FR3040196A1 - Procede de redemarrage d’un moteur thermique - Google Patents

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Abstract

Procédé de redémarrage d'un moteur thermique comportant un ensemble de démarrage comprenant une source (1) de courant électrique, un circuit électrique (2) apte à être commandé dans un mode limiteur d'intensité ou en mode ouvert, une machine électrique (3) tournante reliée à un pignon (4) de démarrage, un solénoïde (6) d'actionnement du pignon et d'un interrupteur (S4) d'alimentation de la machine électrique, des moyens (7) de commande du solénoïde (6) et du circuit (2), la source (1), le circuit (2), l'interrupteur (S4) et la machine électrique (3) étant en série, caractérisé en ce que pendant une phase de baisse de régime moteur par arrêt du moteur thermique, on commande le circuit électrique en mode ouvert et la mise en œuvre du solénoïde (2), puis suite à la fin de cette phase de baisse de régime moteur on commande le circuit électrique (2) pendant une durée déterminée en mode limiteur d'intensité.

Description

PROCEDE DE REDEMARRAGE D’UN MOTEUR THERMIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des démarreurs électriques de moteurs thermiques. L’invention concerne plus particulièrement un procédé redémarrage d’un moteur thermique ainsi d’un ensemble de démarrage correspondant.
Les systèmes d’arrêt et de redémarrage automatique, encore connus sous la désignation anglaise « Stop and Start » permettent d’arrêter le moteur thermique du véhicule quand son fonctionnement n’est pas indispensable (à un feu rouge par exemple) et à redémarrer le moteur le plus rapidement possible dès que le conducteur en manifeste le besoin. Dans ces phases de redémarrage, le démarreur est utilisé pour relancer le moteur thermique.
On connaît un type de démarreur dit standard qui ne sait entraîner le moteur que lorsque la vitesse de rotation du pignon du démarreur et la vitesse de rotation du volant moteur sont identiques. En pratique dans ce cas, le moteur ne peut être remis en marche que lorsque le moteur est complètement à l’arrêt ou à vitesse de rotation positive. En conséquence il en résulte une forte dégradation du temps de redémarrage quand celui-ci est demandé. Ce type de démarreur comprend une bobine solénoïde permettant de commander à la fois la translation du pignon et la fermeture du circuit électrique pour la mise en rotation du moteur électrique.
On connaît un autre type de démarreur appelé usuellement démarreur à pré-engagement qui permet de séparer la phase d’engagement du pignon du démarreur avec la couronne du volant moteur de la phase de mise en rotation du pignon. Il est alors possible de réaliser une synchronisation du régime de rotation du démarreur (activation de la rotation seule) avec le régime moteur, puis d’engager le pignon démarreur avec le volant moteur pendant une phase de baisse de régime moteur par arrêt du moteur thermique, le régime moteur étant encore positif. Cette méthode permet donc d’entraîner le moteur thermique sans attendre son arrêt complet, et donc de diminuer le temps de démarrage. Cependant ce type de démarreur est plus complexe et plus cher car il comprend une première bobine solénoïde permettant de commander la translation du pignon et une seconde bobine solénoïde permettant de commander la fermeture du circuit électrique pour la mise en rotation du moteur électrique. Un tel démarreur est illustré par exemple par le document US21020186551.
De plus, lors de la mise sous tension d’un démarreur pour assurer le démarrage du moteur thermique du véhicule, il se produit un pic de courant d’appel important qui est proche du niveau de courant de court-circuit du démarreur. Afin de contrôler et limiter ce pic de courant d’appel, il est connu, par exemple encore du document US21020186551 un dispositif de limitation d’intensité comprenant une résistance de démarrage.
Il existe donc toujours un besoin pour réaliser un redémarrage de moteur thermique à partir d’un démarreur, dans le temps le plus court possible, à moindre coût.
Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un procédé de redémarrage d’un moteur thermique comportant un ensemble de démarrage comprenant : une source de courant électrique, un circuit électrique apte à être commandé dans un mode limiteur d’intensité ou dans un mode non limiteur intensité électrique ou en mode ouvert, une machine électrique tournante reliée à un pignon de démarrage destiné à s’engager dans un volant moteur du moteur thermique, un levier d’engagement de ce pignon, un solénoïde d’actionnement de ce levier, un interrupteur d’alimentation de la machine électrique actionné également par ce solénoïde, des moyens de commande du solénoïde et du circuit électrique, la source, le circuit électrique, l’interrupteur et la machine électrique étant montés électriquement en série, caractérisé en ce que pendant une phase de baisse de régime moteur par arrêt du moteur thermique, le régime moteur étant positif, on commande le circuit électrique en mode ouvert et la mise en œuvre du solénoïde pour l’engagement du pignon et la fermeture de l’interrupteur, puis suite à la fin de cette phase de baisse de régime moteur on commande le circuit électrique pendant une durée déterminée dans son mode limiteur d’intensité pour initier le redémarrage du moteur thermique par entrainement par la machine électrique tournante. L’effet technique est de permettre le pré engagement du pignon sans entraîner le moteur électrique et d’être prêt à relancer la rotation du moteur thermique sans attendre la stabilisation du régime moteur nul et de gagner ainsi sur le temps de redémarrage.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaisons :
En variante, à la fin de cette durée déterminée on commande le circuit électrique dans son mode non limiteur d’intensité jusqu’à ce que l’on juge le moteur thermique démarré.
En autre variante, la durée déterminée en mode limiteur d’intensité démarre pendant une seconde phase d’oscillation de régime moteur suivant immédiatement la fin de la phase de baisse de régime moteur.
En autre variante, la durée déterminée en mode limiteur d’intensité démarre au cours d’une troisième phase de régime moteur nul stabilisé suivant une seconde phase d’oscillation de régime moteur suivant immédiatement la fin de la phase de baisse de régime moteur.
En variante, la durée déterminée en mode limiteur d’intensité est comprise entre 10 et 100 millisecondes.
En variante, le circuit électrique comprend une première et une deuxième branche parallèles, la première branche destinée à la limitation d’intensité comprenant une résistance et un interrupteur en série, la seconde branche comprenant un interrupteur, ces interrupteurs étant commandé par les moyens de commande, caractérisé en ce que la fin de la durée déterminée est déterminée par la fermeture de l’interrupteur de la seconde branche préalablement à la commande d’ouverture de l’interrupteur de la première branche.
En variante, la fermeture de l’interrupteur de la seconde branche est réalisée entre 1 et 50 millisecondes préalablement à l’ouverture de l’interrupteur de la première branche. L’invention concerne aussi un ensemble de démarrage comprenant : une source de courant électrique, un circuit électrique apte à être commandé dans un mode limiteur d’intensité ou dans un mode non limiteur intensité électrique ou en mode ouvert, une machine électrique tournante reliée à un pignon de démarrage destiné à s’engager dans un volant moteur du moteur thermique, un levier d’engagement de ce pignon, un solénoïde d’actionnement de ce levier, un interrupteur d’alimentation de la machine électrique actionné également par ce solénoïde, des moyens de commande du solénoïde et du circuit électrique, la source, le circuit électrique, l’interrupteur et la machine électrique étant montés électriquement en série, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en oeuvre du procédé de l’invention. L’invention concerne encore un moteur thermique, caractérisé en ce qu’il comprend un tel ensemble de démarrage. L’invention concerne encore un véhicule automobile caractérisé en ce qu’il est équipé d’un tel moteur thermique. D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : - La figure 1 est une représentation schématique ensemble de démarrage d’un moteur thermique. - La figure 2 est une représentation schématique de chronogrammes indiquant en fonction du temps en abscisse, respectivement en ordonnée de haut en bas, l’état du relais de commande S1 du solénoïde de commande d’actionnement du levier d’engagement, l’état de l’interrupteur S2 de court-circuit du circuit limiteur d’intensité, l’état de l’interrupteur S3 du circuit limiteur d’intensité, l’état de l’interrupteur S4 d’alimentation électrique de la machine électrique, la tension U1 de la source de courant électrique. - La figure 3 est une représentation schématique identifiant des phases de régime moteur pendant une phase d’arrêt du moteur thermique.
La figure 1 présente un ensemble de démarrage d’un moteur thermique, par exemple un moteur thermique équipant un véhicule automobile.
Cet ensemble de démarrage comprend une source 1 d’énergie électrique, classiquement dans un véhicule une batterie 12V. Cet ensemble de démarrage comprend encore une machine électrique 3 tournante reliée à un pignon 4 de démarrage destiné à s’engager dans un volant moteur du moteur thermique.
Le pignon de démarrage est engagé au moyen d’un levier 5 d’engagement, lui-même actionné au moyen d’une bobine, autrement dit un solénoïde, 6. Le solénoïde 6 commande également un interrupteur S4 qui permet d’autoriser ou non l’alimentation électrique de la machine électrique 3.
Cet ensemble de démarrage comprend encore un circuit électrique 2 limiteur d’intensité dont la mise en oeuvre est destinée à réduire l’intensité électrique du pic d’appel à la mise en route de la machine électrique 3.
Comme illustré sur la figure 1, la source 1 d’énergie électrique, le circuit électrique 2 limiteur d’intensité, l’interrupteur S4 d’alimentation électrique de la machine électrique 3 et la machine électrique 3 sont montés électriquement en série, dans cet ordre, sur une ligne 8 principale.
En variante, la source 1 d’énergie électrique, l’interrupteur S4 d’alimentation électrique de la machine électrique 3, le circuit électrique 2 limiteur d’intensité, et la machine électrique 3 peuvent être montés électriquement en série, dans cet ordre.
Cet ensemble de démarrage comprend encore des moyens 7 de commande du solénoïde 6 et du circuit électrique 2, L’alimentation électrique du solénoïde 6 est assurée par une ligne électrique 9 secondaire comprenant un relais S1 commandé également par les moyens 7 de commande. L’ouverture du relais S1 interdit l’alimentation électrique du solénoïde 6.
Les moyens de commande 7 se présente de préférence sous la forme d’une unité de commande électronique comprenant les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en oeuvre d’un procédé de l’invention exposé après.
Le circuit électrique 2 est apte à être commandé dans un mode limiteur d’intensité ou dans un mode non limiteur intensité électrique. Le circuit électrique 2 limiteur d’intensité comprend une première et une deuxième branche parallèles respectivement 10 et 10’. La première branche comprend une résistance R et un interrupteur S3 en série tandis que la seconde branche ne comprend qu’un interrupteur S2. Les interrupteurs S2, S3 sont également commandés par les moyens 7 de commande.
En référence aux figures 2 et 3 nous détaillons maintenant un procédé de redémarrage du moteur thermique conforme à l’invention. Le procédé vise ici le redémarrage automatique du moteur thermique qui est à distinguer du démarrage du moteur fait par exemple par la clé de contact. Sur ces chronogrammes 0 correspond à l’état interrupteur ouvert, ce qui coupe l’alimentation électrique et 1 correspond à l’état interrupteur fermé, ce qui autorise l’alimentation électrique.
Sur la figure 3 on identifie au cours d’une phase d’arrêt du moteur thermique trois phases P1, P2, P3 de régime moteur N.
La première phase P1 correspond à une phase de baisse du régime moteur due à l’arrêt du moteur thermique par coupure de son alimentation en carburant. Pendant cette phase P1 le régime N est cependant toujours positif.
La seconde phase P2 suit la fin de la première phase P1 quand pour la première fois le régime moteur franchit à la baisse le régime nul. Cette seconde phase P2 correspond à une phase d’oscillation du moteur autour d’une position d’équilibre. Cette phase d’oscillation présente donc des oscillations de régime moteur positif ou négatif autour du régime nul. Cette seconde phase P2 peut durer pendant un intervalle T d’environ 500 à 600 ms.
Une fois cette phase d’oscillation stabilisée, suit la troisième phase P3 de régime nul stabilisé, le moteur thermique étant totalement arrêté.
En revenant à la figure 2, le procédé de redémarrage est le suivant :
Pendant la phase P1 de baisse de régime moteur par arrêt du moteur thermique, cette phase pouvant être détectée par les moyens 7 de commande. A l’instant tO, on commande la fermeture de l’interrupteur S1 et donc l’alimentation électrique du solénoïde 6 pour l’engagement du pignon 4. On maintient les interrupteurs S2, S3 ouverts. Le circuit électrique 2 est alors en mode ouvert.
Le solénoïde 6 commandant aussi l’interrupteur S4, celui-ci se ferme à un instant t1 postérieur à tO. La différence entre les deux instants correspond en pratique au temps de réaction du solénoïde 6. A l’instant tO, l’interrupteur S4 étant donc ouvert la machine électrique 3 n’est pas alimentée électriquement et ne tourne donc pas. A l’instant t1, l’interrupteur S4 est désormais fermé, mais les interrupteurs S2 et S3 sont toujours ouverts, donc la machine électrique 3 n’est toujours pas alimentée électriquement et ne tourne donc pas. Dès cette phase P1 de baisse de régime moteur le pignon 4 se trouve donc déjà engagé et il reste à déterminer le moment approprié pour activer le redémarrage.
Conformément à l’invention il est prévu que suite à la fin de cette phase P1 de baisse de régime moteur N on commande le circuit électrique 2 pendant une durée déterminée dans son mode limiteur d’intensité pour initier le redémarrage du moteur. A cet effet, A l’instant t2, on détecte la fin de la première phase P1 quand pour la première fois le régime moteur franchit à la baisse le régime nul, et donc le début de la seconde phase P2 d’oscillation de régime moteur. A cet instant l’interrupteur S1 de commande du solénoïde 6 est toujours fermé, ce qui maintient le pignon 4 engagé dans le volant moteur ainsi que l’interrupteur S4 fermé. Les interrupteurs S2 et S3 sont toujours ouverts.
Pendant cette seconde phase P2 on peut alors initier le redémarrage. Ainsi, à l’instant t3, on commande la fermeture de l’interrupteur S3 et S2 reste ouvert. La branche 10 du circuit électrique 2 limiteur d’intensité comprenant la résistance R est alors fermée. Le circuit électrique 2 est alors en mode limiteur d’intensité. L’interrupteur S4 étant également fermé la machine électrique 3 est désormais alimentée par la batterie 1. Dès lors le pignon 4 est entraîné en rotation par la machine électrique 3 et lui-même entraîne le volant moteur du moteur thermique.
Le circuit électrique 2 limiteur d’intensité permet d’obtenir un pic d’appel de courant P moins important que le pic d’appel P’ vu par le circuit électrique sans ce limiteur d’intensité. A l’instant t4, on décide de donner la pleine puissance électrique de la batterie 1 à la machine électrique. A cet effet, on commande dans le circuit électrique 2 l’ouverture de l’interrupteur S3. Dans ce mode de réalisation, l’intervalle de temps compris entre les instants t3 et t4 représente donc la durée déterminée pendant laquelle le circuit électrique 2 est dans son mode limiteur d’intensité pour initier le redémarrage du moteur. Un ordre de grandeur de l’intervalle de temps compris entre les instants t3 et t4 est entre 10 et 100 millisecondes. Les instants t3 et/ou t4 peuvent également avoir lieu pendant la troisième phase P3, ce qui dans ce toutefois dégrade le temps de redémarrage. On commande également à cet instant t4 la fermeture de l’interrupteur S2. Le circuit électrique 2 est désormais dans un mode où il ne limite plus le courant d’alimentation de la machine électrique 3.
Dans une variante, on peut prévoir de commander la fermeture de l’interrupteur S2 préalablement à l’ouverture à l’instant t4 de l’interrupteur S3, pour éviter une éventuelle coupure électrique. Par exemple, la commande de la fermeture de l’interrupteur S2 peut être réalisée entre 1 et 50 millisecondes préalablement à l’ouverture de l’interrupteur S3. Dans ce cas la fermeture de l’interrupteur S2 de la seconde branche 10’ court-circuite la première branche 10, ce qui met fin à la limitation d’intensité. Dans ce cas, la durée déterminée pendant laquelle le circuit électrique 2 est dans son mode limiteur d’intensité pour initier le redémarrage du moteur correspond à l’intervalle de temps compris entre l’instant t3 et l’instant de fermeture de l’interrupteur S2.
Pendant cette période de remise en rotation du moteur thermique, la combustion dans le moteur est réamorcée. Une fois que l’on juge que le moteur est redémarré, c’est-à-dire que la combustion est apte à entraîner de façon autonome la rotation du moteur thermique, à l’instant t5 on cesse l’entrainement de la machine électrique 3. A cet effet, on commande l’ouverture du relais S1 : le solénoïde 6 n’est plus alimenté donc le pignon 4 se désengage du volant moteur, l’interrupteur S4 s’ouvre, coupant l’alimentation électrique de la machine électrique 3. On commande également l’ouverture de l’interrupteur S2.
Grâce à l’invention, le pignon ayant déjà été engagé à vitesse positive du moteur thermique il est possible de redémarrer le moteur thermique dès la phase où le moteur passe en vitesse négative, sans attendre la stabilisation du régime moteur nul et de gagner ainsi 500 à 600 ms sur le temps de redémarrage. L’invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits. En variante, cette invention peut permettre également d’attendre de commander le circuit électrique 2 dans son mode limiteur d’intensité au cours de la troisième phase P3 de régime nul stabilisé. Dans ce cas instants successifs t3, t4, t5 et les actions associées ont lieu pendant cette troisième phase P3.
Grâce à l’invention, il n’est pas nécessaire de faire appel à des démarreurs à double solénoïde dissociant l’engagement du pignon dans le volant moteur et l’activation de la machine électrique du démarreur, ce type de démarreur étant plus complexe, plus encombrant et plus coûteux qu’un démarreur dit standard à simple solénoïde . En effet, grâce à l’invention, un démarreur dit standard à simple solénoïde permettant de commander la translation du pignon et la mise en rotation de la machine électrique convient.

Claims (10)

  1. Revendications
    1. Procédé de redémarrage d’un moteur thermique comportant un ensemble de démarrage comprenant : une source (1) de courant électrique, un circuit électrique (2) apte à être commandé dans un mode limiteur d’intensité ou dans un mode non limiteur intensité électrique ou en mode ouvert, une machine électrique (3) tournante reliée à un pignon (4) de démarrage destiné à s’engager dans un volant moteur du moteur thermique, un levier (5) d’engagement de ce pignon (4), un solénoïde (6) d’actionnement de ce levier (5), un interrupteur (S4) d’alimentation de la machine électrique actionné également par ce solénoïde (6), des moyens (7) de commande du solénoïde (6) et du circuit électrique (2), la source (1), le circuit électrique (2), l’interrupteur (S4) et la machine électrique (3) étant montés électriquement en série, caractérisé en ce que pendant une phase (P1) de baisse de régime moteur par arrêt du moteur thermique, le régime moteur (N) étant positif, on commande le circuit électrique en mode ouvert et la mise en œuvre du solénoïde (2) pour l’engagement du pignon (4) et la fermeture de l’interrupteur (S4), puis suite à la fin de cette phase (P1) de baisse de régime moteur (N) on commande le circuit électrique (2) pendant une durée déterminée dans son mode limiteur d’intensité pour initier le redémarrage du moteur thermique par entrainement par la machine électrique (3) tournante.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’à la fin de cette durée déterminée on commande le circuit électrique (2) dans son mode non limiteur d’intensité jusqu’à ce que l’on juge le moteur thermique démarré.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la durée déterminée en mode limiteur d’intensité démarre pendant une seconde phase (P2) d’oscillation de régime moteur suivant immédiatement la fin de la phase (P1 ) de baisse de régime moteur (N).
  4. 4. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la durée déterminée en mode limiteur d’intensité démarre au cours d’une troisième phase (P3) de régime moteur nul stabilisé suivant une seconde phase (P2) d’oscillation de régime moteur suivant immédiatement la fin de la phase (P1) de baisse de régime moteur (N).
  5. 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la durée déterminée en mode limiteur d’intensité est comprise entre 10 et 100 millisecondes.
  6. 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit électrique (2) comprend une première et une deuxième branche parallèles (10, 10’), la première branche (10) destinée à la limitation d’intensité comprenant une résistance (R) et un interrupteur (S3) en série, la seconde branche (10’) comprenant un interrupteur (S2), ces interrupteurs étant commandé par les moyens (7) de commande, caractérisé en ce que la fin de la durée déterminée est déterminée par la fermeture de l’interrupteur (S2) de la seconde branche (10’) préalablement à la commande d’ouverture de l’interrupteur (S3) de la première branche (10).
  7. 7. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la fermeture de l’interrupteur de la seconde branche (10’) est réalisée entre 1 et 50 millisecondes préalablement à l’ouverture de l’interrupteur (S3) de la première branche (10).
  8. 8. Ensemble de démarrage comprenant : une source (1) de courant électrique, un circuit électrique (2) apte à être commandé dans un mode limiteur d’intensité ou dans un mode non limiteur intensité électrique ou en mode ouvert, une machine électrique (3) tournante reliée à un pignon (4) de démarrage destiné à s’engager dans un volant moteur du moteur thermique, un levier (5) d’engagement de ce pignon (4), un solénoïde (6) d’actionnement de ce levier (5), un interrupteur (S4) d’alimentation de la machine électrique actionné également par ce solénoïde (6), des moyens (7) de commande du solénoïde (6) et du circuit électrique (2), la source (1), le circuit électrique (2), l’interrupteur (S4) et la machine électrique (3) étant montés électriquement en série, caractérisé en ce que les moyens (7) de commande comprennent les moyens d’acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire ainsi que les moyens de commande requis à mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  9. 9. Moteur thermique, caractérisé en ce qu’il comprend un ensemble de démarrage selon la revendication précédente.
  10. 10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu’il est équipé d’un moteur thermique selon la revendication précédente.
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