17, ce qui a pour effet d'entraîner en rotation le vilebrequin du moteur thermique 11. A l'instant t3, lorsqu'un régime prédéfini du moteur thermique 11 est atteint, par exemple de l'ordre de 950 tr/min, le tendeur 29 revient dans sa position angulaire initiale Pang_init. Le retour à la position angulaire initiale Pang_init permet de limiter les pertes mécaniques par frottement. L’augmentation de tension n’est que provisoire durant la phase de démarrage afin de limiter les pertes par frottement lors des autres situations de vie. Une fois que le moteur thermique 11 est chaud, les redémarrages de ce moteur pourront être assurés par l'alterno-démarreur 24. Comme cela ressort du diagramme de la figure 5, la modification de la position angulaire du tendeur 29 de la courroie est effectuée à l'instant t1 avant de mettre en mouvement le vilebrequin via l'activation de l'organe de démarrage 13, 17 à l'instant t2. Comme on peut le voir sur la figure 6a, dans le cas où aucun dispositif d'amortissement n'est utilisé, l'écart E1 entre les tensions mininale Tmin et maximale Tmax situées autour de la tension moyenne Tmoy de la courroie de transmission 27 est important en raison des acyclismes. La tension minimale est proche de 0 Newtons, ce qui induit un risque de saut de courroie. Comme on peut le voir sur la figure 6b, dans le cas où un dispositif d'amortissement est intégré à une poulie de la façade accessoires, notamment la poulie 21 du vilebrequin, l'écart E1 est réduit ce qui limite les risques de saut de courroie. Suivant un exemple de réalisation, la poulie 21 est une poulie découpleuse intégrant un dispositif d'amortissement 38 (cf. figure 1) comportant un système masse-ressort à volants d'inertie. Procédé de gestion d'un démarrage d'un moteur thermique (11) appartenant à une chaîne de traction (10) et associé à une façade accessoires (19) comportant au moins: - une première poulie (21) liée en rotation à un vilebrequin du moteur thermique (11), - une deuxième poulie (22) liée en rotation à un arbre d'un alterno-démarreur (24), - une courroie de transmission (27) coopérant avec la première poulie (21) et la deuxième poulie (22), et - un tendeur (29) de la courroie de transmission (27), - ladite chaîne de traction comportant en outre au moins un organe de démarrage (13, 17) autre que l'alterno-démarreur (24), caractérisé en ce que ledit procédé comporte une étape d'augmentation d'une tension mécanique de la courroie de transmission (27) suite à une demande de démarrage du moteur thermique (11) par l'organe de démarrage (13, 17). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape de demande de démarrage du moteur thermique (11) par l'organe de démarrage (13, 17), - une étape de modification d'une position angulaire du tendeur (29) passant d'une position angulaire initiale (Pang_init) à une position angulaire active (Pang_act) de façon à augmenter une tension mécanique de la courroie de transmission (27) d'une tension nominale (Tnom) à une tension augmentée (Taug) adaptée à un démarrage du moteur thermique par l'organe de démarrage (13, 17), et - une étape d'activation de l'organe de démarrage (13, 17). Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lorsqu'un régime prédéfini du moteur thermique (11) est atteint, ledit tendeur (29) revient à sa position angulaire initiale (Pang_init). Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la modification de la position angulaire du tendeur (29) de la courroie de transmission (27) est effectuée avant de mettre en mouvement le vilebrequin du moteur thermique (11) via l'activation de l'organe de démarrage (13, 17). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tension mécanique nominale (Tnom) de la courroie de transmission (27) est de l'ordre de 350 Newtons, et la tension mécanique augmentée (Taug) de la courroie de transmission (27) est de l'ordre de 500 Newtons. Calculateur (27) comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre d'un procédé de gestion d'un démarrage d'un moteur thermique (11) appartenant à une chaîne de traction (10) tel que défini selon l’une quelconque des revendications précédentes. Chaîne de traction caractérisée en ce qu'elle comporte un calculateur tel que défini dans la revendication 6, un moteur thermique (11) associé à une façade accessoires (19), comportant au moins: - une première poulie (21) liée en rotation à un vilebrequin du moteur thermique (11), - une deuxième poulie (22) liée en rotation à un arbre d'un alterno-démarreur (24), - une courroie de transmission (27) coopérant avec la première poulie (21) et la deuxième poulie (22), et - un tendeur (29) de la courroie de transmission (27), - ladite chaîne de traction comportant en outre au moins un organe de démarrage (13, 17) autre que l'alterno-démarreur (24). Chaîne de traction selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'organe de démarrage est constitué par un démarreur (17) en prise avec une couronne de démarrage du moteur thermique (11). Chaîne de traction selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'organe de démarrage est un moteur électrique de traction (13). Chaîne de traction selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce qu'une poulie, notamment la première poulie, intègre un dispositif d'amortissement (38).