EP2929168A1 - Procede de coupure selective de l'injection d'un ou plusieurs cylindres d'un moteur thermique et vehicule automobile correspondant - Google Patents

Procede de coupure selective de l'injection d'un ou plusieurs cylindres d'un moteur thermique et vehicule automobile correspondant

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EP2929168A1
EP2929168A1 EP13803158.8A EP13803158A EP2929168A1 EP 2929168 A1 EP2929168 A1 EP 2929168A1 EP 13803158 A EP13803158 A EP 13803158A EP 2929168 A1 EP2929168 A1 EP 2929168A1
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EP
European Patent Office
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injection
cylinders
torque
cut
engine
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EP13803158.8A
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EP2929168B1 (fr
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Juliette CHARLES
Mathieu THOMAS
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Stellantis Auto SAS
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Peugeot Citroen Automobiles SA
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Publication date
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0087—Selective cylinder activation, i.e. partial cylinder operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
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    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1002—Output torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/18—Control of the engine output torque
    • F02D2250/22—Control of the engine output torque by keeping a torque reserve, i.e. with temporarily reduced drive train or engine efficiency

Definitions

  • the invention relates to a selective cutting process of the injection of one or more cylinders of a heat engine and the corresponding motor vehicle.
  • the invention applies to the field of control control of motor vehicles equipped with a thermal ignition propulsion unit (GMP) spark ignition with a manual gearbox (BVM), automated (BVA), piloted (BVMP) or double clutch (DCT).
  • GMP thermal ignition propulsion unit
  • BVM manual gearbox
  • BVA automated
  • BVMP piloted
  • DCT double clutch
  • a vehicle equipped with a thermal spark-ignition engine operating, for example, with petrol, is in a manner known per se equipped with a supervisor making it possible to choose the operating points of the vehicle components, in particular the engine, in order to respect the will of the driver in terms of requested torque.
  • the ignition advance (AA) defines the angle of rotation that separates the spark instant from the top dead center.
  • the ignition advance is adapted according to the engine parameters.
  • the ignition timing is limited by engine constraints.
  • the advance is too important, the spark occurs too early, the propagation of the flame front is slower because the density of the fuel is insufficient. Combustion is not complete when the top dead center is passed, so that the unburned fuel portion reaches its self-ignition threshold at the time of compression along the walls, causing the pinging phenomenon.
  • the engine does not operate optimally and its acceleration is low. Contrary to rattling, it is necessary to limit the ignition advance by a minimum limit in order to avoid misfires as well as the breakage of mechanical elements such as the exhaust or catalyst. Such a limitation of the ignition advance thus guarantees the ignition of the mixture.
  • the torque achieved by the engine to meet the torque desired by the driver depends on the amount of fuel injected, the amount of air in the combustion chamber, and the ignition time to trigger combustion. For a given amount of air and for a quantity of injected fuel, the torque profile achieved by the engine is found as a function of the ignition advance shown in FIG. 1. Thus at iso consumption (in air and fuel), the engine will provide maximum torque on its optimal advance, so that its performance will be maximum.
  • a change strategy of the ignition advance which has the advantage of having an instant impact on the engine torque and therefore a very fast dynamics.
  • such a strategy presents a very slow dynamic. We therefore generally choose to follow a sudden change in the driver's will by changing the ignition timing due to the slow dynamics of the air loop.
  • the invention aims to effectively overcome these disadvantages by providing a method of managing an engine torque by selectively cutting the injection of one or more cylinders of a spark ignition engine, characterized in that it comprises the step of determining a maximum number of cylinders whose injection is allowed to be cut, and as soon as at least one safety problem is detected among: reaching a limit of advance to the injection , a fault injection, or a malfunction of a dual flywheel, the method further comprises the step of making a cut of the injection of a cylinder, this step of cutting the injection of a cylinders being capable of being repeated within the limit of the maximum number of cylinders whose injection is allowed to be cut.
  • the invention thus improves the driving pleasure and the performance of the vehicle especially during the phases of very low torque setpoints.
  • an optimization of the number of cylinders used to generate the requested torque reduces the consumption, the fuel injection into the non-useful cylinders being saved.
  • the fact of cutting the injection on some cylinders makes it possible to overcome the problems related to mechanical malfunctions or problems related to the limits of the engine control, such as rattling, or the follow-up of low setpoints of torque.
  • the method comprises the step of reducing the ignition advance until reaching the limit of 'advance ignition and then increase the ignition advance after the injection of a cylinder has been cut so as to compensate for a loss of torque due to the cutting of the injection of said cylinder and then decrease of again the ignition advance up to the ignition advance limit.
  • the maximum number of cylinders whose injection is allowed to be cut is determined according to the torque requirements of a vehicle approval module, a brake control module d emergency and a gearbox management module.
  • the driving pleasure module determines in relation established a first number of cylinders whose injection is allowed to be cut according to a engine speed and a maximum torque achievable by the engine,
  • the emergency braking management module determines by calibration a second number of cylinders whose injection is allowed to be cut according to the load and the engine speed,
  • the gearbox management module determines by calibration a third number of cylinders whose injection is allowed to be cut in gear ratio and speed control of the engine,
  • the maximum number of cylinders whose injection is allowed to be cut is determined from the number of cylinders provided by the different modules according to an order of priority assigned to these different modules. According to one embodiment, the maximum number of cylinders whose injection is allowed to be cut is limited to the number of cylinders of the engine minus one.
  • the order of priority is assigned in ascending order to the driving approval module, the emergency brake management module and the transmission management module.
  • the cut-off of the injection of one of the cylinders is authorized if the following cut-off criteria are verified:
  • a motor speed is greater than a threshold value
  • a setpoint torque is less than a threshold value
  • the threshold value of the engine speed is of the order of 1500 revolutions / min.
  • the threshold value of the target torque is of the order of 30 N.m.
  • the invention also relates to a motor vehicle equipped with a motor computer implementing the method according to the invention.
  • Figure 1 already described, shows a graphical representation of the torque produced by the engine as a function of the ignition advance
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the modules of a torque control management system of a heat engine according to the invention
  • Figure 3 shows a schematic representation of the modules ensuring the determination of the maximum number of cylinders whose injection is allowed to be cut;
  • FIG. 4 shows a diagram of the evolution as a function of time of various engine parameters including the activation state of the cylinders during the implementation of the method according to the invention during a follow-up of a set torque.
  • Identical elements, similar, or the like retain the same reference from one figure to another.
  • FIG. 2 shows a system 1 for managing the torque control of a spark ignition engine integrated in a motor ECU.
  • This system 1 comprises a module 2 for interpreting the will of the driver.
  • This module 2 is able to determine the setpoint torque Ce from the engine speed Wm, a gear ratio R engaged, and a position P of the accelerator pedal actuated by the driver to retranscribe the the driver's desire for acceleration.
  • An approval module 3 provides a filtering of the set torque Ce to limit the jolts felt. This module 3 thus ensures the management of the vehicle in pairs as a function of the needs relating to the optimization of the approval, the level of the feeling, the typing of the desired vehicle, and the monitoring of the torque setpoint.
  • the couple Cf engine losses is the torque needed by the engine to advance the vehicle including taking into account engine friction and losses related to accessories, such as the alternator.
  • a module 4 manages the emergency braking torque requirements to ensure in particular the anti-skid of the vehicle.
  • a module 5 manages the torque requirements related to the limitations of the vehicle gearbox.
  • a module 6 provides the management of the selective cutting of the rolls, that is to say an injection cut on a number of engine cylinders from information relating to the number of cylinders whose injection is allowed to be cut from the various modules 3 to 5. More specifically, the driving pleasure module 3 determines a number N1 of cylinders whose injection is allowed to be cut in relation established according to the engine speed Wm and a maximum torque Cmax achievable by the engine.
  • the emergency brake management module 4 determines by calibration a number N2 of cylinders whose injection is allowed to be cut according to the engine load Ch and the engine speed Wm. Indeed, the more the engine is loaded, less it will be possible to cut cylinders in order to achieve this load. It will not be possible to ask for a heavy load on a single cylinder for example.
  • the module 5 management of the gearbox determines by calibration the number N3 of cylinders whose injection is allowed to be cut in gear ratio and speed regulation.
  • the module 6 then provides, via a module 6.1, the synthesis of the selective cut-off requests according to a priority level assigned to the modules 3-5 to determine a number N 'of cylinders whose injection is allowed to be cut. If necessary, this number N 'can be limited by the module 6.2 to determine a number Nmax of cylinders whose injection is allowed to be cut equal to the maximum number of cylinders of the engine minus one. Indeed, at least one cylinder must be in operating condition otherwise the engine is stopped and the cut is then more selective but total.
  • an increasing order of priority is assigned to the driver approval module 3, to the emergency brake management module 4, and to the module 5 for managing the gearbox.
  • the driver approval module 3 authorizes the cutting of the injection of two cylinders while the management module 5 the gearbox allows the cutting of the injection of a single cylinder, then only the injection cut of a single cylinder will be allowed. Thanks to this strategy, it is possible to manage the life situations of the vehicle requiring the cutting of the injection as well as the number of cylinders to be cut without the risk of degrading mechanical elements or the behavior of the vehicle with respect to braking. urgency or driving pleasure.
  • the module 6 emits a signal corresponding to the maximum number of cylinders Nmax whose injection is allowed to be cut to an injection management module 7 belonging to the engine stratum (see Figure 2).
  • the module 6 also ensures the issuance of a second signal SA corresponding to the management of the activation and deactivation of the cylinder injection cuts according to the requirements of tracking instructions and the needs related to security .
  • Priority is given to safety needs, the goal being to protect the operation of the engine and the vehicle and its occupants.
  • the selective cutting of one or more cylinders is activated during the detection of safety problems in order to avoid damaging elements of the power train.
  • These security problems may consist of the occurrence of the phenomenon of rattling, a malfunction of a double damping flywheel associated with the crankshaft, or an injection fault.
  • An injection fault will for example be detected by the engine computer when a motor torque corresponding to a quantity of fuel yet sent to the injectors is not made by the engine. In this case, it is planned to cut the cylinder whose injection has failed.
  • the malfunction of the double damping flywheel is detected when it is activated, the double damping flywheel can not compensate for oscillations of the engine speed.
  • the engine speed Wm is greater than a threshold value V1, for example of the order 1500 rpm, since at low speed it is necessary to provide torque to ensure the idling of the vehicle,
  • the setpoint torque is lower than a threshold value V2, for example of the order of 30N.m, and
  • deactivating the selective breaking of a cylinder is performed according to the evolution of the set torque Ce and therefore the evolution of the will of the driver via the pedal. Indeed, if the setpoint torque Ce increases, then it is no longer necessary to cut the injection of cylinders.
  • the deactivation of the selective breaking is performed as a function of the changing torque requirements of the module 4 for emergency braking management and the module 5 for managing the gearbox.
  • FIG. of deposit Ce shows the changes as a function of time, the setpoint torque Ce, the engine torque realized Cm, the ignition advance AA, and the activation state of the cylinders in the lower part of the diagram (the number on the ordinate indicates the number of cylinders whose injection has been cut off). It has also been shown in broken lines the minimum engine torque CAAmin can be reached corresponding to a minimum limit AAmin of the ignition advance.
  • the maximum number Nmax of cylinders whose injection can be cut is equal to three for a vehicle comprising a four-cylinder heat engine.
  • the setpoint torque Ce decreases while the previously defined cutoff criteria are met. So that the engine torque Cm achieves the target torque Ce, the ignition advance AA decreases to reach its minimum limit AAmin. The engine torque Cm then decreases to the CAAmin torque that can be reached by changing the ignition timing.
  • the minimum ignition advance limit AAmin is defined by the motor constraints and therefore can not be changed.
  • the injection of a cylinder is cut off to reduce the minimum achievable engine torque CAAmin. This minimal torque reduction makes it possible to increase the ignition advance. Indeed, this increase in ignition advance AA is such that it makes it possible to compensate for the loss of torque and thus the fall of the nominal efficiency ncons following the cut-off of the injection of the cylinder.
  • the ignition advance AA can then decrease again until reaching once again its minimum terminal AAmin.
  • these steps are repeated as many times as there are cylinders whose injection is allowed to be cut. The more one will cut the injection of cylinders, the more the realized torque Cm may be low.
  • the maximum number Nmax of cylinders whose injection is allowed to be cut is reached. Since the setpoint torque Ce is greater than the minimum torque that can be achieved CAAmin in a configuration of operation of the engine with a cylinder, the engine torque Cm can still follow the torque setpoint Ce.
  • phase P3 the setpoint torque Ce continues to decrease below the CAAmin torque. However, it is no longer possible to follow the setpoint torque Ce since it is not possible to cut the injection of an additional cylinder and the ignition advance AA is limited by its terminal. minimum AAmin. The yield is falling. This life situation is dangerous insofar as the catalyst deteriorates if the ignition advance AA is maintained for a long time to a minimum. As soon as the torque setpoint Ce returns above the attainable minimum CAAmin, the engine torque Cm can then follow again the setpoint torque Ce so that the efficiency ncons increases.
  • phase P4 unlike the phase P1, when the set torque Ce increases, it allows again the injection into the cylinders whose injection was previously cut. After each activation, the torque CAAmin corresponding to the minimum ignition advance limit increases, so that it is possible to reduce the ignition advance AA to compensate for the increase in torque and thus the fall of the ignition. setpoint efficiency due to the additional cylinder. It is then possible to progressively increase the ignition advance AA to follow the torque set point Ce until the new CAAmin torque can be achieved with an additional cylinder. When all the cylinders are activated, it will be possible to modify only the ignition advance AA to follow the increase of the set torque Ce.
  • the skilled person may make changes to the parameters of the motor torque management method described above without departing from the scope of the invention.
  • the module 4 for emergency braking management such as an ESP system (acronym for "Electronic Stability Program")
  • the maximum number of cylinders Nmax whose injection is allowed to be cut is determined only from the values returned by module 2 driving pleasure and the gearbox management module 5.
  • the threshold values V1 and V2 can be adapted according to the application.

Landscapes

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  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

L'invention porte principalement sur un procédé de gestion d'un couple moteur par coupure sélective de l'injection d'un ou plusieurs cylindres d'un moteur thermique à allumage commandé. Conformément à l'invention, le procédé comporte l'étape de déterminer un nombre maximal (Nmax) de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée, et dès qu'au moins un problème sécuritaire est détecté parmi: l'atteinte d'une limite d'avance à l'injection, un défaut d'injection, ou un dysfonctionnement d'un double volant moteur, le procédé comporte en outre l'étape de réaliser une coupure de l'injection d'un des cylindres, cette étape de coupure de l'injection d'un des cylindres étant susceptible d'être répétée dans la limite du nombre maximal (Nmax) de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée. L'invention a également pour objet un véhicule automobile équipé d'un calculateur moteur mettant en œuvre le procédé selon l'invention.

Description

PROCEDE DE COUPURE SELECTIVE DE L'INJECTION D'UN OU PLUSIEURS CYLINDRES D'UN MOTEUR THERMIQUE ET VEHICULE AUTOMOBILE
CORRESPONDANT
[0001 ] L'invention porte sur un procédé de coupure sélective de l'injection d'un ou plusieurs cylindres d'un moteur thermique ainsi que sur le véhicule automobile correspondant.
[0002] L'invention s'applique au domaine du contrôle de commande des véhicules automobiles équipés d'un Groupe Moto-Propulseur (GMP) thermique à allumage commandé avec une boîte de vitesses de type manuelle (BVM), automatisée (BVA), pilotée (BVMP) ou à double embrayage (DCT).
[0003] Un véhicule équipé d'un groupe moto-propulseur thermique à allumage commandé fonctionnant par exemple à l'essence est de façon connue en soi équipé d'un superviseur permettant de choisir les points de fonctionnement des organes du véhicule, en particulier du moteur thermique, afin de respecter la volonté du conducteur en termes de couple demandé.
[0004] Dans chaque cylindre du moteur, il est nécessaire de déclencher l'étincelle de l'allumage avant que le piston n'atteigne le point mort haut (PMH) afin que la combustion du mélange air/essence soit complètement effectuée au moment du passage du point mort haut (PMH). Ainsi, l'avance à l'allumage (AA) définit l'angle de rotation qui sépare l'instant d'étincelle du point mort haut.
[0005] Etant donné que les conditions de fonctionnement du moteur varient en permanence, l'avance à l'allumage est adaptée en fonction des paramètres du moteur. Cependant, l'avance à l'allumage est limitée par des contraintes du moteur. Ainsi, lorsque l'avance est trop importante, l'étincelle se produit trop tôt, la propagation du front de flamme est plus lente car la densité du combustible est insuffisante. La combustion n'est pas terminée au moment du passage du point mort haut, de sorte que la partie du combustible non brûlée atteint son seuil auto-inflammation au moment de la compression le long des parois, ce qui provoque le phénomène de cliquetis. Le moteur ne fonctionne alors pas de manière optimale et son accélération est faible. A l'inverse du cliquetis, il est nécessaire de limiter l'avance à l'allumage par une borne minimale afin d'éviter les ratés de combustion ainsi que la rupture d'éléments mécaniques comme l'échappement ou le catalyseur. Une telle limitation de l'avance à l'allumage garantit ainsi l'inflammation du mélange.
[0006] Le couple réalisé par le moteur pour répondre au couple voulu par le conducteur dépend de la quantité de carburant injecté, de la quantité d'air présent dans la chambre de combustion, et du temps d'allumage pour déclencher la combustion. Pour une quantité d'air donné et pour une quantité de carburant injecté, on retrouve le profil de couple réalisé par le moteur en fonction de l'avance à l'allumage montré sur la figure 1 . Ainsi à iso consommation (en air et en carburant), le moteur fournira un couple maximal sur son avance optimale, de sorte que son rendement sera maximal. [0007] Pour augmenter ou diminuer le couple du moteur, on peut opter pour une stratégie de modification de l'avance à l'allumage qui présente l'intérêt d'avoir un impact instantané sur le couple moteur et donc une dynamique très rapide. Alternativement, il est possible de prévoir une stratégie de modification de la quantité d'air via l'ouverture ou la fermeture de papillon ou l'utilisation du turbocompresseur. Toutefois, une telle stratégie présente une dynamique très lente. On choisit donc généralement de suivre une variation brutale de la volonté du conducteur par la modification de l'avance à l'allumage du fait de la dynamique lente de la boucle d'air.
[0008] Toutefois, dans des situations de vie où la demande de couple de consigne provenant de la volonté du conducteur est faible, il peut devenir difficile, voire impossible, de suivre cette consigne à cause de la limitation de l'avance à l'allumage par l'avance minimale. De plus, des problèmes sécuritaires sont susceptibles d'être engendrés en cas de défauts sur un injecteur qui fuit par exemple ou sur des pièces mécaniques telles que celles de l'échappement si l'avance à l'allumage présente trop longtemps une valeur correspondant à sa limite minimale ou maximale. [0009] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un procédé de gestion d'un couple moteur par coupure sélective de l'injection d'un ou plusieurs cylindres d'un moteur thermique à allumage commandé, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape de déterminer un nombre maximal de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée, et dès qu'au moins un problème sécuritaire est détecté parmi: l'atteinte d'une limite d'avance à l'injection, un défaut d'injection, ou un dysfonctionnement d'un double volant moteur, le procédé comporte en outre l'étape de réaliser une coupure de l'injection d'un des cylindres, cette étape de coupure de l'injection d'un des cylindres étant susceptible d'être répétée dans la limite du nombre maximal de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée.
[0010] L'invention permet ainsi d'améliorer l'agrément de conduite et la prestation du véhicule en particulier lors des phases de très faibles consignes de couple. En outre, une optimisation du nombre de cylindres utilisés pour générer le couple demandé permet de réduire la consommation, l'injection de carburant dans les cylindres non utiles étant économisée. On note également que le fait de couper l'injection sur certains cylindres permet de s'affranchir des problèmes liés à des dysfonctionnements mécaniques ou des problèmes liés aux limites du contrôle moteur, tels que le cliquetis, ou le suivi de faibles consignes de couple.
[001 1 ] Selon une mise en œuvre, dans le cadre d'un suivi d'une chute d'un couple de consigne, le procédé comporte l'étape de réduire l'avance à l'allumage jusqu'à atteindre la limite d'avance à l'allumage puis à augmenter l'avance à l'allumage après que l'injection d'un cylindre ait été coupée de manière à compenser une perte de couple due à la coupure de l'injection dudit cylindre pour ensuite diminuer de nouveau l'avance à l'allumage jusqu'à la limite d'avance à l'allumage.
[0012] Selon une mise en œuvre, le nombre maximal de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée est déterminé en fonction de besoins en couple d'un module d'agrément du véhicule, d'un module de gestion du freinage d'urgence et d'un module de gestion de la boîte de vitesses.
[0013] Selon une mise en œuvre du procédé:
- le module d'agrément de conduite détermine en rapport établi un premier nombre de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée en fonction d'un régime moteur et d'un couple maximum réalisable par le moteur,
- le module de gestion du freinage d'urgence détermine par calibration un deuxième nombre de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée en fonction de la charge et du régime moteur,
- le module de gestion de la boîte de vitesses détermine par calibration un troisième nombre de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée en changement de rapport et en régulation de régime du moteur thermique,
- le nombre maximal de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée étant déterminé à partir des nombres de cylindres fournis par les différents modules en fonction d'un ordre de priorité attribué à ces différents modules. [0014] Selon une mise en œuvre, le nombre maximal de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée est limité au nombre de cylindres du moteur thermique moins un.
[0015] Selon une mise en œuvre, l'ordre de priorité est attribué par ordre croissant au module d'agrément de conduite, au module de gestion du freinage d'urgence et au module de gestion de la boîte de vitesses.
[0016] Selon une mise en œuvre, la coupure de l'injection d'un des cylindres est autorisée si des critères de coupure suivants sont vérifiés:
- un régime moteur est supérieur à une valeur seuil,
- un couple de consigne est inférieur à une valeur seuil, et
- il a été détecté que le pied du conducteur est levé et que le couple moteur a rejoint un couple de pertes moteur.
[0017] Selon une mise en œuvre, la valeur seuil du régime moteur est de l'ordre de 1500 tours/min.
[0018] Selon une mise en œuvre, la valeur seuil du couple de consigne est de l'ordre de 30 N.m.
[0019] L'invention a également pour objet un véhicule automobile équipé d'un calculateur moteur mettant en œuvre le procédé selon l'invention.
[0020] 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.
[0021 ] La figure 1 , déjà décrite, montre une représentation graphique du couple réalisé par le moteur en fonction de l'avance à l'allumage;
[0022] La figure 2 montre une représentation schématique des modules d'un système de gestion de la commande en couple d'un moteur thermique selon l'invention; [0023] La figure 3 montre une représentation schématique des modules assurant la détermination du nombre maximal de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée;
[0024] La figure 4 montre un diagramme de l'évolution en fonction du temps de différents paramètres du moteur dont l'état d'activation des cylindres lors de la mise en œuvre du procédé selon l'invention lors d'un suivi d'un couple de consigne. [0025] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.
[0026] La figure 2 présente un système 1 de gestion de la commande en couple d'un moteur thermique à allumage commandé intégré dans un calculateur moteur. Ce système 1 comporte un module 2 d'interprétation de la volonté du conducteur. Ce module 2 est apte à déterminer le couple de consigne Ce à partir du régime moteur Wm, d'un rapport de boîte de vitesses R engagé, et d'une position P de la pédale d'accélérateur actionnée par le conducteur afin de retranscrire la volonté d'accélération du conducteur.
[0027] Un module 3 d'agrément assure un filtrage du couple de consigne Ce afin de limiter les à-coups ressentis. Ce module 3 assure ainsi la gestion en couple du véhicule en fonction des besoins relatifs à l'optimisation de l'agrément, du niveau du ressenti, du typage du véhicule voulu, et du suivi de la consigne de couple. Le module 3 tient compte des pertes du moteur de sorte que le couple d'agrément Ca est égal à la somme du couple préventif Cp issu d'un filtrage et d'un couple Cf de pertes moteur: Ca=Cp + Cf. Le couple Cf de pertes moteur est le couple nécessaire au moteur pour faire avancer le véhicule prenant notamment en compte les frottements moteur ainsi que les pertes liées aux accessoires, tels que l'alternateur.
[0028] Un module 4 assure la gestion des besoins en couple du freinage d'urgence pour assurer notamment l'anti-patinage du véhicule. Un module 5 assure la gestion des besoins en couple liés aux limitations de la boîte de vitesses du véhicule.
[0029] Un module 6 assure la gestion de la coupure sélective des cylindres, c'est-à-dire une coupure d'injection sur un certain nombre de cylindres du moteur à partir d'informations relatives au nombre de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée issues des différents modules 3 à 5. [0030] Plus précisément, le module 3 d'agrément de conduite détermine un nombre N1 de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée en rapport établi en fonction du régime moteur Wm et d'un couple maximum Cmax réalisable par le moteur thermique.
[0031 ] Le module 4 de gestion du freinage d'urgence détermine par calibration un nombre N2 de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée en fonction de la charge du moteur Ch et du régime moteur Wm. En effet, plus le moteur est chargé, moins il sera possible de couper de cylindres afin de pouvoir réaliser cette charge. Il ne sera pas possible de demander une forte charge sur un seul cylindre par exemple.
[0032] Le module 5 de gestion de la boîte de vitesses détermine par calibration le nombre N3 de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée en changement de rapport et en régulation de régime.
[0033] Comme cela ressort de la figure 3, le module 6 assure ensuite, via un module 6.1 , la synthèse des demandes de coupure sélectives en fonction d'un niveau de priorité attribué aux modules 3-5 pour déterminer un nombre N' de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée. Le cas échéant, ce nombre N' pourra être limité par le module 6.2 afin de déterminer un nombre Nmax de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée égal au maximum au nombre de cylindres du moteur moins un. En effet, au moins un cylindre doit être en état de fonctionnement sinon le moteur est à l'arrêt et la coupure n'est alors plus sélective mais totale.
[0034] Ainsi, dans le cas où on privilégie les contraintes de sécurité plutôt que d'agrément, un ordre croissant de priorité est attribué au module 3 d'agrément de conduite, au module 4 de gestion du freinage d'urgence, et au module 5 de gestion de la boîte de vitesses.
[0035] A titre d'exemple, si le module 3 d'agrément de conduite autorise la coupure de l'injection de deux cylindres alors que le module 5 de gestion la boîte de vitesse autorise la coupure de l'injection d'un seul cylindre, alors seule la coupure d'injection d'un seul cylindre sera autorisée. Grâce à cette stratégie, on peut gérer les situations de vie du véhicule nécessitant la coupure de l'injection ainsi que le nombre de cylindres à couper sans risquer de dégrader des éléments mécaniques ou le comportement du véhicule vis-à- vis du freinage d'urgence ou de l'agrément de conduite. [0036] Le module 6 émet un signal correspondant au nombre maximal de cylindres Nmax dont l'injection est autorisée à être coupée à destination d'un module 7 de gestion de l'injection appartenant à la strate moteur (cf. figure 2).
[0037] Le module 6 assure également l'émission d'un deuxième signal SA correspondant à la gestion de l'activation et de la désactivation des coupures d'injection des cylindres selon les besoins de suivi de consigne et les besoins liés à la sécurité. La priorité est donnée aux besoins sécuritaires, le but étant de protéger le fonctionnement du moteur et du véhicule, ainsi que ses occupants. Ainsi, on active la coupure sélective d'un ou plusieurs cylindres lors de la détection de problème sécuritaires afin d'éviter d'endommager des éléments de la chaîne de traction.
[0038] Ces problèmes sécuritaires peuvent consister en l'apparition du phénomène de cliquetis, un dysfonctionnement d'un double volant amortisseur associé au vilebrequin, ou un défaut d'injection. Un défaut d'injection sera par exemple détecté par le calculateur moteur lorsqu'un couple moteur correspondant à une quantité de carburant pourtant envoyée vers les injecteurs n'est pas réalisé par le moteur. Dans ce cas, on prévoit de couper le cylindre dont l'injection est défaillante. Le dysfonctionnement du double volant d'amortissement est détecté lorsque bien qu'il soit activé, le double volant amortisseur ne parvient pas à compenser des oscillations du régime moteur. Dans ce cas, on prévoit de désactiver un ou plusieurs cylindres dans la limite du nombre maximal de cylindres Nmax dont l'injection est autorisée à être coupée afin de réduire les oscillations du régime moteur pour éviter l'endommagement du double volant amortisseur. [0039] En outre, de préférence, pour renforcer la sécurisation du système, la coupure de l'injection d'un des cylindres est autorisée uniquement si les critères de coupure suivants sont vérifiés:
- le régime moteur Wm est supérieur à une valeur seuil V1 par exemple de l'ordre 1500 tours/min, dans la mesure où à bas régime il faut fournir du couple pour assurer le ralenti du véhicule,
- le couple de consigne est inférieur à une valeur seuil V2 par exemple de l'ordre de 30N.m, et
- il a été détecté que le pied du conducteur est levé et que le couple moteur a rejoint le couple de pertes moteur Cf. [0040] Dans le cas du suivi d'un couple de consigne, la désactivation de la coupure sélective d'un cylindre est réalisée en fonction de l'évolution du couple de consigne Ce et donc de l'évolution de la volonté du conducteur via la pédale. En effet, si le couple de consigne Ce augmente, alors il n'est plus nécessaire de couper l'injection de cylindres. En outre, la désactivation de la coupure sélective est réalisée en fonction de l'évolution des besoins en couple du module 4 de gestion du freinage d'urgence et du module 5 de gestion de la boîte de vitesses.
[0041 ] On décrit ci-après, en référence avec la figure 4, un exemple de mise en œuvre du procédé de coupure sélective des cylindres selon l'invention lors d'un suivi d'un couple de consigne Ce. Cette figure montre les évolutions en fonction du temps, du couple de consigne Ce, du couple moteur réalisé Cm, de l'avance à l'allumage AA, ainsi que l'état d'activation des cylindres dans la partie basse du diagramme (le nombre en ordonnées indique le nombre de cylindres dont l'injection a été coupée). Il a été également représenté en traits discontinus le couple moteur minimal CAAmin pouvant être atteint correspondant à une limite minimale AAmin de l'avance à l'allumage. Dans l'exemple, le nombre maximal Nmax de cylindres dont l'injection peut être coupée est égal à trois pour un véhicule comportant un moteur thermique à quatre cylindres.
[0042] On définit un rendement de consigne ncons représentant la capacité à suivre la consigne de couple Ccons comme étant le rapport entre le couple de consigne Ce et le couple du moteur Cm, soit ncons=Cc/Cm.
[0043] Plus précisément, au cours d'une phase P1 , le couple consigne Ce diminue alors que les critères de coupure préalablement définis sont respectés. Afin que le couple moteur Cm réalise le couple de consigne Ce, l'avance à l'allumage AA diminue jusqu'à rejoindre sa limite minimale AAmin. Le couple moteur Cm diminue alors jusqu'au couple CAAmin pouvant être atteint en modifiant l'avance à l'allumage. La limite minimale de l'avance à l'allumage AAmin est définie par les contraintes du moteur et ne peut donc pas être modifiée. A l'instant où la borne minimale de l'avance à l'allumage AAmin est atteinte, l'injection d'un cylindre est coupée pour réduire le couple moteur minimal réalisable CAAmin. Cette réduction de couple minimal permet de remonter l'avance à l'allumage. En effet, cette augmentation de l'avance à l'allumage AA est telle qu'elle permet de compenser la perte de couple et donc la chute du rendement de consigne ncons suite à la coupure de l'injection du cylindre.
[0044] Grâce à cette opération, l'avance à l'allumage AA peut alors de nouveau diminuer jusqu'à atteindre une nouvelle fois sa borne minimale AAmin. On coupera alors de nouveau l'injection d'un cylindre, ce qui permettra d'augmenter l'avance à l'allumage AA. Comme cela ressort clairement du diagramme, ces étapes sont répétées autant de fois qu'il y a de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée. Plus on coupera l'injection de cylindres, plus le couple réalisé Cm pourra être faible. [0045] Au cours de la phase P2, le nombre maximum Nmax de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée est atteint. Etant donné que le couple de consigne Ce est supérieur au couple minimal pouvant être atteint CAAmin dans une configuration de fonctionnement du moteur à un cylindre, le couple moteur Cm peut encore suivre la consigne de couple Ce.
[0046] Au cours de la phase P3, le couple de consigne Ce continue de diminuer en dessous du couple CAAmin. Or, il n'est plus possible de suivre le couple de consigne Ce étant donné qu'il n'est pas possible de couper l'injection d'un cylindre supplémentaire et que l'avance à l'allumage AA est limitée par sa borne minimale AAmin. Le rendement ncons chute. Cette situation de vie est dangereuse dans la mesure où le catalyseur se détériore si l'avance à l'allumage AA est maintenue pendant un temps trop long à son minimum. Dès que la consigne de couple Ce repasse au-dessus du minimum atteignable CAAmin, le couple moteur Cm peut alors suivre de nouveau le couple de consigne Ce de sorte que le rendement ncons augmente.
[0047] Au cours de la phase P4, à l'inverse de la phase P1 , quand le couple de consigne Ce augmente, on autorise de nouveau l'injection dans les cylindres dont l'injection a été précédemment coupée. Après chaque activation, le couple CAAmin correspondant à la limite minimale d'avance à l'allumage augmente, de sorte qu'il est possible de diminuer l'avance à l'allumage AA pour compenser l'augmentation de couple et donc la chute du rendement de consigne due au cylindre supplémentaire. Il est ensuite possible d'augmenter progressivement l'avance à l'allumage AA pour suivre la consigne de couple Ce jusqu'au nouveau couple CAAmin pouvant être réalisé avec un cylindre supplémentaire. Lorsque tous les cylindres seront activés, il sera possible de modifier uniquement l'avance à l'allumage AA pour suivre l'augmentation du couple de consigne Ce.
[0048] Il est clair que dans le cas où un autre problème sécuritaire est détecté sur le double volant amortisseur ou sur un injecteur, l'injection d'un ou plusieurs cylindres pourra être coupée avant que l'avance à l'allumage AA atteigne les niveaux attendus lors du suivi de consigne.
[0049] Bien entendu, l'homme du métier pourra apporter des modifications aux paramètres du procédé de gestion du couple moteur précédemment décrit sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi notamment, dans le cas où le module 4 de gestion du freinage d'urgence, tel qu'un système ESP (acronyme pour "Electronic Stability Program"), est défaillant ou absent, le nombre maximal de cylindres Nmax dont l'injection est autorisée à être coupée est déterminé uniquement à partir des valeurs retournées par le module 2 d'agrément de conduite et le module 5 de gestion de la boîte de vitesses. Par ailleurs, les valeurs seuils V1 et V2 pourront être adaptées en fonction de l'application.

Claims

Revendications :
1 . Procédé de gestion d'un couple moteur (Cm) par coupure sélective de l'injection d'un ou plusieurs cylindres d'un moteur thermique à allumage commandé, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape de déterminer un nombre maximal (Nmax) de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée, et dès qu'au moins un problème sécuritaire est détecté parmi: l'atteinte d'une limite d'avance à l'injection, un défaut d'injection, ou un dysfonctionnement d'un double volant moteur, le procédé comporte en outre l'étape de réaliser une coupure de l'injection d'un des cylindres, cette étape de coupure de l'injection d'un des cylindres étant susceptible d'être répétée dans la limite du nombre maximal (Nmax) de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, dans le cadre d'un suivi d'une chute d'un couple de consigne (Ce), il comporte l'étape de réduire l'avance à l'allumage (AA) jusqu'à atteindre la limite d'avance à l'allumage (AAmin) puis à augmenter l'avance à l'allumage (AA) après que l'injection d'un cylindre ait été coupée de manière à compenser une perte de couple due à la coupure de l'injection dudit cylindre pour ensuite diminuer de nouveau l'avance à l'allumage (AA) jusqu'à la limite d'avance à l'allumage.
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le nombre maximal (Nmax) de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée est déterminé en fonction de besoins en couple d'un module (3) d'agrément du véhicule, d'un module (4) de gestion du freinage d'urgence et d'un module (5) de gestion de la boîte de vitesses.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que:
- le module (3) d'agrément de conduite détermine en rapport établi un premier nombre (N1 ) de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée en fonction d'un régime moteur (Wm) et d'un couple maximum (Cmax) réalisable par le moteur,
- le module (4) de gestion du freinage d'urgence détermine par calibration un deuxième nombre (N2) de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée en fonction de la charge (Ch) et du régime moteur (Wm),
- le module (5) de gestion de la boîte de vitesses détermine par calibration un troisième nombre (N3) de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée en changement de rapport et en régulation de régime du moteur thermique, - le nombre maximal (Nmax) de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée étant déterminé à partir des nombres de cylindres (N1 -N3) fournis par les différents modules (3-5) en fonction d'un ordre de priorité attribué aux différents modules (3-5).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le nombre maximal (Nmax) de cylindres dont l'injection est autorisée à être coupée est limité au nombre de cylindres du moteur thermique moins un.
6. Procédé selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que l'ordre de priorité est attribué par ordre croissant au module (3) d'agrément de conduite, au module (4) de gestion du freinage d'urgence, et au module (5) de gestion de la boîte de vitesses.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la coupure de l'injection d'un des cylindres est autorisée si des critères de coupure suivants sont vérifiés:
- un régime moteur (Wm) est supérieur à une valeur seuil (V1 ),
- un couple de consigne (Ce) est inférieur à une valeur seuil (V2), et
- il a été détecté que le pied du conducteur est levé et que le couple moteur (Cm) a rejoint un couple de pertes moteur (Cf).
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la valeur seuil (V1 ) du régime moteur (Wm) est de l'ordre de 1500 tours/min.
9. Procédé selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que la valeur seuil (V2) du couple de consigne (Ce) est de l'ordre de 30 N.m.
10. Véhicule automobile équipé d'un calculateur moteur mettant en œuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes.
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