Brevet FR3153634A1 — publié le 20250404

Ce procédé de gestion d’un dispositif d’embrayage (19) d’un compresseur mécanique (13) d’air destiné à suralimenter un moteur (1) à combustion interne d’un véhicule automobile comprend des étapes de : détermination d’un état du dispositif d’embrayage correspondant soit à une phase de chauffe si le dispositif d’embrayage est en phase de patinage, soit à une phase de refroidissement dans le cas contraire ; calcul d’une variation de l’énergie accumulée dans une garniture du dispositif d’embrayage durant un pas de temps de valeur prédéterminée, à partir d’au moins une cartographie prédéterminée représentative de la variation d’énergie accumulée dans la garniture en fonction de l’état du dispositif d’embrayage; mise à jour d’une valeur mémorisée de l’énergie accumulée dans la garniture en fonction de la variation calculée de l’énergie accumulée; et, gestion du dispositif d’embrayage en fonction de la valeur mise à jour de l’énergie accumulée dans la garniture. Figure pour l’abrégé : Figure 1 Système et procédé de gestion d’un dispositif d’embrayage d’un compresseur mécanique d’air destiné à suralimenter un moteur à combustion interne de véhicule automobile La présente invention se rapporte à un procédé de gestion d’un dispositif d’embrayage d’un compresseur mécanique d’air destiné à suralimenter un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile. L’invention concerne également un système de gestion d’un tel dispositif d’embrayage. Techniques antérieures Pour limiter drastiquement les émissions polluantes de type oxydes d’azote (NOx), les moteurs à combustion interne vont devoir fonctionner à l’avenir avec des mélanges carburés très pauvres. Un tel fonctionnement demande de pouvoir assurer des débits d’air très élevés pour lesquels il est nécessaire d’adopter des systèmes de suralimentation du moteur, le plus souvent à double étage. Les systèmes de suralimentation à double étage comprennent généralement un compresseur mécanique associé à un turbocompresseur. Le compresseur mécanique est entraîné par le vilebrequin du moteur pour assister le turbocompresseur, c’est-à-dire pour assurer une compression complémentaire. Comme le compresseur mécanique est très énergivore, son utilisation est réservée aux plages de fonctionnement où le turbocompresseur ne peut assurer seul la suralimentation. Par ailleurs, le compresseur mécanique est limité en régime et ne doit pas être entraîné au-delà d’un régime seuil prédéterminé du moteur. Il est alors nécessaire d’utiliser un dispositif d’embrayage permettant d’accoupler ou de désaccoupler le compresseur et le moteur. Un tel dispositif d’embrayage assure un accouplement progressif entre le vilebrequin et le compresseur mécanique. La progressivité de l’accouplement est assurée par une phase de patinage générant une quantité importante de chaleur. Cette chaleur peut conduire à un endommagement du dispositif d’embrayage, notamment au niveau des garnitures. L’invention a pour but de prévenir un endommagement par surchauffe des garnitures des dispositifs d’embrayage. L’invention a pour objet un procédé de gestion d’un dispositif d’embrayage d’un compresseur mécanique d’air destiné à suralimenter un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile. Le procédé comprend des étapes de : détermination d’un état du dispositif d’embrayage correspondant soit à une phase de chauffe si le dispositif d’embrayage est en phase de patinage, soit à une phase de refroidissement dans le cas contraire ; calcul d’une variation de l’énergie accumulée dans une garniture du dispositif d’embrayage durant un pas de temps de valeur prédéterminée, à partir d’au moins une cartographie prédéterminée représentative de la variation d’énergie accumulée dans la garniture en fonction de l’état du dispositif d’embrayage ; mise à jour d’une valeur mémorisée de l’énergie accumulée dans la garniture du dispositif d’embrayage en fonction de la variation calculée de l’énergie accumulée; et gestion du dispositif d’embrayage en fonction de la valeur mise à jour de l’énergie accumulée dans la garniture du dispositif d’embrayage. Un tel procédé vise à prévenir un endommagement par surchauffe de la garniture du dispositif d’embrayage. Par exemple, à l’étape de gestion du dispositif d’embrayage, un accouplement du compresseur et du moteur n’est autorisé qu’à condition que la valeur de l’énergie accumulée dans la garniture du dispositif d’embrayage soit inférieure ou égale à une valeur de seuil d’énergie prédéterminée. Avantageusement, le calcul de la variation d’énergie en phase de chauffe est réalisé à l’aide d’une première cartographie et d’une deuxième cartographie représentatives de l’énergie accumulée dans la garniture en fonction respectivement d’un taux de compression du compresseur mécanique et d’un taux de patinage du dispositif d’embrayage. De telles cartographies permettent d’estimer de façon simple et avec une bonne précision l’augmentation de l’énergie accumulée dans la garniture en phase de chauffe. Selon une caractéristique, la variation d’énergie en phase de chauffe est calculée par une intégration de la somme d’une première contribution et d’une deuxième contribution issues respectivement de la première cartographie et de la deuxième cartographie. Selon une autre caractéristique, le calcul de la variation d’énergie en phase de refroidissement est réalisé à l’aide d’un filtre d’ordre 1, représentatif du refroidissement de la garniture en fonction du temps, en l’absence de tout apport d’énergie. Un tel filtre d’ordre 1 représente un moyen peu coûteux en termes de puissance de calcul qui permet d’estimer de façon simple et avec une bonne précision la diminution de l’énergie accumulée dans la garniture en phase de refroidissement. Par exemple, le filtre est initialisé à une valeur initiale correspondant à la valeur d’énergie accumulée dans la garniture et converge vers une valeur nulle en fonction d’une constante de temps calibrée à l’avance et représentative d’une valeur correspondant au temps nécessaire pour que la température de la garniture descende à un niveau prédéterminé représentatif d’un niveau d’énergie de la garniture permettant un accouplement du dispositif d’embrayage et du moteur sans risque d’endommagement pour la garniture. Selon un autre aspect, l’invention a pour objet un système de gestion d’un dispositif d’embrayage d’un compresseur mécanique d’air destiné à suralimenter un moteur à combustion interne d’un véhicule automobile. Le système de gestion comprend des moyens de : détermination d’un état du dispositif d’embrayage correspondant soit à une phase de chauffe si le dispositif d’embrayage est en phase de patinage, soit à une phase de refroidissement dans le cas contraire ; calcul d’une variation de l’énergie accumulée dans une garniture du dispositif d’embrayage durant un pas de temps de valeur prédéterminée, à partir d’au moins une cartographie prédéterminée représentative de la variation d’énergie de la garniture en fonction de l’état du dispositif d’embrayage ; mise à jour d’une valeur mémorisée de l’énergie accumulée dans la garniture du dispositif d’embrayage en fonction de la variation calculée de l’énergie accumulée; gestion du dispositif d’embrayage en fonction de la valeur mise à jour de l’énergie accumulée dans la garniture du dispositif d’embrayage. Selon un autre aspect, l’invention a également pour objet un moteur à combustion interne de véhicule automobile comprenant un compresseur mécanique d’air pour suralimenter le moteur, et un système de gestion d’un dispositif d’embrayage du compresseur tel que décrit ci-dessus et mettant en œuvre un procédé de gestion tel que décrit ci-dessus. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : FIG. 1 illustre l’architecture d’un moteur à combustion interne associé à un système de gestion d’un dispositif d’embrayage selon l’invention ; FIG. 2 est un organigramme d’un procédé de gestion d’un dispositif d’embrayage selon l’invention ; Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation Dans l’exemple illustré sur la FIG. 1 , le moteur 1 à combustion interne d’un véhicule automobile est du type à allumage commandé et comprend, de manière non limitative, quatre cylindres 2 en ligne, un collecteur d’admission d’air frais 3, ou répartiteur 3, un collecteur d’échappement 4 et un système de turbo-compression ou turbocompresseur 5. Le moteur 1 est associé à un circuit d’admission d’air, à un circuit d’échappement des gaz brûlés et à un circuit d’alimentation de carburant (non représenté). Le circuit d’admission d’air comprend d’amont en aval dans le sens de circulation de l’air : un filtre à air 6, un débitmètre 7, une vanne d’admission d’air 8, une première 9 et une deuxième 10 branches montées en parallèle, un boîtier papillon 11 et le répartiteur 3 qui peut intégrer un échangeur thermique 12, par exemple un échangeur air-eau. La première branche 9 mène l’air d’admission à un compresseur mécanique 13 entrainé par un vilebrequin 14 du moteur 1 par l’intermédiaire d’une courroie 15. Le compresseur mécanique 9 est monté en amont du compresseur 5a du turbocompresseur 5. La deuxième branche 10 est munie d’une vanne by-pass 16 et mène l’air directement au compresseur 5a du turbocompresseur 5 sans passer par le compresseur mécanique 13. Le circuit d’échappement comprend d’amont en aval dans le sens de circulation des gaz brûlés : le collecteur d’échappement 4, une turbine 5b du turbocompresseur 5, un système de dépollution 17 comprenant par exemple un catalyseur trois voies, et un silencieux 18. Dans l’exemple illustré sur la FIG. 1 , le compresseur mécanique 13 est associé à un turbocompresseur 5. En variante, il reste possible que la suralimentation du moteur 1 soit réalisée uniquement par un compresseur mécanique 13 sans turbocompresseur 5. L’invention trouve une application possible à tout moteur à combustion associé à un compresseur mécanique entraîné par un dispositif d’embrayage notamment à commande électronique, que le compresseur mécanique soit seul ou associé dans une suralimentation à double étage à un turbocompresseur. L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le cas des moteurs à allumage commandé à hydrogène. Dans le mode de réalisation préférentiel illustré sur la FIG. 1 , le turbocompresseur 5 réutilise utilement l’énergie contenue dans les gaz d’échappement pour augmenter le débit massique d’air frais entrant dans le moteur : la turbine prélève de l’énergie sur les gaz brûlés qui la traversent et restitue cette énergie au compresseur qui comprime l’air d’admission et augmente sa masse volumique. Le fonctionnement du compresseur mécanique 13 utilise l’énergie mécanique du vilebrequin 14 ce qui dégrade le rendement du moteur 1. Il est donc préférable de réserver l’utilisation du compresseur mécanique 13 aux plages de fonctionnement où le turbocompresseur 5 ne peut assurer seul la suralimentation du moteur 1. Pour pouvoir être activé et désactivé, le compresseur mécanique 13 est muni d’un dispositif d’embrayage 19 qui permet d’accoupler et de désaccoupler le compresseur mécanique 13 et le moteur 1, en fonction des besoins. Une partie du dispositif d’embrayage 19 est solidaire du compresseur 13, et une autre partie est solidaire d’une poulie 20 qui est coaxiale à l’axe de rotation du compresseur 13. Cette poulie 20 est entraînée par le vilebrequin 14 du moteur grâce à des moyens d’entraînement 15, par exemple une courroie 15 qui relie la poulie 20 à une deuxième poulie montée en bout de vilebrequin. Ainsi le rapport de régime entre le vilebrequin 14 et la poulie 20 est fixe, et la mise en rotation du compresseur jusqu’à l’atteinte progressive du régime de la poulie 20 est assurée grâce à la fermeture du dispositif d’embrayage 19. Classiquement, un compresseur mécanique est activé lorsque le régime N du moteur est inférieur à un premier seuil de régime N1 fixe prédéterminé et lorsque le couple de consigne Tq du moteur est supérieur à un premier seuil de couple C1 qui dépend du régime N du moteur. Après l’activation du compresseur, on mesure en continu le régime N et le couple de consigne Tq. Le compresseur est désactivé si le régime N devient supérieur à un deuxième seuil de régime N2 fixe prédéterminé et qui est strictement supérieur à N1, ou si le couple de consigne Tq devient inférieur à un deuxième seuil de couple C2 dépendant du régime N et qui est strictement inférieur à C1 pour une valeur de régime N identique. Ainsi, l’activation ou la désactivation du compresseur mécanique dans l’art antérieur ne tient nullement compte de l’état du dispositif d’embrayage. Or, à chaque fois que le compresseur est accouplé au moteur, la phase de patinage du dispositif d’embrayage provoque un fort dégagement de chaleur susceptible d’endommager sur le long terme le dispositif d’embrayage, lorsque ces phases d’accouplement se répètent. Une stratégie de gestion du dispositif d’embrayage 19 est définie afin de permettre de protéger une garniture du dispositif d’embrayage 19 contre un risque d’endommagement lié à une surchauffe. Durant la phase de patinage, le dispositif d’embrayage 19 se trouve dans une phase de chauffe. La chaleur dégagée en phase de chauffe est proportionnelle au couple d’entraînement du compresseur 13 et à un ratio de régime du compresseur 13, ou taux de patinage, c’est-à-dire à un rapport entre le régime de rotation du compresseur 13 et celui de la poulie 20. Le couple d’entraînement se partage entre un couple d’inertie du compresseur 13, qu’il faut accélérer d’un régime nul jusqu’au régime de rotation de la poulie 20, et un couple de compression proportionnel au taux de compression du compresseur mécanique 13. Le taux de compression est égal au rapport entre la valeur de la pression mesurée en aval du compresseur, divisée par la valeur de la pression mesurée en amont du compresseur, ces valeurs étant par exemple mesurées par des capteurs de pression aux bornes du compresseur 13. Le ratio de régime ou taux de patinage du dispositif d’embrayage 19 est le rapport entre le régime du compresseur 13 et le régime de la poulie 20. Ce ratio est nul au début de la phase de patinage et converge progressivement vers 1 lorsque la phase de patinage est terminée. En dehors de la phase de patinage, on considère que le dispositif d’embrayage 19 se trouve dans une phase de refroidissement, car il restitue à son environnement la chaleur accumulée dans la phase de patinage. La restitution de chaleur accumulée se fait principalement par conduction avec les composants en contact direct avec le dispositif d’embrayage 19 et par convection avec l’air environnant. Il est à noter que l’on néglige la chaleur apportée par le courant de commande qui traverse un solénoïde qui pilote le déplacement d’une armature du dispositif d’embrayage 19. On comprend de ce qui précède que, si les phases de patinage sont trop rapprochées, les phases de refroidissement entre deux phases d’embrayage du compresseur ne sont pas suffisamment longues pour permettre l’évacuation de la chaleur accumulée dans l’embrayage. Si l’énergie accumulée continue d’augmenter, elle finit par atteindre un seuil qui met le bon fonctionnement de l’embrayage en danger. Par ailleurs, le moteur 1 comprend un système de gestion 21 du dispositif d’embrayage 19 comprenant une mémoire 22, un module de calcul 23, un module de communication 24, un module de mesure 25 et un module de commande 26. Le module de communication 24 du système de gestion 21 est apte à communiquer avec une unité électronique de commande de haut niveau (non représentée) configurée pour commander les différents éléments du moteur à combustion interne à partir de données recueillies par des capteurs à différents endroits du moteur. De préférence, l’unité électronique de commande transmet au système de gestion 21 des données représentatives du régime de la poulie 20, du régime du compresseur 13, des pressions aux bornes du compresseur 13 qui permettent de déterminer le taux de compression. Le module de mesure 25 est configuré pour déterminer si le dispositif d’embrayage 19 se trouve ou non en phase de patinage. Le module de commande 26 du système de gestion 21 est configuré pour commander l’accouplement et le désaccouplement du compresseur mécanique 13 et du moteur 1, notamment en fonction d’une valeur de l’énergie accumulée dans la garniture du dispositif d’embrayage 19. Le module de calcul 23 est configuré pour calculer une variation de l’énergie accumulée dans une garniture du dispositif d’embrayage durant un pas de temps de valeur prédéterminée et en fonction d’au moins une cartographie prédéterminée, stockée dans la mémoire 22 et représentative de la variation d’énergie de la garniture en fonction de l’état du dispositif d’embrayage. Par exemple, le module de commande 26 n’autorise un accouplement du compresseur 13 et du moteur 1 qu’à la condition que la valeur de l’énergie accumulée dans la garniture du dispositif d’embrayage soit inférieure ou égale à une valeur de seuil d’énergie E1 prédéterminée. En variante, il reste possible d’émettre un message d’alerte concernant la surchauffe du dispositif d’embrayage 19 lorsque la valeur de l’énergie accumulée dans la garniture du dispositif d’embrayage dépasse E1. La FIG. 2 est un organigramme d’un procédé de gestion d’un dispositif d’embrayage 19 selon un mode de réalisation de l’invention. Le procédé commence par une étape 30 de détermination d’un état du dispositif d’embrayage correspondant soit à une phase de chauffe si le dispositif d’embrayage est en phase de patinage, soit à une phase de refroidissement dans le cas contraire. Le procédé se poursuit par une étape 31 de calcul d’une variation de l’énergie accumulée dans une garniture du dispositif d’embrayage 19 durant un pas de temps de valeur prédéterminée. Le calcul de la variation de l’énergie accumulée dans la garniture utilise au moins une cartographie prédéterminée, contenue dans la mémoire 22 et représentative de la variation d’énergie accumulée dans la garniture en fonction de l’état du dispositif d’embrayage 19 déterminé à l’étape 30. De préférence, le calcul de la variation d’énergie en phase de chauffe est réalisé à l’aide d’une première cartographie et d’une deuxième cartographie représentatives de l’énergie accumulée dans la garniture en fonction respectivement du taux de compression du compresseur mécanique et du taux de patinage du dispositif d’embrayage 19. Par exemple, la variation d’énergie en phase de chauffe est calculée par une intégration de la somme d’une première contribution et d’une deuxième contribution issues respectivement de la première cartographie et de la deuxième cartographie. Par exemple, la variation d’énergie en phase de refroidissement est calculée à l’aide d’un filtre d’ordre 1 représentatif du refroidissement de la garniture en fonction du temps, en l’absence de tout apport d’énergie. Ce filtre est notamment initialisé à une valeur initiale correspondant à la valeur mémorisée d’énergie accumulée dans la garniture et converge vers une valeur nulle en fonction d’une constante de temps calibrée à l’avance et représentative d’une valeur correspondant au temps nécessaire pour que la température de la garniture descende à un niveau prédéterminé représentatif d’un niveau d’énergie de la garniture permettant un accouplement du dispositif d’embrayage 19 et du moteur 1 sans risque d’endommagement pour la garniture. Le système de gestion 21 réalise ensuite une mise à jour d’une valeur mémorisée de l’énergie accumulée dans la garniture du dispositif d’embrayage 19 en fonction de la variation calculée de l’énergie accumulée (étape 32). La valeur de l’énergie accumulée dans la garniture est stockée dans la mémoire 22 du système de gestion 21. Par exemple, lors du premier démarrage (ce qui exclut les redémarrages après un arrêt moteur commandé par une fonction Stop & Start) du moteur 1, on initialise la valeur mémorisée de l’énergie accumulée dans la garniture à 0. Le procédé se poursuit par une étape 33 de gestion du dispositif d’embrayage 19 en fonction de la valeur mise à jour à l’étape 32 de l’énergie accumulée dans la garniture du dispositif d’embrayage 19. Par exemple, lors de l’étape 33 de gestion, le système de gestion 21 n’autorise l’accouplement du compresseur 13 et du moteur 1 qu’à la condition que la valeur mémorisée de l’énergie accumulée dans la garniture du dispositif d’embrayage 19 soit inférieure ou égale à la valeur de seuil d’énergie E1. Procédé de gestion d’un dispositif d’embrayage (19) d’un compresseur mécanique (13) d’air destiné à suralimenter un moteur (1) à combustion interne d’un véhicule automobile caractérisé en ce qu’il comprend des étapes de : détermination d’un état du dispositif d’embrayage (19) correspondant soit à une phase de chauffe si le dispositif d’embrayage (19) est en phase de patinage, soit à une phase de refroidissement dans le cas contraire ; calcul d’une variation de l’énergie accumulée dans une garniture du dispositif d’embrayage (19) durant un pas de temps de valeur prédéterminée, à partir d’au moins une cartographie prédéterminée représentative de la variation d’énergie accumulée dans la garniture en fonction de l’état du dispositif d’embrayage (19) ; mise à jour d’une valeur mémorisée de l’énergie accumulée dans la garniture du dispositif d’embrayage (19) en fonction de la variation calculée de l’énergie accumulée; et, gestion du dispositif d’embrayage (19) en fonction de la valeur mise à jour de l’énergie accumulée dans la garniture du dispositif d’embrayage (19). Procédé selon la revendication 1, dans lequel à l’étape de gestion du dispositif d’embrayage (19), un accouplement du compresseur (13) et du moteur (1) n’est autorisé qu’à condition que la valeur de l’énergie accumulée dans la garniture du dispositif d’embrayage (19) soit inférieure ou égale à une valeur de seuil d’énergie (E1) prédéterminée. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le calcul de la variation d’énergie en phase de chauffe est réalisé à l’aide d’une première cartographie et d’une deuxième cartographie représentatives de l’énergie accumulée dans la garniture en fonction respectivement d’un taux de compression du compresseur mécanique (13) et d’un taux de patinage du dispositif d’embrayage (19). Procédé selon la revendication 3, dans lequel la variation d’énergie en phase de chauffe est calculée par une intégration de la somme d’une première contribution et d’une deuxième contribution issues respectivement de la première cartographie et de la deuxième cartographie. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le calcul de la variation d’énergie en phase de refroidissement est réalisé à l’aide d’un filtre d’ordre 1, représentatif du refroidissement de la garniture en fonction du temps, en l’absence de tout apport d’énergie. Procédé selon la revendication 5 dans lequel ledit filtre est initialisé à une valeur initiale correspondant à la valeur d’énergie accumulée dans la garniture et converge vers une valeur nulle en fonction d’une constante de temps calibrée à l’avance et représentative d’une valeur correspondant au temps nécessaire pour que la température de la garniture descende à un niveau prédéterminé représentatif d’un niveau d’énergie de la garniture permettant un accouplement du dispositif d’embrayage (19) et du moteur (1) sans risque d’endommagement pour la garniture. Système de gestion (21) d’un dispositif d’embrayage (19) d’un compresseur mécanique (13) d’air destiné à suralimenter un moteur (1) à combustion interne d’un véhicule automobile caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de : détermination d’un état du dispositif d’embrayage correspondant soit à une phase de chauffe si le dispositif d’embrayage est en phase de patinage, soit à une phase de refroidissement dans le cas contraire ; calcul d’une variation de l’énergie accumulée dans une garniture du dispositif d’embrayage durant un pas de temps de valeur prédéterminée, à partir d’au moins une cartographie prédéterminée représentative de la variation d’énergie de la garniture en fonction de l’état du dispositif d’embrayage ; mise à jour d’une valeur mémorisée de l’énergie accumulée dans la garniture du dispositif d’embrayage en fonction de la variation calculée de l’énergie accumulée; gestion du dispositif d’embrayage en fonction de la valeur mise à jour de l’énergie accumulée dans la garniture du dispositif d’embrayage. Moteur (1) à combustion interne de véhicule automobile comprenant un compresseur mécanique (13) d’air pour suralimenter le moteur, et un système de gestion (21) d’un dispositif d’embrayage (19) du compresseur (13) selon la revendication 7 et mettant en œuvre un procédé de gestion selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.