WO2018050971A1 - Système pour véhicule automobile - Google Patents

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Sébastien Potteau
Benoît COFFIN
Grégory Rousseau
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Valeo Systemes De Controle Moteur
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
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    • F02D41/064—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting at cold start
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    • F02N2200/101—Accelerator pedal position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/10—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to driver demands or status
    • F02N2200/103—Clutch pedal position

Definitions

  • the present invention relates to a system for a motor vehicle, in particular a truck or a bus.
  • the invention aims in particular to allow an automatic start function, or also called Stop-Start, on a truck or a bus.
  • the invention aims in particular to overcome this type of difficulty.
  • the invention thus relates to a system for a motor vehicle, this system comprising:
  • a reversible electric machine configured to be able to produce an electric current when this machine is operating as an alternator, and participate in starting the internal combustion engine of the vehicle when this machine is operating as a motor
  • the invention allows a faster revving and thus reduce the restart time.
  • the invention makes it possible to postpone the start of the injection in order to achieve fuel savings.
  • the invention also makes it possible to reduce the pollutants in the engine restart phase.
  • the automatic stop phase corresponds for example to a stop at a red light, and the combustion engine is restarted when the driver presses the accelerator pedal or clutch.
  • the machine may be a synchronous rotating electrical machine with double excitation, that is to say comprising a rotor provided with permanent magnets and an excitation winding.
  • the starter is arranged to be able to start the cold combustion engine, in addition to contributing to the automatic restart of the combustion engine.
  • This type of starter is still called a reinforced starter.
  • this type of starter is capable of performing approximately 300,000 startup / restart cycles.
  • the starter preferably comprises a pinion arranged to cooperate with a flywheel of the combustion engine.
  • the starter is for example permanently meshing with a flywheel of the combustion engine.
  • the reversible electric machine is arranged to cooperate with the combustion engine via a transmission belt. Thanks to the invention, when the reversible machine takes over after the starter, efforts to Reversible machine development are less so as to limit the risk of slipping of the belt.
  • the reversible electric machine comprises in particular a pulley arranged to cooperate with the transmission belt.
  • the electric machine has in particular an electric power of between 4 and 25 KWatts, in particular between 6 and 12 KWatts, in particular a power substantially equal to 8 KWatts.
  • the electric machine is, if desired, configured to generate electric current during braking of the vehicle engine. This allows regenerative braking. If necessary, the electric machine is configured to assist the combustion engine when the latter is in operation.
  • the starter is advantageously arranged to drive the combustion engine to a threshold speed of rotation of the engine, in particular 50 revolutions / minute, and then, once the rotation of a crankshaft of the engine is started, the reversible electric machine takes the relay to allow the revving of the engine to idle speed.
  • the invention also relates to a method for starting an internal combustion engine after an automatic shutdown phase, the method comprising the following steps:
  • the method may comprise the following step:
  • the invention is particularly advantageous for a truck or a bus.
  • FIG. 1 is a schematic and partial view of a system according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIGS. 2 and 3 illustrate the evolution of the rotational speed of the combustion engine as a function of time, respectively according to an operation using only a starter, and according to an operation according to the invention
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating the operation of the system of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a system 1 for a motor vehicle, this system comprising:
  • a reversible electric machine 2 configured to be able to produce an electric current when the machine is operating as an alternator, and participate in starting an internal combustion engine 3 of the vehicle when the machine 2 is operating in an electric motor
  • the machine 2 is a synchronous rotating electrical machine with double excitation, that is to say comprising a rotor provided with permanent magnets and an excitation winding.
  • this machine 2 can recharge a battery of an electrical architecture 5 of the vehicle.
  • This architecture 5 may or may not include a DC / DC converter.
  • the reversible electric machine 2 is arranged to cooperate with the combustion engine 3 via a transmission belt 10.
  • the electric machine 2 comprises for this purpose a pulley 1 1 arranged to cooperate with the transmission belt 10.
  • the combustion engine 3 comprises a crankshaft 14 which cooperates with the belt 10 so that the engine 3 can be selectively driven by the machine 2 or drive this machine 2.
  • the electric machine 2 has an electric power of between 4 and 25 KWatts.
  • the machine 2 has an integrated power electronics. Alternatively, this power electronics can be deported.
  • the electric machine 2 is configured to generate electric current during braking of the vehicle engine. This allows regenerative braking. If necessary, the electric machine is configured to assist the combustion engine when the latter is in operation.
  • the vehicle is a truck or a bus.
  • a vehicle weighs at least 7 tons and / or has a heat engine with a displacement of at least 4L.
  • the automatic stop phase corresponds for example to a stop at a red light, and the combustion engine 3 is restarted automatically when the driver presses the accelerator pedal or clutch.
  • the starter 4 is arranged to be able to start the combustion engine 3 cold, in addition to contributing to the automatic restart of the combustion engine.
  • This type of starter is still called a reinforced starter.
  • this type of starter is capable of achieving 300 000. startup / restart cycles.
  • the starter 4 comprises a pinion 7 arranged to cooperate with a flywheel 8 of the combustion engine 3.
  • the starter 4 is, in the example described, permanently meshing with the flywheel 8 of the combustion engine via the pinion 7.
  • Other types of starter can of course be used instead of the permanent meshing type.
  • the reversible electric machine 2 and the electric starter 4 electrically connected to the electrical architecture 5, are coupled to the heat engine 3 respectively on two opposite faces of the engine.
  • one of the couplings is on the front face of the engine 3 and the other of the couplings is on the rear face of the engine 3.
  • the starter 4 is arranged to drive the combustion engine 3 to a threshold speed of rotation of the engine 3, in the example described at 50 rpm, and then, once the rotation of the crankshaft 14 of the engine has started, the reversible electric machine 2 takes over to allow the engine to rev up to idle speed.
  • the system 1 operates as follows: - Rotate the crankshaft 14 of the combustion engine 3 with the starter 4, the machine 2 is stopped until the crankshaft 14 begins to rotate ( phase 1 of FIG. 3, step 30 of FIG. 4),
  • the phase 1 which uses the starter is shortened in time thanks to the invention, and advantageously the beginning of the fuel injection. is repelled, which reduces consumption and pollutant emissions.
  • the starter 4 in the invention is biased to a rotation speed threshold S1 which is lower than a threshold S2 in the case of starter-only starting.
  • the invention thus makes it possible to reduce the stresses on the starter 4.

Abstract

L'invention concerne un système (1) pour véhicule automobile, ce système comportant : - une machine électrique réversible (2) configurée pour pouvoir produire un courant électrique lorsque cette machine fonctionne en alternateur, et participer au démarrage d'un moteur à combustion interne (3) du véhicule lorsque cette machine fonctionne en moteur, - un démarreur (4) pour démarrer le moteur à combustion interne du véhicule à l'issue d'une phase d'arrêt automatique pour les premières compressions du moteur à combustion, avant que la machine réversible ne prenne le relais pour les compressions suivantes notamment jusqu'à un régime de ralenti.

Description

Système pour véhicule automobile
La présente invention concerne un système pour véhicule automobile, notamment un camion ou un bus.
L'invention vise notamment à permettre une fonction de démarrage automatique, ou encore appelée Stop-Start, sur un camion ou un bus.
Dans le contexte de camion ou de bus, il est plus difficile de réaliser la fonction Stop-Start, notamment du fait qu'il est nécessaire de produire des couples importants pour amorcer la rotation du moteur à combustion interne. En outre, si une machine électrique réversible est utilisée pour entraîner le moteur à combustion via une courroie, lors de démarrage automatique, la courroie peut glisser, ce qui n'est pas souhaitable.
L'invention vise notamment à pallier ce type de difficulté.
L'invention a ainsi pour objet un système pour véhicule automobile, ce système comportant :
- une machine électrique réversible configurée pour pouvoir produire un courant électrique lorsque cette machine fonctionne en alternateur, et participer au démarrage du moteur à combustion interne du véhicule lorsque cette machine fonctionne en moteur,
- un démarreur pour démarrer le moteur à combustion interne du véhicule à l'issue d'une phase d'arrêt automatique, encore appelée Idling Stop en anglais, pour les premières compressions du moteur thermique, avant que la machine réversible ne prenne le relais pour les compressions suivantes notamment jusqu'à un régime de ralenti. Grâce à l'invention, il est possible de réduire les sollicitations sur le démarreur en phase de redémarrage automatique car la machine électrique prend le relais, ce qui permet de préserver la durée de vie du démarreur.
De plus, l'invention permet une montée en régime plus rapide et ainsi réduire le temps de redémarrage.
En outre, l'invention permet de repousser le début de l'injection afin de réaliser des économies de carburant.
L'invention permet encore de réduire les polluants en phase de redémarrage du moteur.
La phase d'arrêt automatique correspond par exemple à un arrêt à un feu rouge, et le moteur à combustion est redémarré lorsque le conducteur appuie sur la pédale d'accélérateur ou d'embrayage.
La machine peut être une machine électrique tournante synchrone à double excitation, c'est-à-dire comportant un rotor muni d'aimants permanents et d'un bobinage d'excitation.
Avantageusement, le démarreur est agencé pour pouvoir démarrer le moteur à combustion à froid, en plus de contribuer aux redémarrages automatiques du moteur à combustion. Ce type de démarreur est encore appelé démarreur renforcé. Par exemple, ce type de démarreur est capable de réaliser environ 300 000 cycles de démarrage/redémarrage.
Le démarreur comporte de préférence un pignon agencé pour coopérer avec un volant du moteur à combustion.
Le démarreur est par exemple à engrènement permanent avec un volant du moteur à combustion.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, la machine électrique réversible est agencée pour coopérer avec le moteur à combustion via une courroie de transmission. Grâce à l'invention, lorsque la machine réversible prend le relais après le démarreur, les efforts à développer par la machine réversible sont moindres de sorte à limiter le risque de glissement de la courroie.
La machine électrique réversible comporte notamment une poulie agencée pour coopérer avec la courroie de transmission.
La machine électrique présente notamment une puissance électrique comprise entre 4 et 25 KWatts, notamment entre 6 et 12 KWatts, notamment une puissance sensiblement égale à 8 KWatts.
La machine électrique est, si on le souhaite, configurée pour générer du courant électrique lors d'un freinage du moteur véhicule. Ceci permet du freinage récupératif. Le cas échéant, la machine électrique est configurée pour pouvoir assister le moteur à combustion lorsque ce dernier est en fonctionnement.
Le démarreur est avantageusement agencé pour entraîner le moteur à combustion jusqu'à un seuil de vitesse de rotation du moteur, notamment 50 tours/minute, puis, une fois la mise en rotation d'un vilebrequin du moteur amorcée, la machine électrique réversible prend le relais pour permettre la montée en régime du moteur vers son régime ralenti.
L'invention a encore pour objet un procédé pour démarrer un moteur à combustion interne à l'issue d'une phase d'arrêt automatique, le procédé comportant les étapes suivantes :
- Mettre en rotation un vilebrequin du moteur à combustion à
l'aide d'un démarreur,
- Une fois la rotation du vilebrequin amorcée, utiliser une
machine électrique réversible pour permettre la montée en régime du moteur à combustion notamment vers un régime de ralenti.
Le procédé peut comporter l'étape suivante :
- Lorsque le régime ralenti est atteint, procéder à l'injection de carburant vers le moteur à combustion. L'invention est particulièrement avantageuse pour un camion ou un bus.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 est une vue schématique et partielle, d'un système selon un exemple de réalisation de l'invention,
- les figures 2 et 3 illustrent l'évolution de la vitesse de rotation du moteur à combustion en fonction du temps, respectivement selon un fonctionnement utilisant seulement un démarreur, et selon un fonctionnement selon l'invention, et
- la figure 4 est un schéma blocs illustrant le fonctionnement du système de la figure 1 .
On a représenté sur la figure 1 un système 1 pour véhicule automobile, ce système comportant :
une machine électrique réversible 2 configurée pour pouvoir produire un courant électrique lorsque cette machine fonctionne en alternateur, et participer au démarrage d'un moteur à combustion interne 3 du véhicule lorsque cette machine 2 fonctionne en moteur électrique,
un démarreur 4 pour démarrer le moteur à combustion interne 3 du véhicule à l'issue d'une phase d'arrêt automatique, pour les premières compressions du moteur thermique 3, avant que la machine réversible 2 ne prenne le relais pour les compressions suivantes jusqu'à un régime de ralenti. Dans l'exemple décrit, la machine 2 est une machine électrique tournante synchrone à double excitation, c'est-à-dire comportant un rotor muni d'aimants permanents et d'un bobinage d'excitation.
Lorsque la machine 2 fonctionne en alternateur, cette machine 2 permet de recharger une batterie d'une architecture électrique 5 du véhicule. Cette architecture 5 peut comporter ou non un convertisseur DC/DC.
La machine électrique réversible 2 est agencée pour coopérer avec le moteur à combustion 3 via une courroie de transmission 10.
La machine électrique 2 comporte à cet effet une poulie 1 1 agencée pour coopérer avec la courroie de transmission 10.
Le moteur à combustion 3 comporte un vilebrequin 14 qui coopère avec la courroie 10 de sorte que ce moteur 3 peut être sélectivement entraîné par la machine 2 ou entraîner cette machine 2.
La machine électrique 2 présente une puissance électrique comprise entre 4 et 25 KWatts.
La machine 2 comporte une électronique de puissance intégrée. En variante, cette électronique de puissance peut être déportée.
La machine électrique 2 est configurée pour générer du courant électrique lors d'un freinage du moteur véhicule. Ceci permet du freinage récupératif. Le cas échéant, la machine électrique est configurée pour pouvoir assister le moteur à combustion lorsque ce dernier est en fonctionnement.
Le véhicule est un camion ou un bus. Par exemple, un tel véhicule pèse au moins 7 tonnes et/ou présente un moteur thermique de cylindrée d'au moins 4L.
La phase d'arrêt automatique correspond par exemple à un arrêt à un feu rouge, et le moteur à combustion 3 est redémarré automatiquement lorsque le conducteur appuie sur la pédale d'accélérateur ou d'embrayage. Le démarreur 4 est agencé pour pouvoir démarrer le moteur à combustion 3 à froid, en plus de contribuer aux redémarrages automatiques du moteur à combustion. Ce type de démarreur est encore appelé démarreur renforcé. Par exemple, ce type de démarreur est capable de réaliser 300 000. cycles de démarrage/redémarrage.
Le démarreur 4 comporte un pignon 7 agencé pour coopérer avec un volant 8 du moteur à combustion 3.
Le démarreur 4 est, dans l'exemple décrit, à engrènement permanent avec le volant 8 du moteur à combustion via le pignon 7. D'autres types de démarreur peuvent bien entendu être utilisés à la place du type à engrènement permanent.
Dans l'exemple décrit, la machine électrique réversible 2 et le démarreur électrique 4 relié électriquement à l'architecture électrique 5, sont accouplés au moteur thermique 3 respectivement sur deux faces opposés du moteur.
Ainsi l'un des accouplements est sur la face avant du moteur 3 et l'autre des accouplements est sur la face arrière du moteur 3.
Le démarreur 4 est agencé pour entraîner le moteur à combustion 3 jusqu'à un seuil de vitesse de rotation du moteur 3, dans l'exemple décrit 50 tours/minute, puis, une fois la mise en rotation du vilebrequin 14 du moteur amorcée, la machine électrique réversible 2 prend le relais pour permettre la montée en régime du moteur vers son régime ralenti.
Ainsi le système 1 fonctionne de la manière suivante : - Mettre en rotation le vilebrequin 14 du moteur à combustion 3 à l'aide du démarreur 4, la machine 2 étant à l'arrêt jusqu'à ce que le vilebrequin 14 commence à tourner (phase 1 de la figure 3, étape 30 de la figure 4),
- Une fois la rotation du vilebrequin 14 amorcée, utiliser la machine électrique réversible 2 pour permettre la montée en régime du moteur à combustion 3 vers un régime de ralenti R, le démarreur 4 n'étant plus sollicité (phase 2 de la figure 3, étape 31 de la figure 4),
- Lorsque le régime ralenti R est atteint, procéder à l'injection de carburant vers le moteur à combustion 3 (phase 3 de la figure 3, étape 32 de la figure 4).
Comparé à un fonctionnement sans machine réversible et uniquement avec un démarreur pour le démarrage, comme illustré sur la figure 2, la phase 1 qui utilise le démarreur est raccourci en temps grâce à l'invention, et avantageusement le début de l'injection du carburant est repoussé, ce qui permet de réduire la consommation et les émissions de polluants.
De plus le démarreur 4, dans l'invention, est sollicité jusqu'à un seuil de vitesses de rotation S1 qui est plus faible qu'un seuil S2 dans le cas d'un démarrage avec démarreur seul. L'invention permet ainsi de réduire les sollicitations sur le démarreur 4.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système (1) pour véhicule automobile, ce système comportant ;
une machine électrique réversible (2) configurée pour pouvoir produire un courant électrique lorsque cette machine fonctionne en alternateur, et participer au démarrage d'un moteur à combustion interne (3) du véhicule lorsque cette machine fonctionne en moteur,
un démarreur (4) pour démarrer le moteur â combustion interne du véhicule à l'issue d'une phase d'arrêt automatique pour les premières compressions du moteur à combustion, avant que la machine réversible ne prenne le relais pour les compressions suivantes notamment jusqu'à un régime de ralenti.
2. Système selon la revendication précédente, le démarreur (4) étant agencé pour pouvoir démarrer le moteur à combustion à froid.
3. Système selon l'une des revendications précédentes, le démarreur comporte un pignon (7) agencé pour coopérer avec un volant (8) du moteur à combustion,
4. Système selon l'une des revendications précédentes, la machine électrique réversible (2) est agencée pour coopérer avec le moteur à combustion (3) via une courroie de transmission (10).
5. Système selon l'une des revendications précédentes, la machine électrique réversible (2) comporte une poulie (11) agencée pour coopérer avec la courroie de transmission (10).
6. Système selon l'une des revendications précédentes, !a machine électrique (2) présentant une puissance électrique comprise entre 4 et 25 KWatts, notamment entre 6 et 12 KWatts, notamment une puissance sensiblement égaie à 8 KWatts.
7. Système selon l'une des revendications précédentes, le démarreur (4) est agencé pour entraîner le moteur à combustion jusqu'à un seuil de vitesse de rotation du moteur, notamment 50 tours/minute, puis, une fois la mise en rotation d'un vilebrequin du moteur amorcée, ia machine électrique réversible prend le relais pour permettre la montée en régime du moteur notamment vers son régime ra!enti (R).
8. Procédé pour démarrer un moteur à combustion interne à l'issue d'une phase d'arrêt automatique, le procédé comportant les étapes suivantes :
- Mettre en rotation un vilebrequin du moteur à combustion à
l'aide d'un démarreur,
- Une fois la rotation du vilebrequin amorcée, utiliser une
machine électrique réversible pour permettre la montée en régime du moteur à combustion notamment vers un régime de ralenti.
9. Procédé selon la revendication précédente, comportant l'étape suivante :
- Lorsque le régime ralenti est atteint, procéder à l'injection de carburant vers le moteur à combustion.
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