FR3001259A1

FR3001259A1 - Dispositif de controle du couple d'un moteur thermique lors d'un changement de rapport dans une boite de vitesses robotisee

Info

Publication number: FR3001259A1
Application number: FR1350534A
Authority: FR
Inventors: Gaetan Rocq
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2014-07-25
Anticipated expiration: 2033-01-22
Also published as: FR3001259B1

Abstract

Un dispositif (D) est destiné à contrôler le couple moteur qui est fourni par un moteur thermique (MT) de véhicule (V), couplé à une boîte de vitesses (BV) à paires de rapports engagés simultanément. Ce dispositif (D) comprend des moyens de contrôle (MC) agencés, en cas de décision d'un changement de rapport, pour déterminer une consigne de couple cible représentative de la volonté du conducteur, fonction de l'enfoncement en cours de la pédale d'accélérateur et d'une estimée du régime souhaité du moteur thermique (MT) après ce changement de rapport, puis pour déterminer un profil de consigne de couple moteur passant sensiblement d'une consigne de couple représentative d'une volonté en cours du conducteur juste avant le changement de rapport à la consigne de couple cible à la fin du changement de rapport.

Description

DISPOSITIF DE CONTRÔLE DU COUPLE D'UN MOTEUR THERMIQUE LORS D'UN CHANGEMENT DE RAPPORT DANS UNE BOÎTE DE VITESSES ROBOTISÉE L'invention concerne le contrôle du couple moteur qui doit être fourni dans un véhicule, éventuellement de type automobile, par un moteur thermique couplé à une boîte de vitesses robotisée ayant des paires de rapports engagés simultanément. la On entend ici par « boîte de vitesses robotisée » une boîte de vitesses dont le fonctionnement est contrôlé par un calculateur ou superviseur et comprenant deux arbres primaires indépendants et couplés à l'arbre de sortie du moteur thermique, via au moins un embrayage, et à deux arbres secondaires ayant des paires de rapports récepteurs engagés simultanément 15 et destinés à fournir du couple aux roues. Il pourra donc s'agir, notamment, d'une boîte de vitesses automatique ou d'une boîte de vitesses à double embrayage (ou DCT). Comme le sait l'homme de l'art, les boîtes de vitesses du type précité permettent avantageusement de répartir la puissance qui est délivrée par le 20 moteur thermique sur leurs deux arbres primaires indépendants au moyen du ou des embrayages associés. Par exemple, dans une boîte de vitesses à double embrayage, cela permet d'engager simultanément les deux arbres primaires sur des rapports différents, afin de permettre des changements de rapport sous couple, c'est-à- 25 dire sans interruption de l'accélération du véhicule. Hélas, cela rend difficile le contrôle des couples transmis par les deux embrayages et par le moteur thermique lors des changements de rapport (c'est-à-dire lors des croisements des couples transmis par les embrayages), et en particulier la maitrise du couple transmis aux roues qui en résulte. En effet, le couple moteur étant 30 appliqué aux roues par le biais des rapports de démultiplication de la boîte de vitesses et des embrayages dont les couples transmis varient progressivement durant les changements de rapport, le profil du couple transmis aux roues varie durant les changements de rapport.

En effet, comme illustré sur la figure 1, dans les boîtes de vitesses à double embrayage, les changements de rapport se déroulent en deux phases. Dans une première phase, on croise (entre des instants tl et t2) les couples qui sont transmis par les premier et second embrayages (« couple El » et « couple E2 » - diagramme central). Dans une seconde phase (entre l'instant t2 et un instant t3), on synchronise le régime du moteur thermique (« régime MT ») avec le régime de l'arbre primaire (régime AP2) qui est couplé au rapport nouvellement engagé (diagramme du haut). Dans la plupart des cas, et comme illustré dans le diagramme central, durant la première phase la consigne de couple (« consigne couple volonté conducteur »), qui est représentative de la volonté du conducteur du véhicule et qui est fonction de l'enfoncement en cours de la pédale d'accélérateur et du régime en cours du moteur thermique (« régime MT »), puis durant la seconde phase cette consigne de couple volonté conducteur augmente du fait de la chute du régime moteur. De ce fait, pendant la première phase, le couple moteur est maintenu sensiblement constant (à la valeur de la consigne de couple volonté conducteur) et le couple de l'embrayage entrant (« couple E2 ») tend vers le couple moteur, puis dans la seconde phase le couple moteur décroît très rapidement avant d'augmenter, tandis que le couple de l'embrayage entrant (« couple E2 ») suit sensiblement la consigne de couple volonté conducteur. Il en résulte un profil du couple transmis aux roues (« couple aux roues ») de type annulation/reprise de couple (diagramme du bas). Plus précisément, pendant la première phase le couple transmis aux roues (« couple aux roues ») décroît notablement, tandis qu'il croît notablement pendant la seconde phase. Ce type de contrôle du couple moteur présente l'avantage d'être simple et permet une exploitation conventionnelle de la consigne de couple volonté conducteur. Cependant, il entraîne des variations importantes du couple transmis aux roues lors de chaque changement de rapport, et en particulier lorsque le changement de rapport entraîne une importante démultiplication. En effet, lors de changements de rapport dits courts (1/2 ou 2/3), le couple transmis aux roues peut diminuer de 30% à 50% lors de la première phase de croisement de couple des embrayages.

L'invention a donc pour but d'améliorer la situation dans toutes les phases de vie de changement de rapport, de manière à permettre un « lissage » du couple qui est transmis aux roues du véhicule. Elle propose notamment à cet effet un dispositif, destiné à contrôler le couple moteur devant être fourni par un moteur thermique de véhicule, couplé à une boîte de vitesses ayant des paires de rapports engagés simultanément, et comprenant des moyens de contrôle agencés, en cas de décision d'un changement de rapport, pour déterminer une consigne de couple cible représentative de la volonté du conducteur du véhicule, fonction de l a l'enfoncement en cours de la pédale d'accélérateur du véhicule et d'une estimée d'un régime souhaité du moteur thermique après ce changement de rapport, puis pour déterminer un profil de consigne de couple moteur passant sensiblement d'une consigne de couple représentative d'une volonté en cours du conducteur juste avant le changement de rapport à la consigne de couple 15 cible à la fin du changement de rapport. Cela permet d'obtenir un profil du couple, qui est transmis aux roues pendant un changement de rapport, beaucoup plus linéaire (et donc lissé) que dans le cas d'un contrôle conventionnel (de l'art antérieur - voir figure 1). Le dispositif selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques 20 qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour déterminer un profil de consigne de couple moteur qui est similaire à un profil de couple transmis à la boîte de vitesses par l'embrayage associé qui est en cours de fermeture pendant le changement de rapport ; 25 - ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour déterminer un profil de consigne de couple moteur qui présente une pente sensiblement constante ; - en variante, ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour déterminer un profil de consigne de couple moteur qui comporte une 30 première partie présentant une première pente sensiblement constante et terminée par une seconde partie présentant une seconde pente inférieure à cette première pente ; - la seconde pente peut être décroissante.

L'invention propose également un calculateur comprenant un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un moteur thermique couplé à une boîte de vitesses à paires de rapports engagés simultanément, et un calculateur du type de celui présenté ci-avant. Cette boîte de vitesses peut être, par exemple, couplée à un double embrayage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur io lesquels : la figure 1 illustre schématiquement i) au sein d'un premier diagramme (le plus en haut) un exemple de courbes d'évolution temporelle de régime moteur, de régime d'un premier arbre primaire et de régime d'un second arbre primaire, ii) au sein d'un deuxième diagramme (central) un exemple 15 de courbes d'évolution temporelle de consigne de couple volonté conducteur, de couple transmis par un premier arbre primaire, de couple transmis par un premier embrayage, de couple transmis par un second embrayage, et de mesure de couple moteur, en présence des régimes du premier diagramme, et iii) au sein d'un troisième diagramme (le plus en bas) 20 un exemple de courbe d'évolution temporelle de couple transmis aux roues en présence des régimes et couples des premier et deuxième diagrammes, dans le cas d'un contrôle conventionnel de l'art antérieur, la figure 2 illustre schématiquement et fonctionnellement un véhicule comprenant une chaîne de transmission et un superviseur de chaîne de 25 transmission équipé d'un dispositif de contrôle selon l'invention, et la figure 3 illustre schématiquement i) au sein d'un premier diagramme (le plus en haut) un exemple de courbes d'évolution temporelle de régime moteur, de régime d'un premier arbre primaire et de régime d'un second arbre primaire, ii) au sein d'un deuxième diagramme (central) un exemple 30 de courbes d'évolution temporelle de consigne de couple volonté conducteur en cours, de consigne cible de couple volonté conducteur, de couple transmis par un premier arbre primaire, de couple transmis par un premier embrayage, de couple transmis par un second embrayage, de consigne de couple moteur et de mesure de couple moteur, en présence des régimes du premier diagramme, et iii) au sein d'un troisième diagramme (le plus en bas) un exemple de courbe d'évolution temporelle de couple transmis aux roues en présence des régimes et couples des premier et deuxième diagrammes, dans le cas d'un contrôle selon l'invention. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de contrôle D destiné à permettre le contrôle de la consigne de couple que doit fournir un moteur thermique MT équipant un véhicule V comprenant également une boîte de vitesses robotisée BV ayant des paires de rapports engagés simultanément et associée à au moins un embrayage Ei. On considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que la boîte de vitesses (robotisée) BV et chaque embrayage Ei font partie d'un véhicule V de type automobile, comme par exemple une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout véhicule pouvant être conduit par un conducteur et comprenant un moteur thermique couplé à une boîte de vitesses robotisée associée à au moins un embrayage et chargée de fournir du couple à des roues motrices. Par conséquent, l'invention concerne notamment les voitures, motocyclettes, véhicules utilitaires, cars (ou bus), camions, engins de voirie, engins de chantier, engins de manutention, et trains. De plus, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que la boîte de vitesses (robotisée) BV est associée à un double embrayage Ei (i = 1 ou 2). Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de boîte de vitesses robotisée. Elle concerne en effet toute boîte de vitesses dont le fonctionnement est contrôlé par un calculateur ou superviseur, et comprenant deux arbres primaires APj indépendants et couplés à l'arbre de sortie AM d'un moteur thermique MT et à deux arbres secondaires ASj ayant des paires de rapports récepteurs engagés simultanément et destinés à fournir du couple aux roues sous le contrôle d'au moins un embrayage Ei. La boîte de vitesses pourra donc être également et notamment de type automatique. On a schématiquement illustré sur la figure 2 un véhicule V comprenant une chaîne de transmission, un superviseur (ou calculateur) SC propre à superviser (ou gérer) le fonctionnement de la chaîne de transmission, et un dispositif de contrôle D selon l'invention. La chaîne de transmission comprend, ici, un moteur thermique MT, un arbre moteur AM, un double embrayage Ei (i= 1 ou 2), une boite de vitesses (robotisée) BV, un arbre de transmission AT, et un arbre Al.

Par exemple, l'arbre de transmission AT est chargé d'entraîner en rotation les roues avant du véhicule V. Mais dans une variante il pourrait être chargé d'entraîner en rotation les roues arrière du véhicule V. Le moteur thermique MT comprend un vilebrequin (non représenté) qui est solidarisé fixement à l'arbre moteur AM afin d'entraîner ce dernier (AM) l a en rotation. La boîte de vitesses BV comprend, ici, des premier AP1 et second AP2 arbres primaires concentriques et des premier AS1 et second AS2 arbres secondaires. Les premier AP1 et second AP2 arbres primaires sont destinés à recevoir le couple moteur (thermique) via les premier El et second E2 15 embrayages. Par ailleurs, ces premier AP1 et second AP2 arbres primaires comprennent des pignons menants qui sont engagés simultanément avec des pignons récepteurs correspondant des premier AS1 et second AS2 arbres secondaires avec lesquels ils forment des paires. Chaque arbre secondaire ASj (j = 1 ou 2) comprend des synchros/crabots chargés de solidariser sur 20 ordre l'un des pignons récepteurs qu'il porte pour engager un rapport et ainsi définir un rapport de démultiplication. Enfin, les premier AS1 et second AS2 arbres secondaires sont couplés à l'arbre de transmission AT via un différentiel (non représenté). On notera que dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 2, la 25 chaîne de transmission comprend également une machine électrique AD qui constitue, par exemple, un alterno-démarreur chargé notamment de lancer le moteur thermique MT afin de lui permettre de démarrer, y compris en présence d'un système de contrôle d'arrêt et de redémarrage automatique (ou « stop and start »). Cet alterno-démarreur AD est chargé d'entraîner en 30 rotation un arbre de rotor (ou d'induit) Al qui est ici solidarisé à une roue libre RL destinée à être couplée sur ordre à un pignon ou une roue de couplage RC1 qui engrène de façon permanente un autre pignon ou une autre roue de couplage RC2 solidarisé(e) fixement à l'arbre moteur AM.

Les fonctionnements du moteur thermique MT, de l'alterno-démarreur AD et de chaque embrayage Ei (ainsi qu'éventuellement de la boîte de vitesses BV) sont contrôlés par le superviseur SC qui peut se présenter sous la forme d'un calculateur.

Le dispositif de contrôle D, selon l'invention, fait ici partie du superviseur (ou calculateur) SC. Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, il pourrait être externe au superviseur SC, tout en étant couplé à ce dernier (SC). Dans ce dernier cas, il peut être lui-même agencé sous la forme d'un calculateur dédié comprenant un éventuel programme dédié, par exemple. Par 1 o conséquent, un dispositif de contrôle D, selon l'invention, peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques (ou encore « software »)), ou bien de circuits électroniques (ou « hardware »), ou encore d'une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels. Comme illustré non limitativement sur la figure 2, un dispositif de 15 contrôle D comprend principalement des moyens de contrôle MC chargés d'intervenir chaque fois qu'une décision de changement de rapport a été prise par le conducteur ou par le superviseur SC. Lorsque cette dernière situation survient, les moyens de contrôle MC commencent par déterminer une consigne de couple cible (« couple VC cible » 20 de la figure 3) qui est représentative de la volonté du conducteur du véhicule V et qui est fonction de l'enfoncement en cours de la pédale d'accélérateur du véhicule V et d'une estimée du régime souhaité du moteur thermique MT après le changement de rapport décidé. Ensuite, les moyens de contrôle MC déterminent un profil de consigne de couple moteur (« consigne couple MT » 25 de la figure 3) qui passe sensiblement de la consigne de couple (« consigne couple VC » de la figure 3), qui est représentative de la volonté en cours du conducteur juste avant le changement de rapport, à cette consigne de couple cible (« couple VC cible »), à la fin du changement de rapport. On notera que la consigne de couple en cours (« consigne couple VC 30 ») est fonction de l'enfoncement en cours de la pédale d'accélérateur et du régime en cours du moteur thermique MT. Comme illustré dans les diagrammes de la figure 3, entre les instants tl et t2 de la première phase de croisement des embrayages El et E2, la consigne de couple moteur (« consigne couple MT ») varie progressivement afin d'atteindre la consigne de couple cible (« couple VC cible ») déterminée, et le couple de l'embrayage entrant (couple E2) tend vers la consigne de couple moteur (« consigne couple MT »). Il en résulte un profil de couple transmis aux roues (« couple aux roues ») qui reste sensiblement stable pendant le changement de démultiplication. Entre les instants t2 et t3 de la seconde phase de synchronisation la consigne de couple moteur (« consigne couple MT ») se maintient sensiblement au niveau de la consigne de couple cible (« couple VC cible ») déterminée, alors que le couple moteur mesuré (« couple MT ») décroît très rapidement avant d'augmenter jusqu'à la consigne de couple cible (« couple VC cible ») déterminée, et que le couple de l'embrayage entrant (couple E2) se maintient sensiblement au niveau de la consigne de couple moteur (« consigne couple MT ») déterminée. Il en résulte un profil de couple transmis aux roues qui reste sensiblement stable après le changement de démultiplication. En d'autres termes, grâce à cette détermination d'une consigne de couple cible et à ce nouveau contrôle de la consigne de couple moteur, le profil du couple transmis aux roues durant un changement de rapport se trouve beaucoup plus linéaire (et donc lissé) que dans le cas d'un contrôle conventionnel (de l'art antérieur - voir figure 1). Il en résulte une meilleure qualité du passage de rapport ainsi qu'un gain en performance du véhicule V du fait de la réduction de la vitesse perdue. De préférence, les moyens de contrôle MC peuvent être agencés pour déterminer un profil de consigne de couple moteur qui est similaire au profil du couple qui est transmis à la boîte de vitesse BV par l'embrayage Ei concerné par le changement de rapport (ici E2), c'est-à-dire celui qui est en cours de fermeture pendant ce changement de rapport (pendant que l'autre embrayage (ici E1) est en cours d'ouverture).

L'objectif est en effet d'imposer un couple moteur qui suit au mieux le profil du couple de l'embrayage Ei entrant afin de compenser au mieux la perte du couple transmis aux roues qui résulte de la démultiplication induite par le changement de rapport.

Dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 3, les moyens de contrôle MC ont déterminé un profil de consigne de couple moteur qui présente une pente sensiblement constante entre les instants tl et t2 de la première phase (de croisement des embrayages El et E2). Cela résulte du fait que pendant cette même première phase, le profil du couple de l'embrayage entrant (ici E2) présente une pente sensiblement constante. On notera que l'exemple illustré sur la figure 3 correspond à un changement d'un rapport de niveau n (par exemple le premier) vers un rapport de niveau n+1 (par exemple le deuxième). De ce fait, le profil de consigne de couple moteur déterminé présente une pente sensiblement constante et croissante entre les instants tl et t2, du fait que la consigne de couple cible (« couple VC cible ») est strictement supérieure à la consigne de couple en cours (« consigne couple VC »). Mais lors d'un changement d'un rapport de niveau n (par exemple le cinquième) vers un rapport de niveau n-1 (par exemple le quatrième), le profil de consigne de couple moteur déterminé présente une pente sensiblement constante et décroissante entre les instants tl et t2, du fait que la consigne de couple cible (« couple VC cible ») est alors strictement inférieure à la consigne de couple en cours (« consigne couple VC »).

Dans une variante de réalisation non illustrée, les moyens de contrôle MC pourraient être agencés pour déterminer un profil de consigne de couple moteur qui comporte une première partie présentant une première pente sensiblement constante et terminée par une seconde partie présentant une seconde pente inférieure à cette première pente. Par exemple, cette seconde pente peut être décroissante (éventuellement arrondie). Cette variante peut être notamment utile lorsque l'on veut prendre en compte la vitesse de passage au niveau de ce que l'homme de l'art appelle le point de léchage (ou en anglais « kiss point ») d'un embrayage Ei, lequel correspond à une position de l'actionneur d'embrayage dans laquelle le volant moteur commence à entrer en frottement avec le disque d'embrayage afin que le couple transmis par l'embrayage Ei devienne supérieur à un seuil de couple faible, par exemple égal à 3 N/m. L'invention permet d'augmenter l'agrément de conduite lors des changements de rapport, notamment du fait d'une quasi continuité du couple qui est transmis aux roues, sans ajout de capteurs ni redimensionnement de composants mécaniques.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif (D) de contrôle du couple moteur fourni par un moteur thermique (MT) de véhicule (V), couplé à une boîte de vitesses (BV) à paires de rapports engagés simultanément, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de contrôle (MC) agencés, en cas de décision d'un changement de rapport, pour déterminer une consigne de couple cible représentative d'une volonté d'un conducteur dudit véhicule (V), fonction d'un enfoncement en cours d'une pédale d'accélérateur dudit véhicule (V) et d'une estimée d'un régime souhaité dudit moteur thermique (MT) après ledit changement de rapport, puis pour déterminer un profil de consigne de couple moteur passant sensiblement d'une consigne de couple représentative d'une volonté en cours dudit conducteur juste avant ledit changement de rapport à ladite consigne de couple cible à la fin dudit changement de rapport.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour déterminer un profil de consigne de couple moteur similaire à un profil de couple transmis à ladite boîte de vitesses (BV) par un embrayage (Ei) associé, en cours de fermeture pendant ledit changement de rapport.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour déterminer un profil de consigne de couple moteur présentant une pente sensiblement constante.
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour déterminer un profil de consigne de couple moteur comportant une première partie présentant une première pente sensiblement constante et terminée par une seconde partie présentant une seconde pente inférieure à ladite première pente.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite seconde pente est décroissante.
6. Calculateur (SC), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de contrôle (D) selon l'une des revendications précédentes.
7. Véhicule (V) comprenant un moteur thermique (MT) couplé à une boîte de vitesses (BV) à paires de rapports engagés simultanément, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un calculateur (SC) selon la revendication 6.
8. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite boîte de vitesses (BV) est couplée à un double embrayage (Ei).
9. Véhicule selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.