PROCEDE DE PILOTAGE DU DEMARREUR D'UN MOTEUR THERMIQUE EQUIPE D'UN SYSTEME D'ARRET ET DE REMISE EN ROUTE AUTOMATIQUE DU MOTEUR La présente invention concerne un procédé de pilotage du démarreur d'un véhicule automobile muni d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique (désigné par "S&S" pour "Stop & Start") du moteur thermique du véhicule. Avec un système S&S le conducteur doit pouvoir redémarrer le moteur thermique le plus rapidement possible dès qu'il le souhaite. Un démarreur comporte un pignon, lequel doit être engrené avec la couronne du volant moteur. L'engrenage n'est possible que lorsque les vitesses linéaires de la couronne et du pignon sont identiques (c'est-à-dire vitesses linéaires des dents de la couronne et des dents du pignon). En pratique, on attend que le moteur thermique ne tourne plus (arrêt complet). Pour un système S&S, cette solution n'est pas satisfaisante car le conducteur peut vouloir redémarrer le moteur rapidement, alors que le moteur n'est pas à l'arrêt. Il faudrait alors plusieurs secondes avant de pouvoir redémarrer. Une solution consiste à utiliser un alterno-démarreur ou alternateur réversible. Dans ce cas, le moteur thermique est en connexion mécanique permanente avec l'alternateur puisque la poulie de l'alternateur est constamment reliée au volant moteur. Il n'y a donc pas la perte de temps correspondant à l'engagement du pignon démarreur sur la couronne du volant moteur Cependant cette solution est plus onéreuse qu'un démarreur classique. The present invention relates to a method for controlling the starter of a motor vehicle equipped with a stopping system and a method for controlling the starter of a motor vehicle equipped with a stopping system and automatic restart (referred to as "S & S" for "Stop & Start") of the engine of the vehicle. With an S & S system the driver must be able to restart the engine as quickly as possible whenever he wants. A starter has a pinion, which must be meshed with the flywheel ring. The gearing is only possible when the linear velocities of the crown and pinion are identical (ie linear velocities of the teeth of the crown and sprocket teeth). In practice, it is expected that the engine no longer rotates (complete stop). For an S & S system, this solution is not satisfactory because the driver may want to restart the engine quickly, while the engine is not stopped. It would take several seconds before you can restart. One solution is to use an alternator-starter or reversible alternator. In this case, the heat engine is in permanent mechanical connection with the alternator since the pulley of the alternator is constantly connected to the flywheel. There is therefore no loss of time corresponding to the engagement of the starter gear on the flywheel ring However, this solution is more expensive than a conventional starter.
Un nouveau type de démarreur (appelé "démarreur à pré post engagement") a récemment été développé. Il permet de dissocier la phase de redémarrage en deux temps successifs: - engagement du pignon du démarreur avec la couronne du volant moteur, puis - mise en rotation du pignon en commandant la mise en marche d'un moteur électrique L'engagement du pignon peut donc être dissocié de son entrainement, ce qui permet l'engagement du pignon à des régimes moteur et démarreur non nuls. Il est bien entendu nécessaire de synchroniser ces deux régimes (rendre égales les vitesses linéaires du pignon démarreur et de la couronne du volant moteur). Des méthodes ont déjà été proposées pour synchroniser les vitesses de rotation de deux arbres dans le but de les coupler. Par exemple, la demande de brevet WO2009115387 Al décrit un procédé de synchronisation de la vitesse du moteur thermique d'un véhicule hybride avec celle d'un moteur électrique dans le but de coupler les deux moteurs. Cependant cette méthode ne s'applique pas au pilotage d'un démarreur à pré post engagement. La présente invention concerne le pilotage d'un démarreur de ce type. De façon plus précise, l'invention concerne un procédé de pilotage du démarreur d'un moteur thermique d'un véhicule équipé d'un système d'arrêt et de remise en route automatique du moteur, le démarreur comprenant un pignon pouvant être mis en rotation puis être engagé avec la couronne du volant moteur en alimentant un moteur électrique, le procédé étant caractérisé en ce que: - au banc d'essais, on détermine un modèle de décroissance de régime moteur, - au début de l'arrêt du moteur, on prédit à partir dudit modèle le profil de décroissance du régime moteur, - on détermine dans ledit profil des zones cibles de régimes en fonction d'au 25 moins un critère, - on sélectionne l'une desdites zones cibles de régimes, - on alimente ledit moteur électrique, et - ledit pignon est engagé dans ladite couronne lorsque son régime atteint ladite zone cible sélectionnée. 30 Dans une variante, ledit critère est une décélération relativement constante du régime moteur. Par ailleurs, chacune desdites zones cibles de régimes peut être choisie entre deux points morts hauts successifs du moteur. Dans une variante, afin de sélectionner l'une desdites zones cibles de régimes, on détermine le temps nécessaire au pignon du démarreur pour atteindre un régime sensiblement égale aux régimes de la première desdites zones cibles, et, si ce temps est suffisant, et que le redémarrage est requis, le moteur électrique du démarreur sera alimenté pour réaliser la synchronisation des régimes, le pignon est engagé dans la couronne; si ce temps est insuffisant, la zone cible de régimes suivantes est choisie pour l'engagement du pignon, et le moteur électrique du démarreur est alimenté après engagement dudit pignon. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, le moteur électrique du démarreur est systématiquement alimenté à chaque arrêt du moteur thermique (on lance en préventif la synchronisation du démarreur). A new type of starter (called "pre-engagement starter") has recently been developed. It allows to dissociate the restart phase in two successive stages: - engagement of the starter pinion with the crown of the flywheel, then - rotation of the pinion by controlling the starting of an electric motor The engagement of the pinion can therefore be dissociated from its drive, which allows the engagement of the pinion at non-zero engine and starter speeds. It is of course necessary to synchronize these two regimes (make equal the linear speeds of the starter pinion and the flywheel ring). Methods have already been proposed for synchronizing the rotational speeds of two trees in order to couple them. For example, patent application WO2009115387 A1 describes a method for synchronizing the speed of the heat engine of a hybrid vehicle with that of an electric motor for the purpose of coupling the two motors. However, this method does not apply to piloting a starter with pre-commitment. The present invention relates to controlling a starter of this type. More specifically, the invention relates to a method for controlling the starter of a combustion engine of a vehicle equipped with a system for stopping and restarting the engine automatically, the starter comprising a pinion which can be rotation and then being engaged with the flywheel crown by supplying an electric motor, the method being characterized in that: - at the test bench, a model of deceleration of the engine speed is determined, - at the beginning of the stopping of the engine the deceleration profile of the engine speed is predicted from said model, - target zones of regimes are determined in said profile as a function of at least one criterion, - one of said target zones of regimes is selected, - feeds said electric motor, and - said pinion is engaged in said ring when its speed reaches said selected target area. In a variant, said criterion is a relatively constant deceleration of the engine speed. Furthermore, each of said target zones of regimes can be chosen between two successive high dead points of the engine. In a variant, in order to select one of said target zones for speeds, the time required for the starter pinion to reach a speed substantially equal to the speeds of the first of said target zones is determined, and, if this time is sufficient, and the restart is required, the electric motor of the starter will be powered to achieve the synchronization of the speeds, the pinion is engaged in the crown; if this time is insufficient, the target zone of the following speeds is chosen for the engagement of the pinion, and the electric motor of the starter is energized after engagement of said pinion. According to one embodiment of the invention, the electric motor of the starter is systematically powered at each stop of the engine (the starter synchronization is started as a preventive measure).
Selon un autre mode de mise en oeuvre, on établit au banc d'essais au moins une cartographie concernant le régime atteint par le démarreur en fonction du temps d'alimentation du moteur électrique du démarreur pour différentes valeurs de la tension d'alimentation dudit moteur électrique et on détermine le temps nécessaire pour activer le démarreur pour atteindre le régime cible en fonction de ladite cartographie. Selon un autre mode de mise en oeuvre: - le moteur électrique du démarreur est alimenté, puis l'alimentation est coupée, le régime démarreur étant alors en chute libre, - la tension d'induit du démarreur est mesurée pendant la phase de chute 25 libre, - le régime du démarreur est déterminé en fonction de la valeur mesurée de ladite tension d'induit, - on compare ledit régime du démarreur au régime moteur situé dans l'une desdites zones cibles, et 30 - on autorise l'engagement du pignon si les régimes démarreur et moteur sont sensiblement identiques, De préférence, l'engagement du pignon n'est autorisé que si : - les régimes du moteur et du démarreur sont en phase de décroissance, - la différence entre le régime moteur et le régime démarreur est comprise entre 0 et 50 tours/min, le régime démarreur étant inférieur au régime moteur, et - le régime moteur et le régime démarreur sont décroissants simultanément. Selon un autre mode de mise en oeuvre: - lorsque le régime cible à atteindre est inférieur à une valeur prédéterminée, la puissance d'alimentation du moteur électrique du démarreur est diminuée, et - lorsque le régime cible est supérieur à ladite valeur prédéterminée, le moteur électrique du démarreur est alimenté à pleine puissance. Lorsque le régime cible à atteindre est inférieur à une valeur prédéterminée, le moteur électrique du démarreur est alimenté à travers une résistance électrique placée entre le démarreur et la source d'alimentation électrique du démarreur et, lorsque le régime cible à atteindre est inférieur à une valeur prédéterminée, le moteur électrique est alimenté directement par la source d'alimentation électrique du démarreur, donc sans ladite résistance électrique. Ladite valeur prédéterminée peut être sensiblement égale à 250 tours/min. According to another embodiment, at least one mapping is established on the test bench concerning the speed reached by the starter as a function of the starter motor's power supply time for different values of the supply voltage of said motor. and determines the time necessary to activate the starter to reach the target regime according to said mapping. According to another embodiment: the electric motor of the starter is energized, then the power supply is cut off, the starting speed then being in free fall, the armature voltage of the starter is measured during the drop phase free, - the starter speed is determined according to the measured value of said armature voltage, - said starter speed is compared to the engine speed located in one of said target areas, and - the commitment of the pinion if the starting and engine speeds are substantially identical, Preferably, the engagement of the pinion is only allowed if: - the engine and starter speeds are in decay phase, - the difference between the engine speed and the engine speed. starter is between 0 and 50 rpm, the starting speed is lower than the engine speed, and - the engine speed and the engine speed are decreasing simultaneously. According to another embodiment: when the target speed to be reached is lower than a predetermined value, the power supply of the electric motor of the starter is decreased, and when the target speed is greater than said predetermined value, the Starter motor is powered at full power. When the target speed to be reached is below a predetermined value, the starter motor is powered through an electrical resistor placed between the starter and the starter power source and, when the target speed to be reached is less than one. predetermined value, the electric motor is powered directly by the power source of the starter, so without said electrical resistance. Said predetermined value may be substantially equal to 250 revolutions / min.
Selon un autre mode de mise en oeuvre, le moteur électrique du démarreur est alimenté à travers ladite résistance électrique pendant et après l'engagement dudit pignon. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés et sur lesquels : - la figure 1 illustre l'étape de recherche des zones cibles de régimes, - la figure 2 illustre un mode de réalisation selon lequel la synchronisation du démarreur est lancé en préventif à chaque arrêt du 30 moteur thermique; - la figure 3 montre les variations du régime démarreur en fonction du temps et pour différentes valeurs de la tension d'alimentation du démarreur, - la figure 4 illustre un mode de réalisation de l'invention selon lequel les temps d'activation du démarreur pour atteindre des régimes cibles potentiels sont déterminés en fonction de la tension d'alimentation du démarreur; - la figure 5 illustre un mode de réalisation selon lequel le régime démarreur est estimé en fonction de la tension d'induit du démarreur; - les figures 6 et 7 illustrent un mode de réalisation selon lequel l'engagement du pignon démarreur avec la couronne du volant moteur est effectué lorsque le régime démarreur et le régime moteur sont décroissants, et - la figure 8 illustre un mode réalisation faisant appel à une résistance électrique placée dans le circuit d'alimentation électrique du 15 démarreur. Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. Le procédé de la présente invention met à profit le fait que pour un démarreur à pré post engagement d'un moteur thermique, il est possible, 20 d'une part, de piloter le moteur électrique du démarreur sans engager le pignon du démarreur et , d'autre part, d'engager le pignon du démarreur dans la couronne du moteur thermique sans piloter le moteur électrique du démarreur. Cette particularité permet d'engager le pignon démarreur dans la couronne du volant moteur thermique, même si le régime moteur thermique 25 n'est pas nul. Le moteur électrique du démarreur est alors piloté jusqu'à ce que son régime soit propice à l'engagement du pignon. Selon une caractéristique du procédé on définit des zones cibles de régimes du moteur thermique qui sont propices à l'engagement. Sur la figure 1, le régime moteur 10 est décroissant en fonction du temps t, ce dernier 30 étant en phase d'arrêt. Des zones cibles de régimes 11, 12, 13 sont déterminées en fonction d'au moins un critère. En permanence pendant l'arrêt du moteur on détermine parmi les zones cibles, celle qui est le plus propice à l'engagement du pignon démarreur. Selon l'invention, le profil du régime moteur en cours d'arrêt (représenté par la courbe 10) est modélisé de façon à prédire la forme de la courbe 10 à partir de son début. On est alors capable de déterminer des zones cibles de régimes (portions de la courbe 10) pour lesquelles la décroissance du régime moteur est sensiblement constante. Ces zones sont de préférence situées entre deux points morts hauts successifs des pistons du moteur thermique. Ainsi, la zone 11 est située entre les deux points morts hauts successifs 14 et 15, la zone 12 entre les deux points morts hauts successifs 15 et 16 et la zone 13 entre les deux points successifs 16 et 17. Cependant encore faut-il que le temps nécessaire au démarreur pour atteindre la zone cible soit atteignable. Ainsi, si le moteur électrique du démarreur est alimenté au temps to et si le régime démarreur est représenté par la courbe 18, on remarque que la première zone cible 11 n'est pas atteignable. On choisit alors la zone cible suivante 12, le temps tp disponible pour atteindre la zone 12 étant suffisant pour que le régime démarreur atteigne le régime moteur cible. Une zone cible comportant plusieurs valeurs de régimes, on choisit le régime qui est sensiblement au centre de la zone cible. Le régime cible à atteindre étant représenté par la flèche 19, on remarque que si le moteur électrique du démarreur est alimenté au temps t,, la zone cible 12 sera atteinte par le démarreur, le régime démarreur étant représenté par la courbe 20. Selon le procédé de l'invention, on détermine donc en permanence la zone cible la plus proche atteignable en fonction du temps nécessaire pour que le démarreur atteigne le régime correspondant à la zone cible sélectionnée. On remarque que l'on ne choisit pas la cible 13 car elle est plus éloignée que la cible 12 et le temps de remise en marche du moteur thermique serait plus long: on choisit la cible la plus proche atteignable par le régime démarreur. La cible 13 pourrait être utilisée ultérieurement si le conducteur manifestait l'intention de redémarrer après le temps t,. Pendant la période de temps précédant le temps to, on ne fait pas de synchronisation car le moteur est capable de redémarrer sans avoir 5 recours au démarreur (il suffit de réinjecter du carburant dans les cylindres). Les étapes qui précédent peuvent être résumées de la façon suivante: - prédiction de la courbe de décroissance du régime moteur à l'aide d'un modèle et du début de la courbe de décroissance du régime moteur; 10 - définition des zones cibles de régime moteur, pendant des périodes de décroissance constante du régime moteur, par exemple entre deux points mort hauts successifs; - choix de la cible atteignable la plus proche en fonction du temps mis par le démarreur pour atteindre le régime cible situé sensiblement au centre de 15 ladite zone cible; - alimentation du moteur électrique du démarreur et engagement du pignon démarreur avec le volant moteur lorsque le régime démarreur atteint le régime cible. La figure 2 illustre un mode de mise en oeuvre du procédé selon lequel 20 on lance la synchronisation du démarreur en préventif, à chaque arrêt moteur. En d'autres termes, chaque fois que l'on commande l'arrêt du moteur thermique, on lance le démarreur et sa synchronisation avec le régime moteur. Sur la figure 2 sont représentés le profil 10 de décroissance de régime moteur avec les régimes cibles 11, 12 et 13. Dès la commande 25 d'arrêt du moteur au temps t2, le moteur électrique du démarreur est alimenté. La montée en régime du démarreur est représentée par la courbe 21. On remarque que la première zone cible 11 est atteignable puisque le démarreur a suffisamment de temps pour monter en régime et atteindre la zone cible 11. Ce mode de réalisation permet donc d'atteindre des zones cibles plus rapidement et donc de répondre aux sollicitations du conducteur avec un délai plus court. Selon un autre mode de mise en oeuvre du procédé, l'instant où on commande l'alimentation du moteur électrique du démarreur est déterminé à partir d'une cartographie 30 permettant de connaitre le temps d'activation du démarreur nécessaire pour atteindre le régime cible choisi et en fonction notamment de la tension d'alimentation (généralement tension de la batterie) du moteur électrique du démarreur. Le démarreur est caractérisé au banc d'essais: pour chaque temps d'activation, on détermine le régime atteint en fonction de la tension d'alimentation du démarreur. La figure 3 représente le régime du démarreur rpm en fonction du temps t, pour différentes valeurs de la tension d'alimentation (U= 12V, 13V et 14V). On remarque que le régime démarreur atteint croit avec la tension d'alimentation U. La figure 4 est une figure en trois dimensions, illustrant la cartographie 30, permettant de connaitre le temps nécessaire au démarreur pour atteindre un régime cible, en fonction de la tension de la batterie. Les courbes 40, 41 et 42 représentent les régimes atteints par le démarreur pour des tensions de batterie U respectivement de 12V, 13V et 14V. L'axe 43 représente le régime atteint (rpm), l'axe 44 représente la tension U de la batterie et les flèches 45, 46 et 47 représentent les temps nécessaires au démarreur pour atteindre un régime cible, 48 sur la figure 4. Par exemple, la cartographie permet de déterminer que pour atteindre un régime cible de par exemple 200 tours/min avec une tension d'alimentation du démarreur de 13 Volts (toujours par exemple) il faudrait 55 msec au démarreur pour atteindre ce régime cible. According to another embodiment, the electric motor of the starter is supplied through said electrical resistance during and after engagement of said pinion. Other advantages and features of the invention will become apparent from the following description of several embodiments of the invention, given by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings and in which: FIG. 1 illustrates the step of searching the target areas of regimes, - Figure 2 illustrates an embodiment according to which the starter synchronization is started as a preventive at each stop of the engine; FIG. 3 shows the variations of the starter speed as a function of time and for different values of the starter supply voltage; FIG. 4 illustrates an embodiment of the invention according to which the starter activation times for achieve potential target regimes are determined based on the starter supply voltage; FIG. 5 illustrates an embodiment according to which the starter speed is estimated as a function of the starter armature voltage; FIGS. 6 and 7 illustrate an embodiment according to which the engagement of the starter pinion with the flywheel ring gear is carried out when the starting speed and the engine speed are decreasing, and FIG. 8 illustrates an embodiment using an electrical resistor placed in the power supply circuit of the starter. The attached drawings may not only serve to complete the invention, but also contribute to its definition, if any. The method of the present invention takes advantage of the fact that for a starter with pre-engagement of a heat engine, it is possible, on the one hand, to control the electric motor of the starter without engaging the starter pinion and, on the other hand, to engage the starter gear in the crown of the engine without controlling the electric motor of the starter. This feature allows to engage the starter pinion in the ring of the flywheel, even if the engine speed 25 is not zero. The electric motor of the starter is then driven until its speed is conducive to the engagement of the pinion. According to a characteristic of the process, target areas of the engine speeds that are conducive to engagement are defined. In FIG. 1, the engine speed is decreasing as a function of the time t, the latter being in a stopping phase. Target zones of regimes 11, 12, 13 are determined according to at least one criterion. Permanently during the engine shutdown is determined among the target areas, the one that is most conducive to the engagement of the starter pinion. According to the invention, the profile of the engine speed being stopped (represented by the curve 10) is modeled so as to predict the shape of the curve 10 from its beginning. It is then possible to determine target zones of regimes (portions of the curve 10) for which the decay of the engine speed is substantially constant. These zones are preferably located between two successive high dead points of the pistons of the engine. Thus, the zone 11 is situated between the two successive high dead spots 14 and 15, the zone 12 between the two successive high dead spots 15 and 16 and the zone 13 between the two successive points 16 and 17. However, it is still necessary that the time required for the starter to reach the target area is attainable. Thus, if the electric motor of the starter is powered at time to and if the starting speed is represented by curve 18, it is noted that the first target zone 11 is not reachable. The next target zone 12 is then chosen, the time tp available to reach zone 12 being sufficient for the starter speed to reach the target engine speed. A target zone comprising several values of regimes, one chooses the regime which is substantially in the center of the target zone. The target speed to be reached being represented by the arrow 19, it is noted that if the electric motor of the starter is powered at time t ,, the target zone 12 will be reached by the starter, the starting speed being represented by the curve 20. According to the According to the method of the invention, the closest target zone that is reachable as a function of the time required for the starter to reach the regime corresponding to the selected target zone is thus permanently determined. Note that we do not choose the target 13 because it is farther than the target 12 and the restart time of the engine is longer: we choose the closest target achievable by the starter regime. Target 13 could be used later if the driver indicated intention to restart after time t ,. During the period of time before the time, no synchronization is made because the engine is able to restart without having to resort to the starter (it is sufficient to reinject fuel into the cylinders). The preceding steps can be summarized as follows: prediction of the deceleration curve of the engine speed using a model and the beginning of the deceleration curve of the engine speed; 10 - definition of the target zones of engine speed, during periods of constant decay of the engine speed, for example between two successive high dead spots; selecting the nearest attainable target as a function of the time taken by the starter to reach the target regime located substantially in the center of said target zone; - powering the starter motor and engaging the starter gear with the flywheel when the starter speed reaches the target speed. FIG. 2 illustrates an embodiment of the method according to which starter synchronization is started as a preventive measure at each engine stop. In other words, each time the engine is stopped, the starter is started and synchronized with the engine speed. FIG. 2 shows the engine speed decay profile 10 with the target speeds 11, 12 and 13. Upon stopping the engine at time t2, the electric motor of the starter is energized. The ramp-up of the starter is represented by the curve 21. It is noted that the first target zone 11 is achievable since the starter has sufficient time to rev up and reach the target zone 11. This embodiment therefore makes it possible to achieve target areas more quickly and thus respond to driver demands with shorter lead times. According to another embodiment of the method, the instant when the power supply of the electric motor of the starter is controlled is determined from a map 30 allowing to know the activation time of the starter necessary to reach the target regime. chosen and in particular according to the supply voltage (generally battery voltage) of the electric motor of the starter. The starter is characterized on the test bench: for each activation time, the speed reached is determined as a function of the supply voltage of the starter. Figure 3 shows the speed of the rpm starter as a function of time t, for different values of the supply voltage (U = 12V, 13V and 14V). Note that the starter speed reached increases with the supply voltage U. Figure 4 is a three-dimensional figure, illustrating the map 30, to know the time required for the starter to reach a target speed, depending on the voltage drums. The curves 40, 41 and 42 represent the speeds reached by the starter for U battery voltages respectively of 12V, 13V and 14V. The axis 43 represents the speed reached (rpm), the axis 44 represents the voltage U of the battery and the arrows 45, 46 and 47 represent the time required for the starter to reach a target speed, 48 in FIG. For example, the mapping makes it possible to determine that to reach a target speed of, for example, 200 rpm with a starter supply voltage of 13 volts (still for example) it would be 55 msec to the starter to reach this target regime.
Les données de cette cartographie sont mémorisées dans le contrôleur moteur qui régit le fonctionnement du moteur thermique. Le pilotage temporel proposé par ce mode de mise en oeuvre, est plus précis que le pilotage en régime car la comparaison du régime moteur avec le régime démarreur en instantané est difficile du fait de la dynamique rapide du régime démarreur. De plus, le pilotage temporel permet de s'affranchir d'un capteur de régime supplémentaire (capteur de régime démarreur). Le mode de mise en oeuvre illustré par les figures 3 et 4 est un pilotage en aveugle en ce sens que l'on ne mesure pas le régime du démarreur. Le mode de mise en oeuvre illustré par la figure 5 permet de s'affranchir de cet inconvénient et de connaitre le régime du démarreur par rapport au régime moteur pour autoriser ou non l'engagement du pignon du démarreur avec la couronne du volant moteur. Selon ce mode de réalisation de l'invention, la force électromotrice du 10 démarreur E est corrélée avec le régime démarreur selon une relation du type: E = K*0 - K est une constante, et - 0 la vitesse angulaire (en rad/s) du rotor du moteur électrique du 15 démarreur. La force électromotrice E est liée à la tension d'induit U; par la relation suivante: E = U,+ R;*li dans laquelle R; est la résistance d'induit et I; le courant d'induit. 20 En cessant d'alimenter le moteur électrique du démarreur, celui-ci fonctionne "en chute libre" c'est-à-dire que le démarreur continue à tourner sur sa lancée (par inertie) et le régime démarreur décroit. Dans ce cas, le courant d'induit li est très faible et on peut négliger le terme R;*li devant U;. On obtient alors la relation 25 E = U; La tension d'induit U; peut alors s'écrire sous la forme: U; = K*0 ou U; = K* 27* régime démarreur/60 La tension d'induit U; est donc l'image du régime démarreur en chute libre après activation. En mesurant la tension d'induit U; on peut ainsi déterminer le régime démarreur, à condition de connaitre la valeur de la constante K. The data of this map are stored in the engine controller which governs the operation of the engine. The timing control proposed by this embodiment is more accurate than the driving in regime because the comparison of the engine speed with the instantaneous starter speed is difficult because of the fast dynamics of the starter mode. In addition, the time control eliminates the need for an additional speed sensor (starter speed sensor). The mode of implementation illustrated in FIGS. 3 and 4 is blind control in that the starter speed is not measured. The embodiment illustrated in FIG. 5 makes it possible to overcome this drawback and to know the speed of the starter with respect to the engine speed to allow or not the engagement of the starter pinion with the flywheel ring gear. According to this embodiment of the invention, the electromotive force of the starter E is correlated with the starter speed in a relation of the following type: E = K * 0 - K is a constant, and - 0 the angular velocity (in rad / s) of the electric motor rotor of the starter. The electromotive force E is related to the armature voltage U; by the following relation: E = U, + R; is the armature resistance and I; the armature current. By ceasing to supply the electric motor of the starter, the starter operates "in free fall", that is to say that the starter continues to spin on its momentum (by inertia) and the starter speed decreases. In this case, the armature current li is very low and the term R; The relation E = U is then obtained; The armature voltage U; can then be written in the form: U; = K * 0 or U; = K * 27 * starter speed / 60 The armature voltage U; is the image of the starter regime in free fall after activation. By measuring the armature voltage U; it is thus possible to determine the starting speed, provided to know the value of the constant K.
Cette dernière peut être obtenue en privilégiant une zone où le pignon est engagé avec la couronne du volant moteur et où la compression moteur est importante: dans ce cas, en effet, on évite la perturbation liée à la roue libre du pignon démarreur et le régime démarreur est alors équivalent au régime moteur. En cessant d'alimenter le moteur électrique du démarreur (pour être en mode de fonctionnement "chute libre") pour que le terme R;*li soit négligeable devant la tension d'induit, on obtient: K = 60*U; / (2rr*régime moteur) La mesure du régime moteur (ce qui est réalisée en permanence sur les véhicules actuels ) permet donc de connaitre la valeur de la constante K. The latter can be obtained by favoring an area where the pinion is engaged with the flywheel ring and where the engine compression is important: in this case, in fact, it avoids the disturbance related to the freewheel starter gear and the speed starter is then equivalent to the engine speed. By stopping supplying the electric motor of the starter (to be in "free fall" operating mode) so that the term R; * li is negligible compared to the armature voltage, we obtain: K = 60 * U; / (2rr * engine speed) The measurement of the engine speed (which is constantly done on current vehicles) thus makes it possible to know the value of the constant K.
La figure 5 est une vérification expérimentale de la théorie qui indique que la tension d'induit U; est l'image du régime démarreur en chute libre. Sur cette figure, après activation du démarreur la courbe 50 (en pointillés) représente le régime démarreur rpm en fonction du temps t (en ms), le régime démarreur étant estimé à partir de la mesure de la tension d'induit U;, et la courbe 51 (en traits et pointillés) représente le régime démarreur mesuré (régime réel) à l'aide d'un capteur. Le moteur électrique du démarreur est alimenté jusqu'au temps 52, puis l'alimentation est coupée, le démarreur continuant à fonctionner en chute libre. On remarque que tant que le démarreur est alimenté, c'est-à-dire jusqu'au temps 52, le régime estimé du démarreur n'est pas égal au régime réel, mais qu'à partir de ce temps 52 le régime estimé est égal au régime réel. Le régime démarreur peut alors être simplement déterminé, à partir de la tension d'induit U;, en alimentant le démarreur puis en coupant l'alimentation et en mesurant alors la tension d'induit lorsque le démarreur fonctionne en chute libre, dans la zone de temps commençant au temps 52. 10 Connaissant le régime moteur (en le mesurant avec un capteur) et le régime démarreur (par la mesure de la tension d'induit U;), on compare les valeurs des deux régimes et lorsqu'ils sont égaux et que le régime moteur se trouve dans une zone de régimes cibles, on peut alors engager le pignon démarreur avec la couronne du volant moteur. La figure 6 illustre une tentative d'engagement en accélération, c'est-à-dire que l'on essaie d'engager le pignon démarreur alors que le régime démarreur 60 est en forte croissance. Le régime moteur est représenté par la courbe 61 et la zone cible est représentée par la référence 62, entre deux points morts hauts 63 et 64.La commande d'engagement du pignon est donnée au temps 65, le temps minimum d'engagement est indiqué par 66 et le temps maximum d'engagement par 67. Afin d'éviter des contraintes mécaniques trop importantes sur le démarreur, il est intéressant de commander l'engagement du pignon que si le régime démarreur est inférieur au régime moteur. La zone cible 62 se réduit alors à la partie 68 comprise entre le temps 66 et le temps 69 pour lequel le régime démarreur devient supérieur au régime moteur. La partie 70 de la zone de régimes cibles 62 n'est alors plus recommandée pour l'engagement du démarreur, ce qui réduit considérablement la zone cible utile à la zone 68. Fig. 5 is an experimental verification of the theory which indicates that the armature voltage U; is the image of the starter regime in free fall. In this figure, after activation of the starter, the curve 50 (in dotted lines) represents the starting speed rpm as a function of time t (in ms), the starting speed being estimated from the measurement of the armature voltage U ;, and curve 51 (in phantom and dotted line) represents the measured starting speed (actual speed) using a sensor. The electric motor of the starter is powered up to time 52, then the power is cut, the starter continues to operate in free fall. Note that as long as the starter is powered, that is to say until the time 52, the estimated engine speed of the starter is not equal to the actual speed, but that from this time 52 the estimated speed is equal to the actual speed. The starting speed can then be simply determined, from the armature voltage U;, by supplying the starter and then cutting off the power supply and then measuring the armature voltage when the starter is operating in free fall, in the zone of time starting at time 52. 10 Knowing the engine speed (by measuring it with a sensor) and the starting speed (by the measurement of the armature voltage U;), the values of the two regimes are compared and when they are equal and that the engine speed is in a zone of target regimes, one can then engage the starter pinion with the crown of the flywheel. Figure 6 illustrates an attempt to engage in acceleration, that is to say that one tries to engage the starter gear while the starter regime 60 is in strong growth. The engine speed is represented by the curve 61 and the target zone is represented by the reference 62, between two upper dead centers 63 and 64. The engagement command of the pinion is given at time 65, the minimum engagement time is indicated by 66 and the maximum engagement time by 67. In order to avoid excessive mechanical stress on the starter, it is interesting to control the engagement of the pinion only if the starting speed is lower than the engine speed. The target zone 62 then reduces to the portion 68 between the time 66 and the time 69 for which the starting speed becomes greater than the engine speed. Part 70 of the target regimes zone 62 is then no longer recommended for the engagement of the starter, which considerably reduces the target area useful for the zone 68.
Le mode de mise en oeuvre illustré sur la figure 7 permet de disposer d'une zone cible plus longue en n'engageant le démarreur que si les critères suivants sont respectés: - la différence de régime entre le démarreur et le moteur doit être comprise dans une plage prédéterminée, par exemple entre 0 et 50 tours/min; - le régime démarreur doit toujours être inférieur au régime moteur (afin d'éviter des contraintes mécaniques trop importantes sur le démarreur), et - les deux régimes moteur et démarreur doivent décroitre simultanément. Sur la figure 7, le régime moteur 71 et le régime démarreur 72 décroissent simultanément, la zone cible 73 est plus longue que dans l'exemple de la figure 6 et on dispose donc de plus de temps pour réaliser l'engagement du pignon démarreur. La commande d'alimentation du démarreur est donnée au temps 74 et l'engagement démarreur peut être réalisé pendant l'intervalle de temps compris entre 75 et 76. Au lancement du démarreur, donc à faible régime démarreur, la vitesse de rotation du pignon croit très rapidement (on a une forte accélération). C'est ce que l'on peut remarquer au début de la courbe 80 de la figure 8 qui représente le régime démarreur (rpm) en fonction du temps t, en alimentant normalement le démarreur, c'est-à-dire en appliquant la tension de la batterie directement aux bornes du moteur électrique du démarreur. Il est difficile de piloter avec précision le démarreur pendant la phase de bas régime puisqu'une faible variation de temps entraine une grande différence de régimes. Le mode de mise en oeuvre illustré par la figure 8 propose deux modes de pilotage du démarreur selon le régime cible que l'on veut atteindre: d'une part, pour les régimes supérieurs à un seuil prédéterminé (par exemple 250 tours/min), le démarreur est alimenté à pleine puissance, la tension de la batterie étant appliquée au démarreur et, d'autre part, pour les régimes inférieurs audit seuil prédéterminé, la tension d'alimentation du démarreur est inférieure à la tension de la batterie. Pour ce faire, une résistance électrique (un "shunt") est introduite dans le circuit d'alimentation du démarreur. La montée en régime du démarreur est alors plus lente et donc mieux contrôlable. C'est ce que montre la courbe 81 de la figure 8. Sur cette figure, la courbe 80 correspond à une activation maximale du démarreur alors que la courbe 81 correspond à une activation réduite. On remarque que, pour atteindre un régime déterminé, 82 sur la figure, il faut un temps t, en activation maximale du démarreur (courbe 80) alors qu'il faut un temps t2 beaucoup plus long avec une activation réduite du démarreur (courbe 81). Pour cette dernière, l'appel de courant est limité ce qui permet de piloter plus finement le démarreur surtout pour les régimes cibles faibles, aux alentours par exemple de 150 tours/min. En d'autres termes, l'introduction d'un shunt dans le circuit d'alimentation du démarreur dilate l'échelle du temps t ce qui permet de mieux piloter le démarreur et donc de mieux cibler le régime à atteindre. Selon un autre mode de mise en oeuvre, la phase d'engagement du pignon démarreur dans la couronne du volant moteur est effectuée en alimentant le démarreur à travers la résistance électrique (le "shunt") Cette façon de procéder favorise une approche en douceur du pignon vers la couronne. Ainsi en imposant moins de couple au pignon, l'engagement est mieux contrôlé. De plus, lorsque le conducteur change de décision, par exemple, s'il a manifesté le désir d'arrêter le véhicule puis désire le remettre en marche et si l'engagement du pignon est déjà en cours, le pignon peut alors être désengagé en douceur, donc aisément. D'autres modes de réalisation que ceux décrits et représentés peuvent être conçus par l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention. The implementation mode illustrated in FIG. 7 makes it possible to have a longer target zone by engaging the starter only if the following criteria are met: - the difference in speed between the starter and the motor must be included in a predetermined range, for example between 0 and 50 rpm; - the starting speed must always be lower than the engine speed (in order to avoid excessive mechanical stress on the starter motor), and - both engine and starter speeds must decrease simultaneously. In FIG. 7, the engine speed 71 and the starting speed 72 decrease simultaneously, the target zone 73 is longer than in the example of FIG. 6 and more time is therefore available to engage the starter pinion. The starter supply control is given at time 74 and the starter engagement can be achieved during the time interval between 75 and 76. At the start of the starter, therefore at low starting speed, the speed of rotation of the pinion increases. very quickly (we have a strong acceleration). This can be seen at the beginning of the curve 80 of FIG. 8, which represents the starting speed (rpm) as a function of time t, by normally supplying the starter, that is to say by applying the battery voltage directly across the electric starter motor. It is difficult to precisely control the starter during the low-speed phase since a small variation in time causes a great difference in the speeds. The mode of implementation illustrated by FIG. 8 proposes two modes of control of the starter according to the target mode which one wishes to reach: on the one hand, for the regimes higher than a predetermined threshold (for example 250 rev / min) , the starter is powered at full power, the battery voltage being applied to the starter and, secondly, for speeds below said predetermined threshold, the starter supply voltage is lower than the voltage of the battery. To do this, an electrical resistance (a "shunt") is introduced into the power supply circuit of the starter. The starting speed of the starter is then slower and therefore better controllable. This is shown by the curve 81 of FIG. 8. In this figure, the curve 80 corresponds to a maximum activation of the starter while the curve 81 corresponds to a reduced activation. Note that, to reach a specific speed, 82 in the figure, it takes a time t, maximum activation of the starter (curve 80) while it takes a much longer time t2 with a reduced activation of the starter (curve 81 ). For the latter, the current draw is limited, which makes it possible to drive the starter more finely, especially for low target speeds, for example around 150 revolutions / min. In other words, the introduction of a shunt into the starter supply circuit expands the time scale t which makes it possible to better control the starter and therefore to better target the regime to be achieved. According to another embodiment, the starter gear engagement phase in the flywheel ring is performed by supplying the starter through the electrical resistance (the "shunt") This procedure promotes a smooth approach of the pinion to the crown. Thus by imposing less torque on the pinion, the engagement is better controlled. In addition, when the driver changes his decision, for example, if he has expressed the desire to stop the vehicle then wants to restart it and if the engagement of the pinion is already in progress, the pinion can then be disengaged in sweetness, so easily. Embodiments other than those described and shown may be devised by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.