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1. WO2017134365 - METHODS AND SYSTEMS FOR REGAINING ENGINE SPEED IN ORDER TO EXIT THE FREEWHEELING MODE OF OPERATION

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METHODES ET SYSTEMES DE RELANCE DU REGIME MOTEUR POUR SORTIR DU MODE DE FONCTIONNEMENT EN ROUE LIBRE

[0001] La présente invention se rapporte généralement aux méthodes et systèmes de contrôle du mode de fonctionnement en roue libre d'un véhicule automobile, et plus particulièrement à des méthodes et systèmes de relance du régime moteur, pour sortir de ce mode de fonctionnement.

[0002] Le mode de fonctionnement en roue libre, également connu sous la dénomination « mode de fonctionnement en régime débrayé » (ou « coasting » en terminologie anglo-saxonne), consiste à ouvrir la chaîne de traction du véhicule, lorsque le couple demandé par le conducteur devient faible ou nul. Le moteur est, dans ce cas, désolidarisé des roues du véhicule et peut tourner au ralenti ou s'arrêter.

[0003] En situation réelle d'utilisation d'un véhicule, le mode de fonctionnement en roue libre est généralement activé lorsque l'énergie cinétique accumulée par le véhicule est suffisante pour faire avancer ce véhicule à la vitesse voulue par le conducteur. Du fait de son inertie, le véhicule peut, en effet, continuer à rouler sur des routes plates ou peu pentues, sans que le moteur n'ait besoin de fournir un couple moteur aux roues. De même, sur une route descendante, le véhicule peut conserver sa vitesse, voire accélérer, sans besoin de puissance moteur. Il est également possible d'activer ce mode de fonctionnement avec la fonction « stop and start », si le véhicule en est équipé.

[0004] Ainsi, en mode roue libre, le moteur peut tourner au ralenti ou être arrêté, pendant que le véhicule poursuit sa course. A titre d'exemple, lorsque le conducteur anticipe son arrivée sur des obstacles nécessitant une diminution de vitesse, le conducteur relâche plus tôt l'accélérateur, et profite de l'énergie cinétique du véhicule pour parcourir en mode roue libre la distance le séparant de l'obstacle.

[0005] Le graphique de la figure 1 illustre le comportement en régime RM et en couple CM (couple moyen effectif disponible sur le vilebrequin, dans un moteur à combustion interne) du moteur du véhicule, en fonction du temps t, de l'entrée à la sortie du mode de fonctionnement en roue libre de ce véhicule.

[0006] On distingue, dans le graphe de la figure 1, différentes phases, correspondant respectivement

-à l'activation 11 du mode de fonctionnement en roue libre du véhicule automobile, lorsque le conducteur relâche l'accélérateur et n'actionne pas le frein (c'est-à-dire, en sortie d'une phase d'accélération);

-à l'entrée 12 en ce mode de fonctionnement, réalisée par l'ouverture de la chaîne de traction en commandant le débrayage du moteur dont le régime moteur RM est aussitôt réduit ;

-au maintien 13 du régime moteur RM au ralenti (voire à l'annulation de ce régime moteur), auquel correspond un couple moteur CM nul;

-à la sortie 14 du mode de fonctionnement en roue libre, déclenchée par l'appui du conducteur sur la pédale d'accélérateur ou sur la pédale de frein du véhicule ;

-à la fermeture 16 de la chaîne de traction, pendant que le régime moteur RM est maintenu constant.

[0007] En particulier, la sortie 14 du mode de fonctionnement en roue libre implique une relance 15 du régime moteur RM, pour atteindre un régime moteur cible, ce régime moteur RM cible étant celui de l'arbre d'entrée de la boite de vitesse, et pouvant être différent de celui à l'activation du mode de fonctionnement en roue libre.

[0008] Une fois le régime moteur RM cible atteint, la chaîne de traction est refermée (étape 16 sur la figure 1), pendant que le moteur maintient constant son régime RM.

[0009] Le couple moteur CM requis par le conducteur est ensuite commandé lors de la phase 17. En effet, si la sortie 14 du mode de fonctionnement en roue libre est déclenchée par l'appui sur la pédale d'accélérateur, une augmentation du régime moteur RM (ce qui est le cas de la phase 17 de la figure 1) est requise, une fois la chaîne de traction est fermée, pour rejoindre progressivement le régime de l'arbre d'entrée de la boite de vitesse. En revanche, si la sortie 14 du mode de fonctionnement en roue libre est déclenchée par l'appui sur la pédale de frein, une réduction du couple moteur CM (non représentée) est requise, pour rejoindre progressivement la volonté du conducteur. Autrement dit, une fois la chaîne de traction fermée (donc après la relance 14 de régime), le couple réalisé par le moteur est,

respectivement selon que la pédale d'accélérateur ou la pédale de frein est actionné, positif ou négatif.

[0010] Le mode de fonctionnement en roue libre a fait ses preuves, notamment en tant qu'opportunité intéressante pour réduire la consommation en carburant et l'émission polluante, lors de l'usage d'un véhicule automobile.

[0011] Cependant, ce mode de fonctionnement ne va pas sans imperfections, particulièrement en ce qui concerne la relance 15 du régime moteur RM, pour sortir de ce mode de fonctionnement en roue libre.

[0012] La gestion actuelle de la relance 15 du régime moteur pour sortir du mode de fonctionnement en roue libre apporte des pénalités, en termes de consommation et d'émissions polluantes.

[0013] En effet, le couple moteur de la relance 15 est, aujourd'hui, piloté par un régulateur de régime, par exemple un régulateur proportionnel, de sorte que plus l'écart entre le régime moteur et sa cible de régime est important, plus le couple à commander est élevé. Il en résulte donc un fort couple en début de la régulation. Ceci correspondant sur la figure 1 à la pente à réaliser dans le profil du couple moteur CM en sortant de la phase de maintien 13 lors de laquelle ce couple moteur CM est initialement nul. Plus cette pente ou ce gradient de couple moteur CM est important, plus la sortie du mode de fonctionnement en roue libre est pénalisante.

[0014] Un fort changement de charge (dynamique air pour l'essence), ainsi qu'une faible thermique échappement en sortie de ralenti (essence et diesel) sont très néfastes pour la pollution. La richesse air/carburant en essence et le post-traitement pour essence et diesel sont, dans ce cas, respectivement non maîtrisés et peu efficaces.

[0015] Plus généralement, fournir une forte charge moteur pour atteindre un régime moteur cible permettant la fermeture de la chaîne de traction juste après un régime moteur au ralenti,

-est énergivore, ce qui réduit le gain en consommation que le mode de fonctionnement en roue libre peut apporter ;

-génère de nombreuse particules polluantes ; et

-produit des signaux acoustiques perceptibles par le conducteur.

[0016] Un objectif est de proposer un système et une méthode de relance du régime moteur pour sortir du mode de fonctionnement en

roue libre, ce système et cette méthode permettant de réduire la consommation en carburant, tout en garantissant une conduite ergonomique et confortable au conducteur du véhicule.

[0017] Un autre objectif est de proposer une méthode de contrôle optimale du régime moteur, lors de la sortie du mode de fonctionnement en roue libre pour atteindre un régime moteur cible, cette méthode permettant la fermeture de la chaîne de traction, tout en respectant des contraintes d'ordre économique, environnemental, ou encore d'agrément de conduite.

[0018] A ces fins, il est proposé, selon un premier aspect, une unité de contrôle pour commander un couple moteur permettant de sortir d'un mode de fonctionnement en roue libre d'un véhicule automobile pourvu d'un organe d'accélération et d'un organe de freinage, la sortie du mode de fonctionnement en roue libre pouvant être déclenchée par l'enfoncement de l'organe d'accélération ou par l'actionnement de l'organe de freinage, l'unité de contrôle étant pourvue d'un régulateur de régime, ce régulateur de régime étant configuré pour calculer un niveau de couple moteur à commander par l'unité de contrôle pour atteindre le régime moteur cible, cette unité de contrôle étant configurée, tant que le régime moteur cible n'est pas atteint, pour

- comparer le niveau de couple moteur calculé par le régulateur de régime à un niveau seuil de couple moteur prédéfini;

- commander le niveau de couple moteur donné par la valeur minimale entre le niveau seuil de couple moteur et le niveau de couple moteur calculé par le régulateur de régime.

[0019] L'unité de contrôle présente, selon diverses réalisations, les caractéristiques suivantes, le cas échéant combinées:

- le niveau seuil de couple moteur est associé à un intervalle de degrés d'enfoncement de l'organe d'accélération et à un intervalle de régimes moteur instantanés du véhicule automobile ;

- l'actionnement de l'organe de freinage est considéré comme étant un degré d'enfoncement nul de l'organe d'accélération.

[0020] Il est proposé, selon un deuxième aspect, une méthode pour commander un couple moteur permettant de sortir d'un mode de fonctionnement en roue libre d'un véhicule automobile pourvu d'un organe d'accélération et d'un organe de freinage, la sortie du mode de fonctionnement en roue libre pouvant être déclenchée par l'enfoncement de l'organe d'accélération ou par l'actionnement de l'organe de freinage, l'unité de contrôle étant pourvue d'un régulateur de régime, ce régulateur de régime étant configuré pour calculer un couple moteur à commander par l'unité de contrôle pour atteindre le régime moteur cible, cette méthode comprenant

- une étape de comparaison du couple moteur calculé par le régulateur de régime à un niveau seuil de couple moteur prédéfini;

- une étape de commande du niveau de couple moteur donné par la valeur minimale entre le niveau seuil de couple moteur et le niveau de couple moteur calculé par le régulateur de régime ;

- réitération de l'étape de comparaison et l'étape de commande tant que le régime moteur cible n'est pas atteint.

[0021] La méthode de commande comporte, selon diverses réalisations, les caractéristiques suivantes, le cas échéant combinées:

- une étape d'association du niveau seuil de couple moteur à un intervalle de degrés d'enfoncement de l'organe d'accélération et à un intervalle de régimes moteur instantanés du véhicule automobile ;

- une étape de récupération, depuis une base de données, du niveau seuil de couple moteur ;

- une étape de considération de l'actionnement de l'organe de freinage comme étant un degré d'enfoncement nul de l'organe d'accélération.

[0022] L'invention se rapporte, selon un troisième aspect, à un véhicule automobile comprenant l'unité de contrôle présentée ci-dessus.

[0023] Ce véhicule automobile comprend, en outre, un moyen de stockage (électronique/informatique), comme un calculateur, qui stocke une base de données intégrant une pluralité de niveaux seuils de couple moteur. Avantageusement, chacun de ces niveaux seuils de couple moteur est associé à un intervalle de degrés d'enfoncement de l'organe d'accélération et à un intervalle de régimes moteur instantanés du véhicule automobile.

[0024] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement et de manière concrète à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 illustre schématiquement le comportement en couple et en régime du moteur d'un véhicule automobile, suite à l'activation du mode de fonctionnent en roue libre ;

- la figure 2 illustre schématiquement un véhicule automobile comprenant des moyens pour la relance, selon divers modes de réalisation, du régime moteur permettant de sortir du mode de fonctionnement en roue libre ;

- la figure 3 illustre schématiquement le comportement dans le temps du régime moteur et du couple moteur, selon divers modes de réalisation, lors de la sortie du mode de fonctionnement en roue libre d'un véhicule automobile.

[0025] En se référant à la figure 2, il est représenté un véhicule 6 automobile comprenant un organe 1 d'accélération, appelé par la suite « pédale 1 d'accélérateur ». Cette pédale 1 d'accélérateur est susceptible d'être actionnée par un conducteur du véhicule 6 automobile, pour la commande du couple moteur CM. Un capteur 2 de position permet de mesurer le degré d'enfoncement de la pédale 1 d'accélérateur. Ce capteur 2 de position communique le degré d'enfoncement de la pédale 1 d'accélérateur à une unité 5 de contrôle.

[0026] Le véhicule 6 automobile comporte, également, un organe 3 de freinage, appelé par la suite « pédale 3 de frein ». Cette pédale 3 de frein est susceptible d'être actionnée par un conducteur du véhicule 6 automobile, pour appliquer un couple de frein (c.à.d. un couple moteur CM négatif) aux roues du véhicule 6 automobile.

[0027] Un deuxième capteur 4, distinct ou non du premier capteur 2 de position, est configuré pour capter l'état appuyé ou l'état relâché de la pédale 3 de frein et pour communiquer cet état à l'unité 5 de contrôle. L'unité 5 de contrôle commande, en conséquence, un couple de freinage (un couple moteur CM négatif) lorsque la pédale 3 de frein est actionnée (appuyée).

[0028] L'unité 5 de contrôle comprend un régulateur 7 de régime, configuré pour calculer un couple moteur CM de relance en fonction de l'écart entre le régime moteur RM instantané du véhicule 6 et le régime moteur RM cible permettant la fermeture de la chaîne de traction. Dans un mode de réalisation, le régulateur 7 de régime est un régulateur proportionnel.

[0029] L'unité 5 de contrôle est, en outre, pourvue d'une base de données 8 de niveaux seuils de couple moteur CM. Cette base de données 8 associe un niveau seuil de couple moteur CM à un couple de régime moteur instantané et de degré d'enfoncement de la pédale 1 d'accélérateur.

[0030] A titre d'illustration non-exhaustive, la base de données 8 de niveaux seuils de couple moteur CM comprend des données permettant d'établir une correspondance entre le couple (régime moteur instantané, degré d'enfoncement de la pédale 1 d'accélérateur) et un niveau seuil de couple moteur CM comme suit :

[0031] Dans le tableau illustratif ci-dessus, un niveau seuil de couple moteur est associé

- à un intervalle de degrés d'enfoncement de la pédale 1 d'accélération (lignes du tableau ci-dessus, la valeur 0 étant considérée comme étant un intervalle à un seul élément) ; et

- à un intervalle de régimes moteur instantanés du véhicule 6 automobile (colonnes du tableau ci-dessus, la valeur 0 étant considérée comme étant un intervalle à un seul élément).

[0032] Dans le cas où l'interruption du mode de fonctionnement est déclenchée par l'actionnement de la pédale 3 de frein, le degré d'enfoncement de la pédale 1 d'accélérateur est considéré comme étant nul.

[0033] A titre d'exemple, lorsque

- le régime moteur instantané du véhicule est nul (c.à.d. 0 révolutions par minute (rpm)) ; et

- le pourcentage d'enfoncement de la pédale 1 d'accélérateur est de 0% (ce qui suppose l'interruption du mode de

fonctionnement en roue libre par l'actionnement de la pédale 3 de frein) ;

le niveau seuil de couple moteur CM est de 20 Newton-mètre. Autrement dit, l'unité 5 de contrôle ne peut commander, dans ce cas, un niveau de couple moteur CM supérieur à 20 Newton-mètre.

[0034] De plus, selon ce tableau illustratif, lorsque

- le régime moteur instantané du véhicule est entre 1200 rpm et 1500 rpm (par exemple, 1300 rpm) ; et

- le pourcentage d'enfoncement de la pédale 1 d'accélérateur est entre 20% et 100% (par exemple, 55%),

le niveau seuil de couple moteur CM est de 200 Newton-mètre. Autrement dit, l'unité 5 de contrôle ne peut commander, dans ce cas, un niveau de couple moteur supérieur à 200 Newton-mètre.

[0035] Toujours selon ce tableau illustratif, lorsque le régime moteur instantané est égal à 800 rpm et le degré d'enfoncement de la pédale 1 d'accélérateur est égale à 15%, alors le niveau seuil de couple moteur CM est de 40 Newton-mètre.

[0036] A la sortie d'une phase d'accélération, par exemple à l'approche d'un obstacle où le conducteur relâche la pédale 1 d'accélérateur sans actionner la pédale 3 de frein, le mode de fonctionnement en roue libre s'active, en ouvrant la chaîne de traction du véhicule 6 automobile.

[0037] Tant que ni la pédale 1 d'accélérateur ni la pédale 3 de frein n'est actionnée, aucun couple moteur ou de freinage n'est commandé par l'unité 5 de contrôle, et le véhicule poursuit sa course en mode roue libre.

[0038] L'appui sur la pédale 1 d'accélérateur ou sur la pédale 3 de frein déclenche (étape 31 sur la figure 3) la sortie du mode de fonctionnement en roue libre.

[0039] Pour sortir du mode de fonctionnement en roue libre, l'unité 5 de contrôle se charge de

- récupérer depuis la base de données 8 le niveau seuil de couple moteur associé au régime moteur instantané du véhicule 6 et du degré d'enfoncement de la pédale 1 d'accélérateur (l'appui sur la pédale 3 de frein signifie un degré d'enfoncement nul de la pédale 1 d'accélérateur) ;

- récupérer le niveau de couple moteur calculé par le régulateur 7 de régime, ce couple moteur étant calculé en fonction de l'écart entre le régime moteur instantané et le régime moteur cible permettant la fermeture de la chaîne de traction; - comparer le niveau seuil de couple moteur récupéré depuis la base de données 8 au niveau de couple moteur calculé par le régulateur 7 de régime ;

- commander le niveau de couple moteur donné par la valeur minimale entre le couple moteur seuil récupéré depuis la base de données 8 et le couple moteur calculé par le régulateur 7 de régime ;

- réitérer les étapes précédentes jusqu'à ce que le régime moteur cible soit atteint.

[0040] Avantageusement, il en résulte qu'en début de la relance du régime moteur, où la valeur de couple moteur calculée par le régulateur 7 de régime est importante à cause de l'écart important entre le régime moteur instantané (en l'occurrence, au ralenti) et le régime moteur cible, c'est le niveau seuil de couple moteur récupéré depuis la base de données 8 qui sera commandé par l'unité 5 de contrôle.

[0041] En revanche, lorsque le régime moteur instantané est proche du régime moteur cible, le couple moteur calculé par le régulateur 7 de régime est inférieur aux niveaux seuils de couple moteur récupéré depuis la base de données 8, de sorte que c'est le niveau de couple moteur calculé par le régulateur 7 de régime qui sera commandé par l'unité 5 de contrôle.

[0042] Il s'ensuit qu'un ou plusieurs couple moteur CM peuvent être commandé(s) par l'unité 5 de contrôle, avant que le régime moteur cible ne soit atteint. Ceci a pour effet de permettre une progressivité en sortant du régime moteur au ralenti.

[0043] Ainsi, au lieu de commander directement le couple moteur calculé par le régulateur 7 de régime, l'unité 5 de contrôle peut procéder d'abord à commander un premier niveau seuil 32 intermédiaire de couple moteur CM, strictement inférieur à celui calculé par le régulateur 7 de régime. Ceci a pour effet de permettre

- une transition de couple moteur CM plus lisse, depuis un couple moteur nul vers un deuxième niveau 33 de couple

moteur, requis pour sortir du mode de fonctionnement en roue libre; et par conséquent

une évolution 34 plus lisse du régime moteur RM, depuis un régime moteur au ralenti ou nul vers un régime moteur cible permettant la fermeture de la chaîne de traction du véhicule, et donc de sortir du mode de fonctionnement en roue libre.

[0044] Il en résulte, avantageusement, qu'en commandant un ou plusieurs niveau seuil 32 de couple moteur avant de commander le niveau 35 de couple moteur requis pour sortir du mode de fonctionnement en roue libre, le gradient (ou la variation dans le temps) du couple moteur en début de la régulation est plus faible qu'en commandant directement le deuxième niveau 33 de couple moteur pour atteindre le régime moteur cible.

[0045] Les méthodes et systèmes décrits ci-dessus ont pour avantages de

- limiter les impacts de pollutions de chaque relance, par un bornage systématique du couple moteur en début de relance de régime moteur pour sortir du mode de fonctionnement en roue libre ;

- calibrer d'une manière simplifiée le régulateur de régime proportionnel ;

- rendre possible l'indexation de la limite du couple sur la volonté du conducteur (limitation à un niveau faible de couple moteur en déclenchant la sortie du mode de fonctionnement en roue libre par appui sur la pédale de frein, non-limitation du couple moteur pour une volonté conducteur extrême via un degré d'enfoncement important de la pédale d'accélérateur).

[0046] Avantageusement, les méthodes et systèmes décrits ci-dessus de relance du régime moteur pour sortir du mode de fonctionnement en roue libre permettent de répondre à la demande du conducteur, tout en satisfaisant des contraintes d'ordre économique et environnemental (consommation de carburant, et pollution), ou encore d'agrément de conduite (dynamique longitudinale du véhicule, bruits).