FR3049009A1 - Dispositif de gestion d'un moteur - Google Patents

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Anais Renault
Jean Philippe Casse
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Peugeot Citroen Automobiles SA
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Abstract

Dispositif de gestion d'un moteur comprenant au moins un injecteur de carburant, comprenant : - un calculateur maître, - au moins un calculateur esclave connecté au calculateur maître pour recevoir des instructions de commande du moteur du véhicule, et agencé pour commander directement ledit au moins un injecteur de carburant du véhicule, caractérisé en ce que ledit au moins un calculateur esclave est connecté exclusivement au calculateur maître pour recevoir les instructions de commande du moteur, et en ce qu'il est agencé pour recevoir directement une mesure de synchronisation, telle qu'un régime moteur.

Description

DISPOSITIF DE GESTION D'UN MOTEUR
[001] La présente invention concerne de manière générale un dispositif de gestion d'un moteur, c’est-à-dire que l'invention concerne les calculateurs de gestion moteur, généralement montés dans le compartiment moteur. Les moteurs thermiques sont plus particulièrement visés, et notamment mais pas seulement les moteurs équipant des véhicules par exemple de type véhicule automobile. Un tel calculateur reçoit des signaux de capteurs, des instructions de commande de la part du conducteur, et envoie des instructions de commande aux actionneurs du moteur, tels que les injecteurs de carburant, des organes de gestion d'alimentation (le papillon ou volet d'air d'admission, le turbocompresseur), un dispositif d'allumage (moteur essence) ou de préchauffage (moteur Diesel)...
[002] En raison de la complexité croissante des moteurs (dépollution, injection haute pression...), le calculateur devient de plus en plus gros et le loger dans le compartiment moteur peut poser problème, de même que faire cheminer un câble électrique de puissance jusqu'au calculateur.
[003] Le document US5267542A décrit une architecture de contrôle et commande moteur avec deux calculateurs. Un calculateur est dédié à la quantité de carburant à injecter et l’avance nécessaire. Le second contrôle l’injection et le point d’allumage. Cependant, une telle structure avec deux calculateur augmente la diversité des composants et donc la complexité des flux achats / logistiques / montage sur chaîne de fabrication. En particulier pour le même véhicule essence ou diesel, il faut quatre calculateurs différents.
[004] Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients des documents de l’art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un dispositif de gestion d'un moteur de véhicule qui est plus simple à loger dans un compartiment moteur, mais qui limite la diversité des références de composants du véhicule.
[005] Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un dispositif de gestion d'un moteur, notamment de véhicule automobile, comprenant au moins un injecteur de carburant, comprenant : - un calculateur maître, - au moins un calculateur esclave connecté au calculateur maître pour recevoir des instructions de commande du moteur, et agencé pour commander directement ledit au moins un injecteur de carburant, tel que ledit au moins un calculateur esclave reçoit les instructions de commande du moteur exclusivement depuis le calculateur maître.
[006] Le dispositif de gestion du moteur selon la présente mise en oeuvre comprend deux calculateurs, ce qui apporte de la flexibilité pour les loger dans le compartiment moteur. Cependant, l'augmentation de la diversité est limitée, car le calculateur maître ne commande pas le ou les injecteur(s), alors seul le calculateur esclave est dédié au type de carburant. Il en résulte que le calculateur maître peut être commun à toute une gamme de véhicules, quand le moteur est destiné à équiper des véhicules, quel que soit le carburant. Toutes les instructions passent par le calculateur maître, ce qui fait que du point de vue du réseau de calculateurs du véhicule, seul le calculateur maître est apparent. Le calculateur esclave est "masqué" par le calculateur maître. De plus, seul le calculateur esclave commande directement les injecteurs, ce qui fait que la consommation en courant est principalement du fait du calculateur esclave, ce qui simplifie le câblage, et le calculateur esclave peut de plus être placé dans un endroit ventilé pour assurer un bon refroidissement.
[007] Avantageusement, ledit au moins un calculateur esclave est agencé pour recevoir directement une mesure de synchronisation, telle qu'un régime moteur. Cette mise en oeuvre simplifie le schéma électrique général et le fonctionnement global, puisque le calculateur esclave reçoit directement les informations de régime moteur pour calculer les informations de gestion des injecteurs, et commander ces derniers directement.
[008] Avantageusement, le dispositif de gestion d'un moteur, comprend un bus de communication entre le calculateur maître et ledit au moins un calculateur esclave, et ledit au moins un calculateur esclave reçoit les instructions de commande et renvoie des informations de fonctionnement exclusivement par ledit bus de communication. Avec cette mise en œuvre, dans le réseau de bord du véhicule, quand le moteur équipe un véhicule, seul le calculateur maître est connecté au calculateur esclave. C’est-à-dire que ce dernier est "invisible" pour les calculateurs du véhicule autres que le calculateur maître. L'architecture du réseau reste donc identique à celle d'un véhicule qui aurait un seul calculateur de gestion moteur, ce qui limite encore une fois la diversité des composants.
[009] Avantageusement, ledit au moins un injecteur de carburant est commandé exclusivement par ledit calculateur esclave. En d'autres termes, le calculateur esclave prend à sa charge la gestion de tous les points spécifiques à un type de carburant.
[0010] Avantageusement, entre le calculateur maître et ledit au moins un calculateur esclave, seul ledit au moins un calculateur esclave est agencé pour recevoir : - des signaux de mesure de synchronisation de régime moteur et/ou d'arbre à came ; et/ou - des signaux de retour de la part d'actionneurs du moteur parmi une vanne de recyclage de gaz d'échappement, et/ou d'un doseur en carburant, et/ou un turbo, et/ou un boîtier papillon ; et/ou - des signaux d'au moins une sonde oxygène de type lambda ; et/ou - des signaux de mesure de cliquetis.
[0011] En d'autres termes, le calculateur esclave prend à sa charge l'acquisition des signaux spécifiques à un type de carburant. Une connexion directe entre le calculateur esclave et les capteurs qui fournissent les signaux nécessaires pour piloter les organes spécifies au type de carburant simplifie d'une part le réseau de câblage, et réduit d'autre part les informations à échanger entre le calculateur maître et esclave. En effet, ce dernier reçoit simplement les instructions de commande de la part du calculateur maître, et d'après les mesures reçues directement des capteurs, il peut commander correctement les injecteurs de carburant.
[0012] Autrement dit : - les signaux de mesure de synchronisation de régime moteur et/ou d'arbre à came ; et/ou - les signaux de retour de la part d'actionneurs du moteur parmi une vanne de recyclage de gaz d'échappement, et/ou d'un doseur en carburant, et/ou un turbo, et/ou un boîtier papillon ; et/ou - les signaux d'au moins une sonde oxygène de type lambda ; et/ou - les signaux de mesure de cliquetis.
[0013] En d'autres termes, le calculateur esclave prend à sa charge l'acquisition des signaux spécifiques à un type de carburant ; sont tous reçus exclusivement par le calculateur esclave, qui peut s'en servir directement et rapidement pour calculer les paramètres de fonctionnement des injecteurs et/ou de l'allumage, et commander directement les organes concernés.
[0014] Avantageusement, entre le calculateur maître et ledit au moins un calculateur esclave, seul ledit au moins un calculateur esclave est agencé pour commander : - un actionneur d'arbre à came et/ou de levée de soupape ; et/ou - un actionneur du moteur parmi une vanne de recyclage de gaz d'échappement, et/ou d'un doseur en carburant, et/ou un turbo, et/ou un boîtier papillon ; et/ou - au moins une sonde oxygène de type lambda ; et/ou - tout actionneur du moteur dont la puissance électrique excède une puissance prédéterminée, (telle que par exemple 15 W); et/ou - au moins une bougie d'allumage ou de préchauffage.
[0015] En d'autres termes, le calculateur esclave prend à sa charge le pilotage et la commande des actionneurs spécifiques à un type de carburant, ce qui permet de dédier seulement ce calculateur au type de carburant. Le calculateur maître est donc le même entre un moteur essence ou un moteur Diesel. De plus, le calculateur esclave pilote directement tous les actionneurs de forte puissance, ce qui permet de simplifier par ailleurs le circuit d'alimentation électrique, et surtout de limiter la taille des câbles d'alimentation du calculateur maître, car seul le calculateur esclave a besoin de puissance électrique. Comme il est moins encombrant qu'un seul calculateur, on peut par exemple prévoir de la rapprocher de la batterie ou de l'alternateur pour limiter la longueur des câbles de forte section.
[0016] Autrement dit : - l'actionneur d'arbre à came et/ou de levée de soupape ; et/ou - l'actionneur du moteur parmi une vanne de recyclage de gaz d'échappement, et/ou d'un doseur en carburant, et/ou un turbo, et/ou un boîtier papillon ; et/ou - au moins une sonde oxygène de type lambda ; et/ou - tout actionneur du moteur dont la puissance électrique excède une puissance prédéterminée, (telle que par exemple 15 W); et/ou - au moins une bougie d'allumage ou de préchauffage; sont exclusivement commandés par le calculateur esclave.
[0017] Avantageusement, entre le calculateur maître et ledit au moins un calculateur esclave, seul ledit au moins un calculateur esclave est agencé pour commander une pompe à carburant directement connectée audit au moins un injecteur de carburant. La pompe à carburant directement connectée audit au moins un injecteur de carburant est celle qui met en pression le circuit immédiatement en aval des injecteurs de carburant, il ne s'agit pas d'une éventuelle pompe de gavage, qui elle est chargée d'alimenter la pompe à carburant directement connectée audit au moins un injecteur de carburant. Une telle pompe de gavage pourrait quant à elle être commandée par le calculateur maître.
[0018] Avantageusement, entre le calculateur maître et ledit au moins un calculateur esclave, seul ledit au moins un calculateur maître est agencé pour commander : - le moteur de sorte à assurer des fonctions véhicule telles qu'une fonction démarrage et arrêt automatique ou un limiteur de vitesse ; et/ou - des fonctions de refroidissement du moteur ; et/ou - des fonctions de dépollution.
[0019] Avantageusement, les instructions de commande du moteur reçues par ledit au moins un calculateur esclave comprennent : une quantité de carburant à injecter, et/ou une consigne d’avance à l’injection, et/ou une consigne de débit actionneur de recirculation de gaz d'échappement, et/ou une consigne de débit d'actionneur de turbo, et/ou une consigne de débit actionneur doseur en carburant, et/ou une consigne de débit actionneur papillon motorisé, et/ou une consigne de boucle d’air. Il n'y a aucun signal de forte puissance électrique reçu depuis le calculateur maître.
[0020] Avantageusement, ledit au moins un calculateur esclave est agencé pour envoyer au calculateur maître : une information sur un régime moteur, et/ou une information sur un état moteur, et/ou une information sur une consigne de débit actionneur de recyclage de gaz d'échappement appliquée, et/ou une information sur une consigne de débit d'actionneur de turbo appliquée, et/ou une information sur une consigne de débit actionneur doseur en carburant appliquée, et/ou une information sur une consigne de débit actionneur de papillon d'air motorisé appliquée, et/ou une information sur une quantité de carburant injectée, et/ou une information sur une pression d'alimentation ou de turbo, et/ou une information sur une température de gaz ou d'air.
[0021] Avantageusement, ledit au moins un calculateur esclave est agencé dans un boîtier distinct d'un boîtier dans lequel est agencé le calculateur maître. Cette mise en œuvre donne de la flexibilité pour concevoir le logement moteur, avec deux boîtiers chacun plus petit qu'un seul boîtier pour un seul calculateur moteur.
[0022] Avantageusement, le dispositif de gestion comprend au moins un câble d'alimentation électrique du calculateur maître, un câble d'alimentation électrique dudit au moins un calculateur esclave, distinct du câble d'alimentation électrique du calculateur maître.
[0023] Un second aspect de l'invention est un véhicule automobile équipé du moteur mentionné plus haut et comprenant un dispositif de gestion dudit moteur de véhicule selon le premier aspect de l'invention.
[0024] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente un schéma de principe d'un dispositif de gestion moteur selon la présente invention, comprenant un calculateur maître et un calculateur esclave.
[0025] D'une manière générale, l'exemple ci-dessous mentionne des calculateurs autres que le calculateur maître ou esclave, des capteurs, des relais, des fusibles, et il est bien entendu que l'invention ne se limite pas aux quantités de composants ni au nombre de fonctions décrites.
[0026] La figure 1 représente un dispositif de gestion d'un moteur de véhicule qui comprend un calculateur maître CM et un calculateur esclave CE. Le calculateur maître CM et le calculateur esclave CE sont alimentés en courant électrique par un boîtier relais BR, via une ligne de puissance P1, un fusible F1 et un relais R2 pour le calculateur maître CM, et une ligne de puissance P2 pour le calculateur esclave CE, dérivée de la ligne P1. Une ligne de puissance P3 en parallèle des lignes de puissance P1 et P2 alimente également le calculateur esclave CE, via un fusible F1 et un relais R1.
[0027] D'une manière générale, le boîtier relais BR comprend au moins un autre relais R3, des fusibles F3 à F6 pour alimenter des actionneurs ou capteurs généraux AG1, AG2, ou des calculateurs C1, C2 ou des actionneurs ou capteurs maîtres AM1, AM2, directement ou via le calculateur maître CM.
[0028] Au niveau du calculateur esclave CE, ce dernier est connecté directement au calculateur maître CM par un bus de données B1 du type par exemple CAN FD (débit variable), pour recevoir des instructions de commande moteur, et il est également connecté directement à des injecteurs de carburant 11 à I4, ainsi qu'à des actionneurs ou capteurs esclaves AS1 à AS3. On peut prévoir plus d'un bus B1 entre le calculateur maître CM et le calculateur esclave CE, mais il n'est pas prévu de bus entre le calculateur esclave CE et un autre calculateur que le calculateur maître CM.
[0029] Par contre, le calculateur maître peut très bien être connecté à d'autres calculateurs, comme par exemple un calculateur de sécurité qui gère les airbags, ou un calculateur qui gère le fonctionnement d'un système d'interface utilisateur (pour gérer un compte toue, une jauge de température...).
[0030] Les actionneurs ou capteurs esclaves AS1 à AS3 sont les actionneurs ou capteurs du moteur dédiés et spécifiques à un type de carburant (essence ou diesel, ou même encore hybride). L'exemple mentionne trois actionneurs ou capteurs esclaves AS1 à AS3, mais bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce nombre, ni à quatre injecteurs de carburant (l'invention peut être mise en œuvre pour des moteurs à injection mono-point, avec un seul injecteur de carburant, comme pour un moteur à 3, 4, 5, 6, 8 injecteurs, ou plus).
[0031] Avec cette architecture (le calculateur esclave CE connecté directement aux injecteurs de carburant 11-14 ainsi qu'aux actionneurs ou capteurs dédiés au type de carburant du moteur AS1-AS3), le calculateur maître CM n'a pas besoin de gérer / embarquer de fonction ou de composant de calcul spécifique à un type de carburant, ce qui permet de le concevoir pour être commun à plusieurs types de moteurs, quelque soit leur carburant.
[0032] De plus, le calculateur esclave CE est dédié pour gérer un type de carburant, il est relié en direct à tous les actionneurs et capteurs spécifiques, ce qui simplifie la structure électrique sous capot, et permet un calcul rapide des consignes de commande comme celles d'injection par exemple.
[0033] De plus, des actionneurs spécifiques au carburant, comme un dispositif de gestion de l'avance de l'arbre à came, de la levée de soupape ou de commande d'un turbo, sont généralement très consommateurs de courant, les connecter en direct au calculateur esclave permet de limiter les besoins en électricité du calculateur maître. Ainsi la ligne de puissance P1 n'a pas besoin de présenter une section importante.
[0034] Le calculateur esclave CE est représenté avec une ligne de raccordement à la masse commune avec celle du calculateur maître CM, mais chaque calculateur peut très bien avoir sa propre ligne de raccordement à la masse.
[0035] A titre d'exemple, on peut avoir le partage suivant des fonctions entre les deux calculateurs : [0036] Fonctions logicielles dans le calculateur maître :
Gestion des Fonctions véhicules (start and stop ou démarrage/arrêt automatique du moteur au feu rouge, limiteur de vitesse variable...) ;
Gestion de la thermique ;
Gestion de la boucle d’air ;
Gestion des consignes d’injection ;
Gestion de la dépollution ; [0037] Fonctions logicielles dans le calculateur esclave :
Acquisition des signaux de synchronisation : régime, arbre à came ;
Acquisition, boucle locale, pilotage des actionneurs : recyclage des gaz d'échappement, Doseur, Turbo, boîtier papillon ;
Acquisition et pilotage des sondes à Oxygène (uniquement pour l’essence) ;
Acquisition des signaux rapides style SENT ;
Pilotage des Injecteurs ;
Pilotage des bougies d’allumage (essence) ;
Acquisition cliquetis ; antivol / antidémarrage.
[0038] A titre d'exemple, on peut prévoir le contenu suivant de la messagerie échangée sur le bus B1, qui peut être un bus CAN FD : - 1/ du calculateur maître vers le calculateur esclave : températures, pressions, diagnostics, quantité à injecter, consigne d’avance à l’injection, consigne de débit actionneur de recyclage de gaz d'échappement, consigne de débit actionneur turbo, consigne de débit actionneur doseur, consigne de débit actionneur papillon motorisé, consigne boucle d’air - 21 du calculateur esclave vers le calculateur maître : régime moteur, état moteur, diagnostics, consigne de débit actionneur EGR appliquée, consigne de débit actionneur turbo appliquée, consigne de débit actionneur doseur appliquée, consigne de débit actionneur papillon motorisé appliquée, quantité injectée, pressions, températures.
[0039] De plus, dans le calculateur maître on peut prévoir d'implémenter une surveillance du couple. En cas de valeur hors d'une plage de tolérance, on peut alors prévoir d'envoyer un ordre de coupure au calculateur esclave qui coupera les consignes d'injection.
[0040] En résumé, le calculateur maître d’un point de vue hardware sera le même entre une motorisation essence, diesel ou hybride. Le logiciel sera différent entre ces motorisations. Pour le calculateur esclave, il sera différent entre injection essence et diesel. La taille et la connectique du calculateur maître est inférieure à celle utilisée actuellement. Le calculateur esclave sera placé dans un endroit sous capot mieux aéré que l’emplacement actuel du calculateur moteur, ce qui permettra une meilleure dissipation thermique [0041] On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l’invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de gestion d'un moteur, notamment de véhicule, comprenant au moins un injecteur de carburant (11, I2,13, I4), comprenant : - un calculateur maître (CM), - au moins un calculateur esclave (CE) connecté au calculateur maître (CM) pour recevoir des instructions de commande du moteur, et agencé pour commander directement ledit au moins un injecteur de carburant (11, I2,13, I4), caractérisé en ce que ledit au moins un calculateur esclave (CE) reçoit les instructions de commande du moteur exclusivement depuis le calculateur maître (CM).
  2. 2. Dispositif de gestion d'un moteur de véhicule selon la revendication précédente, comprenant un bus de communication (B1) entre le calculateur maître (CM) et ledit au moins un calculateur esclave (CE), et dans lequel ledit au moins un calculateur esclave (CE) reçoit les instructions de commande et renvoie des informations de fonctionnement exclusivement par ledit bus de communication (B1).
  3. 3. Dispositif de gestion d'un moteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un injecteur de carburant (11, I2, I3, I4) est commandé exclusivement par ledit calculateur esclave (CE).
  4. 4. Dispositif de gestion d'un moteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, entre le calculateur maître (CM) et ledit au moins un calculateur esclave (CE), seul ledit au moins un calculateur esclave (CE) est agencé pour recevoir : - des signaux de mesure de synchronisation de régime moteur et/ou d'arbre à came ; et/ou - des signaux de retour de la part d'actionneurs du moteur parmi une vanne de recyclage de gaz d'échappement, et/ou d'un doseur en carburant, et/ou un turbo, et/ou un boîtier papillon ; et/ou - des signaux d'au moins une sonde oxygène de type lambda ; et/ou - des signaux de mesure de cliquetis.
  5. 5. Dispositif de gestion d'un moteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, entre le calculateur maître (CM) et ledit au moins un calculateur esclave (CE), seul ledit au moins un calculateur esclave (CE) est agencé pour commander : - un actionneur d'arbre à came et/ou de levée de soupape ; et/ou - un actionneur du moteur parmi une vanne de recyclage de gaz d'échappement, et/ou d'un doseur en carburant, et/ou un turbo, et/ou un boîtier papillon ; et/ou - au moins une sonde oxygène de type lambda ; et/ou - tout actionneur du moteur dont la puissance électrique excède une puissance prédéterminée; et/ou - au moins une bougie d'allumage ou de préchauffage.
  6. 6. Dispositif de gestion d'un moteur de véhicule selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, entre le calculateur maître (CM) et ledit au moins un calculateur esclave (CE), seul ledit au moins un calculateur maître (CM) est agencé pour commander : - le moteur de sorte à assurer des fonctions véhicule telles qu'une fonction démarrage et arrêt automatique ou un limiteur de vitesse ; et/ou - des fonctions de refroidissement du moteur ; et/ou - des fonctions de dépollution.
  7. 7. Dispositif de gestion d'un moteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les instructions de commande du moteur reçues par ledit au moins un calculateur esclave (CE) comprennent : une quantité de carburant à injecter, et/ou une consigne d’avance à l’injection, et/ou une consigne de débit actionneur de recirculation de gaz d'échappement, et/ou une consigne de débit d'actionneur de turbo, et/ou une consigne de débit actionneur doseur en carburant, et/ou une consigne de débit actionneur papillon motorisé, et/ou une consigne de boucle d’air.
  8. 8. Dispositif de gestion d'un moteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un calculateur esclave (CE) est agencé pour envoyer au calculateur maître (CM) : une information sur un régime moteur, et/ou une information sur un état moteur, et/ou une information sur une consigne de débit actionneur de recyclage de gaz d'échappement appliquée, et/ou une information sur une consigne de débit d'actionneur de turbo appliquée, et/ou une information sur une consigne de débit actionneur doseur en carburant appliquée, et/ou une information sur une consigne de débit actionneur de papillon d'air motorisé appliquée, et/ou une information sur une quantité de carburant injectée, et/ou une information sur une pression d'alimentation ou de turbo, et/ou une information sur une température de gaz ou d'air.
  9. 9. Dispositif de gestion d'un moteur selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins un câble d'alimentation électrique du calculateur maître (CM), un câble d'alimentation électrique dudit au moins un calculateur esclave (CE), distinct du câble d'alimentation électrique du calculateur maître (CM).
  10. 10. Véhicule, notamment automobile, comprenant un dispositif de gestion d'un moteur selon l'une des revendications précédentes.
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