FR3063474A1 - METHOD FOR STARTING A THERMAL ENGINE - Google Patents
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Abstract
Procédé de démarrage d'un moteur thermique, comprenant une étape de mise en mouvement (T1) du moteur thermique par une machine électrique, puis une étape d'engagement (T2) de la combustion au sein du moteur thermique en mouvement, avant l'arrêt du pilotage de la machine électrique pour laisser le moteur thermique en mouvement sous l'effet de la combustion en son sein, le procédé comprenant une étape d'évaluation (T3) d'un couple fourni par la machine électrique, l'arrêt de pilotage étant effectué en réaction à une observation sur une durée prédéterminée, d'une valeur de couple fourni par la machine électrique inférieure à un seuil prédéterminé.A method of starting a heat engine, comprising a step of setting in motion (T1) of the heat engine by an electric machine, then a step of engagement (T2) of the combustion within the heat engine in motion, before the stopping the control of the electric machine to leave the combustion engine in motion under the effect of combustion within it, the method comprising a step of evaluating (T3) a torque supplied by the electric machine, stopping the control being performed in response to an observation over a predetermined time, a torque value provided by the electric machine below a predetermined threshold.
Description
Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.Holder (s): PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
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FR 3 063 474 - A1 (54) PROCEDE DE DEMARRAGE D'UN MOTEUR THERMIQUE.FR 3 063 474 - A1 (54) METHOD FOR STARTING A HEAT ENGINE.
©) Procédé de démarrage d'un moteur thermique, comprenant une étape de mise en mouvement (T1) du moteur thermique par une machine électrique, puis une étape d'engagement (T2) de la combustion au sein du moteur thermique en mouvement, avant l'arrêt du pilotage de la machine électrique pour laisser le moteur thermique en mouvement sous l'effet de la combustion en son sein, le procédé comprenant une étape d'évaluation (T3) d'un couple fourni par la machine électrique, l'arrêt de pilotage étant effectué en réaction à une observation sur une durée prédéterminée, d'une valeur de couple fourni par la machine électrique inférieure à un seuil prédéterminé.©) Method for starting a heat engine, comprising a step of setting in motion (T1) of the heat engine by an electric machine, then a step of engaging (T2) the combustion within the heat engine in motion, before stopping the control of the electric machine to leave the heat engine in motion under the effect of combustion within it, the method comprising an evaluation step (T3) of a torque supplied by the electric machine, the piloting stop being effected in response to an observation over a predetermined duration, of a value of torque supplied by the electric machine below a predetermined threshold.
PROCEDE DE DEMARRAGE D’UN MOTEUR THERMIQUE [0001] L’invention s’inscrit dans le domaine des moteurs thermiques, notamment pour véhicule automobile. Il s’agit de moteurs à combustion interne et explosion. Plus spécifiquement, l’invention s’inscrit dans le domaine des procédés de démarrage d’un moteur thermique de véhicule automobile.METHOD FOR STARTING A THERMAL ENGINE The invention is in the field of thermal engines, especially for motor vehicles. These are internal combustion and explosion engines. More specifically, the invention relates to the field of methods for starting a heat engine of a motor vehicle.
[0002] Classiquement, quand un moteur thermique de véhicule automobile est à l’arrêt, le véhicule étant immobile, et qu’il est souhaité le démarrer, il est entraîné en rotation par une machine électrique alimentée par une batterie, qui l’amène à une vitesse de rotation (régime) suffisante pour engager la combustion en sorte que rapidement, la machine électrique puisse ne plus être sollicitée pour entraîner le moteur thermique, la puissance dégagée par les combustions dans les cylindres ayant pris le relai de manière perenne, suffisante pour qu’un régime de ralenti du moteur thermique soit maintenu.Conventionally, when a heat engine of a motor vehicle is stopped, the vehicle being stationary, and it is desired to start it, it is rotated by an electric machine powered by a battery, which brings it at a rotational speed (speed) sufficient to initiate combustion so that quickly, the electric machine can no longer be called upon to drive the heat engine, the power released by the combustions in the cylinders having taken over permanently, sufficient to keep the engine idling speed.
[0003] En général, la machine électrique entraine le moteur thermique, pour le démarrage, à un régime inférieur au régime de ralenti. Par exemple la machine électrique peut être un démarreur de régime 200 ou 300 tr/min, ou un alterno-démarreur tournant aux alentours de 500 à 600 tr/min.In general, the electric machine drives the engine, for starting, at a speed below the idle speed. For example, the electric machine can be a 200 or 300 rpm starter, or an alternator-starter rotating at around 500 to 600 rpm.
[0004] Comme la machine électrique n’entraine le moteur thermique qu’à un régime qui est inférieur au régime du ralenti, c’est la puissance fournie par les combustions dans les cylindres qui lui permettent d’atteindre, lors du démarrage, le régime de ralenti. Cela implique en général un dépassement transitoire de ce régime de ralenti, la valeur de régime redescendant rapidement vers cette valeur de ralenti dès que les premières combustions ont permis de mettre en route le moteur thermique. Ce dépassement est qualifié d’« overshoot >>, et a lieu au cours d’une phase transitoire dans laquelle des stratégies spécifiques sont mises en œuvre. À l’issue de cette phase transitoire, au cours de laquelle un contrôleur s’assure de façon robuste que le moteur thermique est capable de maintenir son régime de manière autonome, une phase de roulage est engagée, au cours de laquelle le véhicule peut être mis en mouvement grâce au moteur thermique.As the electric machine drives the engine only at a speed which is lower than the idling speed, it is the power supplied by the combustion in the cylinders which allows it to reach, during start-up, the idle speed. This generally implies a transient overshoot of this idle speed, the speed value falling rapidly to this idle value as soon as the first combustions have allowed the heat engine to start. This overshoot is called an "overshoot", and takes place during a transitional phase in which specific strategies are implemented. At the end of this transitional phase, during which a controller ensures in a robust manner that the heat engine is capable of maintaining its speed independently, a rolling phase is engaged, during which the vehicle can be set in motion by the heat engine.
[0005] Le dépassement transitoire entraine des désagréments acoustiques et vibratoires et allonge le temps total de démarrage.The transient overshoot causes acoustic and vibration inconvenience and lengthens the total start-up time.
[0006] On connaît du document DE102008004366 un procédé de commande d’une transmission qui implique la détection d’une valeur de régulation aux fins de la corriger, vis-à-vis d’une référence, d’un démarrage au suivant. La valeur de régulation peut être un couple de régulation de la valeur de régulation.Document DE102008004366 discloses a method for controlling a transmission which involves the detection of a regulation value for the purpose of correcting it, with respect to a reference, from one start to the next. The control value can be a control torque of the control value.
[0007] Dans les motorisations hybrides en série (moteur thermique relié à une machine électrique, celle-ci étant à son tour reliée au train de roues motrices), la machine électrique est une machine électrique à hautes performances, pilotée finement. Cela permet d’éviter les nuisances liées à la phase de dépassement transitoire. Mais il est alors nécessaire de trouver une manière de détecter l’obtention de l’autonomie du moteur thermique, qui est difficile à percevoir.In series hybrid engines (heat engine connected to an electric machine, the latter being in turn connected to the train of driving wheels), the electric machine is a high performance electric machine, finely controlled. This avoids the nuisances linked to the transient overrun phase. But it is then necessary to find a way to detect the obtaining of the autonomy of the heat engine, which is difficult to perceive.
[0008] Pour résoudre ce problème il est proposé un procédé de démarrage d’un moteur thermique, comprenant une étape de mise en mouvement du moteur thermique par une machine électrique, puis une étape d’engagement de la combustion au sein du moteur thermique en mouvement, avant l’arrêt du pilotage de la machine électrique pour laisser le moteur thermique en mouvement sous l’effet de la combustion en son sein. Selon l’invention l’étape d’engagement de la combustion au sein du moteur thermique en mouvement comprend l’application d’une consigne de couple à fournir au moteur thermique pour atteindre un régime de ralenti du moteur thermique et le maintien du régime de la machine électrique. Le procédé comprend de plus une étape d’évaluation d’un couple fourni par la machine électrique, l’arrêt de pilotage étant effectué en réaction à une observation sur une durée prédéterminée, d’une valeur de couple fourni par la machine électrique inférieure à un seuil prédéterminé.To solve this problem, a method of starting a heat engine is proposed, comprising a step of setting the heat engine into motion by an electric machine, then a step of engaging combustion within the heat engine. movement, before stopping the control of the electric machine to let the heat engine in motion under the effect of combustion within it. According to the invention, the step of engaging the combustion within the moving heat engine comprises the application of a torque setpoint to be supplied to the heat engine to reach an idle speed of the heat engine and the maintenance of the speed of the electric machine. The method further comprises a step of evaluating a torque supplied by the electric machine, the piloting stop being effected in response to an observation over a predetermined duration, of a value of torque supplied by the electric machine less than a predetermined threshold.
[0009] Selon certaines caractéristiques avantageuses et optionnelles :According to certain advantageous and optional characteristics:
[0010] - le seuil prédéterminé est la valeur 0 Nm ;- the predetermined threshold is the value 0 Nm;
[0011] - le seuil prédéterminé a une valeur strictement négative ;- The predetermined threshold has a strictly negative value;
[0012] - l’étape d’engagement de la combustion est entamée après que le régime du moteur thermique ait été synchronisé à celui de la machine électrique ;- the combustion engagement stage is started after the engine speed has been synchronized with that of the electric machine;
[0013] - l’étape d’engagement de la combustion est entamée alors que le moteur thermique est entraîné par la machine électrique à un régime dont la valeur est inférieure à un régime de ralenti dudit moteur thermique.- The combustion engagement step is started while the heat engine is driven by the electric machine at a speed whose value is less than an idle speed of said heat engine.
[0014] Il est aussi proposé une application du procédé de démarrage d’un moteur thermique tel qu’évoqué plus haut, le moteur thermique et la machine électrique étant associés au sein d’une motorisation hybride en série de véhicule automobile.It is also proposed an application of the method of starting a heat engine as mentioned above, the heat engine and the electric machine being associated within a series hybrid motor vehicle.
[0015] Il est aussi proposé un groupe moto-propulseur de véhicule automobile comprenant un moteur thermique et une machine électrique constituant une motorisation hybride en série pour un train de roues motrices du véhicule, le groupe moto-propulseur comprenant un module de pilotage du démarrage pour mettre en œuvre le procédé de démarrage tel qu’évoqué plus haut.There is also proposed a motor vehicle propulsion unit comprising a heat engine and an electric machine constituting a hybrid motorization in series for a train of driving wheels of the vehicle, the powertrain comprising a starting control module to implement the starting process as mentioned above.
[0016] L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d’exemple illustrant un mode de réalisation de l’invention et dans lesquels :The invention will be better understood, and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly in the explanatory description which follows, given with reference to the appended drawings given solely by way of example illustrating a embodiment of the invention and in which:
- La figure 1 est une vue d’une architecture pouvant mettre en œuvre l’invention ;- Figure 1 is a view of an architecture that can implement the invention;
- la figure 2 est une vue d’un deuxième mode de réalisation de l’invention.- Figure 2 is a view of a second embodiment of the invention.
[0017] La figure 1 présente un schéma d’une architecture mettant en œuvre l’invention. Il s’agit d’un groupe moto-propulseur de véhicule automobile. Le véhicule automobile comporte un train de roues motrices 10 qui est par exemple le train avant. Une transmission 20 relie le train de roues motrices 10 au moteur thermique 30. La transmission 20 comprend un différentiel 21 reliant une boîte de vitesses 22 au train de roues motrices 10. La boîte de vitesses 22 est, par son arbre primaire, couplée à une machine électrique 23, qui est placée entre la boîte de vitesses 22 et un embrayage humide de type auto-embrayable (self-shifting clutch en anglais) 24. Cet embrayage 24 couple ou sépare la machine électrique 23 et le moteur thermique 30.Figure 1 shows a diagram of an architecture implementing the invention. It is a motor vehicle powertrain. The motor vehicle comprises a train of driving wheels 10 which is for example the front axle. A transmission 20 connects the train of drive wheels 10 to the heat engine 30. The transmission 20 comprises a differential 21 connecting a gearbox 22 to the train of drive wheels 10. The gearbox 22 is, by its primary shaft, coupled to a electric machine 23, which is placed between the gearbox 22 and a self-shifting clutch 24. This clutch 24 couples or separates the electric machine 23 and the heat engine 30.
[0018] La machine électrique 23 est une machine électrique de hautes performances, dans le cadre d’une motorisation hybride.The electric machine 23 is a high performance electric machine, in the context of a hybrid engine.
[0019] La transmission 20 et le moteur thermique constituent le groupe moto-propulseur de véhicule automobile.The transmission 20 and the heat engine constitute the motor vehicle propulsion unit.
[0020] En figure 2 on a représenté l’évolution, au cours du temps, visible en abscisses, des régimes R et des couples C, respectivement de la machine électrique 23 et du moteur thermique 30, visibles en ordonnées (du haut vers le bas).In Figure 2 there is shown the evolution, over time, visible on the abscissa, of the regimes R and of the couples C, respectively of the electric machine 23 and of the heat engine 30, visible on the ordinate (from top to the low).
[0021] Les valeurs du régime de ralenti Rral et du régime de démarrage Rdem sont présentées. Rral est supérieur à Rdem. La différence choisie peut être de l’ordre de 50 à 200 tr/min, par exemple 100 tr/min.The values of the idling speed Rral and the starting speed Rdem are presented. Rral is greater than Rdem. The difference chosen can be of the order of 50 to 200 rpm, for example 100 rpm.
[0022] Le régime de la machine électrique est référencé 100. Celui du moteur thermique est référencé 110.The speed of the electric machine is referenced 100. That of the heat engine is referenced 110.
[0023] Le couple fourni par la machine électrique est référencé 200. Celui fourni par le moteur thermique est référence 210.The torque supplied by the electric machine is referenced 200. That provided by the heat engine is reference 210.
[0024] Initialement, les régimes sont à 0, et les valeurs de couple également.Initially, the regimes are at 0, and the torque values also.
[0025] Une phase de pré-démarrage, non détaillée dans le présent texte, est mise en oeuvre au cours de la période T0.A pre-start phase, not detailed in the present text, is implemented during the period T0.
[0026] Au cours de celle-ci la machine électrique 23 est mise en mouvement et elle fournit un couple positif. Elle n’est pas encore couplée au moteur thermique 30 car l’embrayage 24 est ouvert. Son régime devient supérieur au régime de ralenti Rral. Le moteur thermique 30 est immobile, et ne fournit pas de couple.During it the electric machine 23 is set in motion and it provides a positive torque. It is not yet coupled to the heat engine 30 because the clutch 24 is open. Its speed becomes higher than the Rral idle speed. The heat engine 30 is stationary, and does not provide torque.
[0027] Une fois la rotation de la machine électrique 23 stabilisée, l’embrayage 24 est manoeuvré pour engager le couplage entre la machine électrique 23 et le moteur thermique 30. Cela se fait au cours d’une première partie de phase de démarrage T1. Le régime du moteur thermique augmente progressivement, celui de la machine électrique diminue du fait de la fermeture de l’embrayage, et le couple fourni par la machine électrique diminue aussi en réaction, et peut même devenir temporairement négatif. Puis les régimes de la machine électrique et du moteur thermique deviennent très similaires, et proches du régime de démarrage Rdem, et le couple fourni par la machine électrique est positif, et transmis au moteur thermique pour sa rotation.Once the rotation of the electric machine 23 has stabilized, the clutch 24 is operated to engage the coupling between the electric machine 23 and the heat engine 30. This is done during a first part of the start-up phase T1 . The engine speed increases gradually, that of the electric machine decreases due to the closing of the clutch, and the torque supplied by the electric machine also decreases in reaction, and can even become temporarily negative. Then the speeds of the electric machine and the heat engine become very similar, and close to the starting speed Rdem, and the torque supplied by the electric machine is positive, and transmitted to the heat engine for its rotation.
[0028] Une fois le couplage ainsi obtenu, une phase T2 est mise en oeuvre au cours de laquelle la rotation de la machine électrique est maintenue au régime cible Rdem au moins jusqu’à l’apparition des combustions dans les cylindres du moteur thermique, favorisées par une action du régulateur de ralenti du moteur thermique 30, qui définit une consigne de couple à fournir par le moteur thermique pour atteindre le régime de ralenti.Once the coupling thus obtained, a phase T2 is implemented during which the rotation of the electric machine is maintained at the target speed Rdem at least until the appearance of combustions in the cylinders of the heat engine, favored by an action of the idle speed regulator of the heat engine 30, which defines a torque setpoint to be supplied by the heat engine to reach the idle speed.
[0029] Le couple fourni par la machine électrique 23 est positif pour maintenir la rotation. Un capteur de couple observe le couple fourni par la machine électrique 23.The torque provided by the electric machine 23 is positive to maintain the rotation. A torque sensor observes the torque supplied by the electric machine 23.
[0030] Au cours d’une phase T3, il est observé que le moteur thermique 30 devient autonome, du fait de l’action du régulateur de ralenti. Pour cela, le superviseur de démarrage constate que le couple fourni par la machine électrique devient négatif (ou suffisamment faible) pendant une durée suffisante, suivant des critères de réglage prédéterminés. Cette constatation reflète le fait que le moteur a réalisé ses premières combustions avec pour objectif la production d’un couple permettant l’atteinte par le moteur thermique du régime de ralenti Rral qui constitue une cible. Le régime du moteur thermique 30 a augmenté pour se rapprocher du régime de ralenti Rral. L’embrayage 24 a permis un découplage partiel du moteur thermique 30 et de la machine électrique 23, celle-ci continuant d’évoluer au régime Rdem. Le couple fourni par le moteur thermique 210 commence à être positif, et est à l’origine de l’augmentation du régime du moteur thermique. Le couple fourni par la machine électrique 23 devient négatif pour maintenir sur la machine électrique 23 el régime de démarrage Rdem.During a phase T3, it is observed that the heat engine 30 becomes autonomous, due to the action of the idle regulator. For this, the start-up supervisor notes that the torque supplied by the electric machine becomes negative (or sufficiently low) for a sufficient period, according to predetermined adjustment criteria. This finding reflects the fact that the engine carried out its first combustions with the objective of producing a torque allowing the engine to reach the Rral idle speed which constitutes a target. The speed of the heat engine 30 increased to approach the idle speed Rral. The clutch 24 allowed a partial decoupling of the heat engine 30 and the electric machine 23, the latter continuing to evolve at Rdem speed. The torque supplied by the heat engine 210 is starting to be positive, and is at the origin of the increase in the engine speed. The torque supplied by the electric machine 23 becomes negative in order to maintain the starting speed Rdem on the electric machine 23.
[0031] La durée de confirmation définissant par convention le temps à l’issue duquel on estime que le moteur thermique est autonome est déterminée finement, et est la plus courte possible, pour optimiser le temps global de la phase de démarrage. Il doit néanmoins être suffisant pour obtenir une information fiable de l’état autonome du moteur thermique, et ne pas confondre cet état d’autonomie avec une phase transitoire de baisse du couple de la machine électrique 23, comme lors de la phase T1, pendant l’accouplement du moteur thermique 30 avec la machine électrique 23.The confirmation period defining by convention the time at the end of which it is estimated that the heat engine is autonomous is finely determined, and is as short as possible, to optimize the overall time of the start-up phase. It must nevertheless be sufficient to obtain reliable information on the autonomous state of the heat engine, and not to confuse this state of autonomy with a transient phase of decrease in the torque of the electric machine 23, as during phase T1, during the coupling of the heat engine 30 with the electric machine 23.
[0032] Une fois l’autonomie du moteur thermique confirmée, le pilotage de la machine électrique est interrompue. Si l’embrayage est ouvert parce que le conducteur n’a pas demandé à ce que le véhicule entre en mouvement, la machine électrique 23 voit son régime revenir à 0. Elle ne fournit plus de couple.Once the autonomy of the engine is confirmed, the control of the electric machine is interrupted. If the clutch is opened because the driver has not asked for the vehicle to move, the electric machine 23 sees its speed return to 0. It no longer provides torque.
[0033] L’invention permet un démarrage du moteur optimisé en terme de ressenti du conducteur et de consommation de carburant et émission de polluants.The invention allows an optimized engine start in terms of driver experience and fuel consumption and emission of pollutants.
[0034] Le démarrage est optimisé par entrainement du moteur thermique jusqu’à une vitesse de rotation très proche du régime de ralenti, et la garantie, par le régulateur de ralenti et la détection de la baisse de couple fourni par la machine électrique, que le moteur ne cale pas du fait d’une fin d’entrainement prématuré.Starting is optimized by driving the heat engine to a speed very close to the idle speed, and the guarantee, by the idle speed regulator and the detection of the drop in torque supplied by the electric machine, that the engine does not stall due to a premature end of training.
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2017
- 2017-03-06 FR FR1751774A patent/FR3063474B1/en active Active
Patent Citations (3)
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