[0001] L'invention concerne les procédés de coupure sélective de l'injection dans un ou plusieurs cylindre(s) d'un moteur thermique.

[0002] L'invention s'applique notamment au domaine du contrôle de commande des véhicules automobiles équipés d'un Groupe Moto- Propulseur (GMP) du type diesel ou essence et commandé par une boîte de vitesses de type manuelle (BVM), automatisée (BVA), pilotée (BVMP) ou à double embrayage (DCT).

[0003] Dans ce qui suit, nous prendrons comme exemple le cas d'un GMP à allumage commandé et alimenté en essence. Dans ce type de GMP, chaque cylindre est équipé d'une bougie d'allumage afin d'initier l'explosion. Le déclenchement de l'étincelle se fait avant que le piston n'atteigne le point mort haut (PMH). Le PMH correspond au point le plus haut de la course d'un piston dans son cylindre. L'avance à l'allumage est définie comme étant l'angle de rotation d'un volant moteur qui sépare l'instant où il y a étincelle et le PMH. Le volant moteur est une pièce mécanique faisant le lien entre l'embrayage et le moteur.

[0004] Etant donné que les conditions de fonctionnement du moteur varient en permanence, l'avance à l'allumage est adaptée en fonction des paramètres du moteur. Toutefois, l'avance à l'allumage est limitée par des contraintes du moteur.

[0005] Ainsi, lorsque l'avance est trop importante, l'étincelle se produit trop tôt, la propagation du front de flamme est plus lente car la densité du combustible est insuffisante. La combustion n'est pas terminée au moment du passage du PMH, de sorte que la partie du combustible non brûlé atteint son seuil d'auto-inflammation au moment de la compression le long des parois, ce qui provoque le phénomène de cliquetis. Le moteur ne fonctionne alors pas de manière optimale et l'accélération du véhicule est faible.

[0006] Il est par ailleurs nécessaire de limiter l'avance à l'allumage (AA) par une borne minimale afin d'éviter les ratés de combustion. L'avance à l'allumage définit l'angle de rotation qui sépare l'instant d'étincelle du point mort haut. [0007] Le couple réalisé par le moteur pour répondre au couple voulu par le conducteur dépend de la quantité de carburant injecté, de la quantité d'air présent dans la chambre de combustion, et du temps d'allumage de la bougie pour déclencher la combustion.

[0008] Lorsque la combustion se fait dans des proportions stœchiométriques, le moteur fournit un couple maximal lorsque l'avance à l'allumage est optimale. Le rendement de combustion du moteur est alors maximal.

[0009] Afin d'augmenter ou diminuer le couple du moteur, on peut opter pour une stratégie de modification de l'avance à l'allumage, qui présente l'intérêt d'avoir un impact instantané sur le couple moteur. Alternativement, il est possible de prévoir une stratégie de modification de la quantité d'air, via l'ouverture ou la fermeture de l'admission d'air ou encore en jouant sur le turbocompresseur. Une telle stratégie présente une dynamique lente.

[0010] Dans des situations de vie où la demande de couple de consigne provenant de la volonté du conducteur est faible, il peut devenir difficile, voire impossible, de suivre cette consigne à cause de la limitation de l'avance à l'allumage par l'avance minimale.

[0011] Par ailleurs, des problèmes de sécurité sont susceptibles d'être engendrés en cas de défauts (par exemple un injecteur qui fuit), ou sur des pièces mécaniques (par exemple échauffement de l'échappement, si l'avance à l'allumage présente trop longtemps une valeur correspondant à sa limite minimale ou maximale).

[0012] La demande de brevet français publiée sous le numéro FR2998923 propose un procédé implémenté dans un calculateur et offrant une stratégie de gestion du couple d'un GMP. Cette stratégie consiste à interpréter un certain nombre de données afin de déterminer un couple de consigne nécessaire pour une utilisation donnée du véhicule, ainsi que le nombre maximal de cylindre dans lesquels l'injection peut être arrêtée tout en satisfaisant le couple de consigne. Au fur et à mesure que le couple de consigne diminue, le calculateur réduit le couple mécanique réellement fourni par le moteur en modifiant l'avance à l'allumage. Lorsque l'avance à l'allumage atteint un seuil limite, dans le sens retard, le calculateur commande l'arrêt de l'injection dans un des cylindres, puis repositionne l'avance à l'allumage de sorte à gagner en couple dans les autres cylindres du GMP. Puis, si la consigne de couple continue sa descente, l'avance à l'allumage est à nouveau retardée jusqu'à atteindre le seuil limite constant. A nouveau, le calculateur arrête l'injection dans un cylindre supplémentaire tout en la maintenant dans les autres, il repositionne l'avance à l'allumage dans les cylindres encore en fonctionnement et ainsi de suite dans la limite du nombre maximal de cylindre, déterminé en fonction des paramètres de conduite et du type de véhicule.

[0013] Le procédé décrit dans le document FR2998923 permet de moduler le couple fourni par le moteur tout en ayant une grande réactivité. Toutefois, l'arrêt et la reprise de l'injection dans les mêmes cylindres implique, à la longue, une usure moins prononcée de ces cylindres en comparaison avec les autres. Par conséquent, l'usure n'est pas homogène, et la durée de vie du moteur a de forte chance d'être réduite.

[0014] Un premier objectif est de proposer un procédé de coupure sélective de l'injection dans un ou plusieurs cylindre(s) d'un moteur thermique, permettant d'éviter les risques d'une usure non homogène dans le moteur.

[0015] Un deuxième objectif est de proposer un procédé de coupure sélective de l'injection dans un ou plusieurs cylindre(s) d'un moteur thermique, permettant de gagner en rendement.

[0016] Un troisième objectif est d'obtenir un suivi du couple de consigne précis, dans un procédé de coupure sélective de l'injection dans un ou plusieurs cylindre(s) d'un moteur thermique.

[0017] A cet effet, il est proposé, en premier lieu, un procédé de gestion d'un moteur à combustion interne comprenant au moins deux cylindres, ce procédé comprenant une opération de coupure de l'injection de carburant dans un cylindre ou un groupe de cylindres, dans lequel le cylindre ou le groupe de cylindres coupé est différent à chaque cycle moteur.

[0018] Le procédé ainsi décrit permet d'homogénéiser l'usure sur l'ensemble des cylindres du moteur. La durée de vie du moteur ne risque ainsi pas d'être grevée par l'usure prématurée d'un cylindre qui aurait fonctionné plus souvent qu'un autre. Il s'est également avéré que ce procédé permettait de limiter les différentes de température d'un cylindre à l'autre, d'avoir une température plus homogène dans la chambre de combustion : en effet, tous les cylindres participant à la combustion, ils restent chauds sensiblement à la même température, ou avec des inhomogénéités thermiques faibles, ce qui est favorable au fonctionnement du moteur.

[0019] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison :

le procédé comprend :

o une étape d'interprétation de la volonté du conducteur au cours de laquelle il est déterminé un couple de consigne Ce,

o une étape d'agrément de conduite réalisée par un module d'agrément et au cours de laquelle le module d'agrément détermine un premier nombre maximal N1 de cylindre(s) dans le(s)quel(s) l'injection peut être coupée,

o une étape de gestion du freinage d'urgence, réalisée par un module de gestion du freinage et au cours de laquelle le module de gestion du freinage détermine un deuxième nombre maximal N2 de cylindre(s) dans le(s)quel(s) l'injection peut être coupée,

o une étape de gestion de la boîte de vitesse, réalisée par un module de gestion de boîte et au cours de laquelle le module de gestion de boîte détermine un troisième nombre maximal N3 de cylindre(s) dans le(s)quel(s) l'injection peut être coupée ;

l'étape d'interprétation du couple de consigne Ce est basée sur :

o le régime moteur Wm,

o le rapport de vitesses engagé R,

o la position instantanée P de la pédale d'accélérateur ;

l'étape d'agrément détermine un couple d'agrément Ca à partir d'un filtrage du couple de consigne Ce en fonction du type du véhicule, du ressenti passager, et du mode de conduite ;

le premier N1, deuxième N2 et troisième N3 nombre maximal de cylindre(s) dans le(s)quel(s) l'injection peut être coupée sont respectivement fonctions :

o du régime moteur et du couple maximum que le moteur peut produire,

o de la charge moteur et du régime moteur, o du rapport de vitesses engagé et du régime moteur ;

le procédé comprend une étape de stratégie d'intégration réalisée par un module stratégie au cours de laquelle est déterminé un nombre maximal Nmax de cylindres dans lesquels l'injection peut être coupée à partir des premier N1, deuxième N2 et troisième N3 nombre maximal ;

la stratégie d'intégration détermine le nombre Nmax en fonction d'un niveau de priorité établi comme suit :

o agrément : priorité basse,

o freinage : priorité moyenne,

o boîte de vitesses : priorité haute ;

la gestion du couple est commandée par le module stratégie, en modifiant l'avance à l'allumage dans le sens retard jusqu'à un seuil prédéterminé, en dessous duquel le module stratégie commande l'arrêt de l'injection dans un cylindre ou un groupe de cylindres, et repositionne à son niveau optimal l'avance à l'allumage.

[0020] Il est proposé, en deuxième lieu, un calculateur comprenant un espace mémoire dans lequel est implémenté un programme informatique apte à opérer le procédé tel que précédemment décrit.

[0021] Il est proposé, en troisième lieu, un véhicule automobile comprenant un calculateur tel que précédemment décrit.

[0022] 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, laquelle est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 est un diagramme illustrant les différentes étapes d'un procédé de gestion du couple d'un moteur thermique,

la figure 2 est une série de graphes illustrant le fonctionnement du procédé de gestion du couple,

- la figure 3 est une représentation schématique d'un moteur comprenant trois cylindres.

[0023] Sur la figure 1 est représenté un diagramme illustrant les différentes étapes d'un procédé de gestion du couple d'un moteur thermique. Ce procédé est implémenté dans un calculateur (non représenté).

[0024] Le procédé de gestion du couple comprend :

une étape d'interprétation de la volonté du conducteur réalisée par un module 2 d'interprétation,

une étape d'agrément de conduite réalisée par un module 3 d'agrément,

une étape de gestion du freinage d'urgence réalisée par un module 4 de gestion du freinage,

une étape de gestion de la boîte de vitesses réalisée par un module 5 de gestion de boîte,

une étape dite de stratégie d'intégration des demandes de coupures sélectives réalisée par un module 6 stratégie, et

- une étape de gestion de l'injection de carburant réalisée par un module 7 injection.

[0025] La première étape du procédé de gestion consiste à interpréter la volonté du conducteur dans le module 2 d'interprétation. Au cours de cette étape, le calculateur détermine le couple de consigne Ce à partir d'une série de données à savoir :

le régime moteur Wm,

le rapport de vitesses engagé R, et

la position instantanée P de la pédale d'accélérateur afin de retranscrire la volonté d'accélération du conducteur.

[0026] La deuxième étape assure le filtrage du couple de consigne Ce dans le module 3 d'agrément afin de limiter les à-coups ressentis dans le véhicule. Le calculateur effectue, au cours de cette étape d'agrément de conduite, un filtrage en tenant compte des besoins relatifs à l'optimisation de l'agrément. Un certain nombre de critères participant au confort du conducteur vont être pris en compte : mode de conduite choisi par le conducteur (par exemple sport, économique), ressenti des passagers, type de véhicule (par exemple berline, monospace). Il s'agit tout particulièrement d'assurer aux passagers un confort de voyage optimal. A l'issu de la deuxième étape, le calculateur détermine un couple d'agrément Ca.

[0027] Le couple d'agrément Ca est exploité dans module 4 de gestion du freinage au cours d'une troisième étape où le calculateur tient compte des besoins en freinage d'urgence et en anti-patinage.

[0028] Dans une quatrième étape, le calculateur tient compte des besoins de la boîte de vitesses dans le module 5 de gestion de boîte. [0029] Au cours de chacune de ces étapes, le calculateur détermine, un nombre N1, N2, N3 qui correspond au nombre maximal de cylindres dans lesquels le calculateur peut arrêter l'injection de carburant.

[0030] Au cours de la deuxième étape, le calculateur détermine le nombre N1 en fonction du régime moteur Wm et d'un couple Cmax réalisable par le moteur thermique. N1 correspond donc au nombre maximal de cylindres dans lesquels le module 3 d'agrément juge possible l'arrêt de l'injection de carburant.

[0031] Le calculateur fait de même dans la troisième étape où est calculé, dans le module 4 de gestion du freinage, le nombre N2 en fonction du régime moteur Wm et de la charge moteur Ch. La charge moteur Ch est le rapport du travail effectué par un moteur à un certain régime Wm sur le travail possible à ce régime moteur Wm.

[0032] Dans la quatrième étape, le calculateur détermine, via le module 5 de gestion de boîte, le nombre N3 en fonction du régime moteur Wm et du rapport de boîte de vitesses R.

[0033] Les nombres N1, N2, et N3 sont envoyés vers l'étape dite de stratégie d'intégration des demandes de coupures sélectives. Durant cette étape, le calculateur, via le module 6 stratégie, va coordonner l'ensemble de la stratégie de gestion du couple du moteur thermique.

[0034] Le module 6 stratégie fournit un nombre maximal Nmax correspondant au nombre maximal de cylindres dans lesquels l'injection peut être coupée ainsi qu'un signal SA d'autorisation de coupure de l'injection.

[0035] Le nombre maximal Nmax est déterminé à partir des nombres N1, N2 et N3 selon une priorité croissante de ceux-ci. En d'autres termes, l'agrément présente une priorité basse, le freinage d'urgence et l'anti-patinage ont une priorité moyenne et la boîte de vitesse a une priorité haute. Ces informations sont envoyées vers un module 7 d'injection lequel permet d'opérer la dernière étape du procédé à savoir la gestion effective de l'injection du carburant dans les cylindres du moteur.

[0036] Le signal SA d'autorisation de coupure de l'injection tient compte des besoins de l'utilisateur, via le couple de consigne Ce et les besoins liés à la sécurité. Par « sécurité » il est fait référence ici à la fois à celle des passagers et à celle du véhicule, via sa chaîne de traction. [0037] Ces problèmes de sécurité peuvent consister en l'apparition du phénomène de cliquetis, en un dysfonctionnement d'un double volant amortisseur associé au vilebrequin, ou en un défaut d'injection.

[0038] Un défaut d'injection sera par exemple détecté par le calculateur moteur lorsqu'un couple moteur correspondant à une quantité de carburant pourtant envoyée vers les injecteurs n'est pas réalisé par le moteur. Dans ce cas, on prévoit de couper le cylindre dont l'injection est défaillante.

[0039] Le dysfonctionnement du double volant d'amortissement est détecté lorsque, bien qu'il soit activé, il ne parvient pas à compenser des oscillations du régime moteur. Dans ce cas, on prévoit de désactiver un ou plusieurs cylindres dans la limite du nombre maximal de cylindres Nmax dont l'injection est autorisée à être coupée afin de réduire les oscillations du régime moteur pour éviter l'endommagement du double volant amortisseur.

[0040] Afin de renforcer la sécurisation du système, la coupure de l'injection d'un des cylindres est autorisée uniquement si les critères de coupure suivants sont vérifiés :

le régime moteur Wm est supérieur à une valeur seuil V1, par exemple de l'ordre de 1500 tr/min, dans la mesure où, à bas régime, il faut fournir du couple pour assurer le ralenti du véhicule,

le couple de consigne est inférieur à une valeur seuil V2, par exemple de l'ordre de 30 N.m, et

il a été détecté que le pied du conducteur est levé et que le couple moteur a rejoint le couple de pertes moteur.

[0041] La stratégie de gestion du couple consiste à suivre le couple de consigne. Au fur et à mesure que la demande en couple diminue, la stratégie, via le module 6 stratégie, arrête successivement l'injection dans les cylindres. Ceci permet de suivre le couple de consigne CMC lorsqu'il baisse tout en diminuant la consommation en carburant en évitant que du couple ne soit produit sans raison.

[0042] Un exemple de gestion du couple dans un moteur est représenté en figure 2. La figure 2 comprend de haut en bas respectivement un graphe G1, un graphe G2 et un graphe G3. Les trois graphes sont partagés verticalement en cinq colonnes, chacune faisant référence à une phase. Dans ce qui suit, il sera fait référence aux phases P1 à P5. [0043] Le graphe G1 montre :

un exemple de couple de consigne CMC en fonction du temps,

un exemple de couple moteur réel CMR,

- le couple minimum CMM.

[0044] Le graphe G2 illustre :

un exemple d'avance à l'allumage AA,

l'avance à l'allumage minimal AAmin.

[0045] Le graphe G3 représente un exemple de gestion du couple par arrêt de l'injection dans les cylindres.

[0046] Dans cet exemple, le moteur comprend trois cylindres, il est alimenté en essence et est à allumage commandé.

[0047] Au cours de la phase P1, le couple de consigne CMC diminue. Sur le graphe G2, dans cette même phase, l'avance à l'allumage AA est retardée jusqu'à finalement atteindre l'avance à l'allumage minimal AAmin. En dessous de ce minimum, la combustion provoque le phénomène de cliquetis, comme précédemment expliqué. Lorsque le couple moteur réel CMR doit être diminué afin de suivre le couple moteur de consigne CMC, l'avance à l'allumage AA est modifiée afin que le moteur réduise le couple qu'il produit. Il est possible d'influer sur d'autres paramètres de la combustion afin de la brider, toutefois l'avance à l'allumage est à l'heure actuelle, le paramètre offrant le meilleur niveau de réactivité. Lorsque le couple de consigne moteur descend plus bas que le couple minimum CMM, il devient impossible de suivre le couple de consigne CMC sans procéder à un ajustement faisant intervenir autre chose que l'avance à l'allumage AA.

[0048] C'est ce qui se produit dans la phase P2. Le couple de consigne CMC descend en dessous du couple minimum CMM que le moteur produit avec une avance à l'allumage retardée au maximum lorsque l'injection est effective dans tous les cylindres. Le calculateur détermine alors le nombre de cylindres dans lesquels l'injection peut être coupée. Dans l'exemple illustré, ce nombre est de 1,5. La conséquence, visible sur le graphe G1 est la baisse du couple minimum CMM. Afin de palier cette perte subite de couple, le calculateur repositionne l'avance à l'allumage, comme cela est illustré sur le graphe G2. Le couple moteur réel CMR peut alors suivre le couple de consigne CMC. Au fur et à mesure que le couple de consigne CMC descend, l'avance l'allumage AA est retardée afin que le couple moteur réel rejoigne le couple de consigne CMC. Au cours de la phase P2, le couple de consigne CMC se stabilise ce qui se traduit par une stabilisation de l'avance à l'allumage AA.

[0049] Au cours de la phase P3, le couple de consigne CMC descend à nouveau en dessous du couple minimum CMM. Le calculateur retarde l'avance à l'allumage AA jusqu'au seuil minimal définit AAmin correspondant au couple minimum CMM. Au cours de la phase P3, le moteur fournit donc plus de couple qu'il n'est réellement nécessaire. Néanmoins, il est impossible de retarder davantage l'avance à l'allumage AA et le calculateur ne peut brider le moteur en dessous d'un seuil de production de couple. En effet, l'injection ne peut être coupée dans tous les cylindres. Il existe une limite que le calculateur ne doit pas franchir. En l'occurrence, la coupure ne se fait que sur un cylindre et demi.

[0050] Dans la phase P4, le calculateur avance l'avance à l'allumage AA afin que le moteur produise du couple pour suivre la demande de la consigne de couple moteur CMC qui augmente.

[0051] Finalement, dans la phase P5, le calculateur relance l'injection dans tous les cylindres comme illustré sur le graphe G3, afin que le couple moteur réel CMR suive la demande en couple souhaitée par le conducteur, matérialisée par le couple de consigne CMC.

[0052] Comme on peut le voir, l'avance à l'allumage AA est repositionnée entre les phases P4 et P5 alors que la demande en couple est en constante augmentation. Ceci permet de ne pas ressentir un à-coup brusque qui correspondrait à une augmentation subite de la capacité du moteur à fournir du couple.

[0053] Dans un souci de durée de vie du moteur, le module 6 stratégie coupe après chaque cycle moteur l'injection dans un cylindre différent. L'expression "cycle moteur" désigne ici le fait que le piston effectue deux allers-retours. Néanmoins il n'est pas exclu que l'expression "cycle moteur" désigne plus ou moins de deux allers- retours.

[0054] En d'autres termes, dans l'hypothèse où le moteur comprend trois cylindres et que le couple de consigne moteur CMC ne nécessite à un moment donné, l'utilisation que d'un cylindre et demi, alors l'injection de carburant ne sera interrompue que dans un cylindre et demi sur une période deux cycles moteurs. Après chaque cycle moteur, l'injection sera alternativement coupée comme illustré sur la figure 3. Chaque cercle représente schématiquement un cylindre. Chaque ligne C1, C2, C3, C4 représente l'état de l'injection à un cycle moteur.

[0055] Au premier cycle moteur C1, le cylindre de gauche et le cylindre de droite sont utilisés tandis que l'injection dans le cylindre du milieu est arrêtée.

[0056] Au cours du deuxième cycle moteur C2, l'injection est coupée dans le cylindre de gauche et dans celui de droit tandis qu'il y a injection dans le cylindre du milieu.

[0057] Le cycle C3 et le cycle C4 sont respectivement similaires aux cycles C1 et C2 et ne sont ici illustrés qu'afin de montrer la continuité du fonctionnement du moteur.

[0058] A l'issue de deux cycles moteur, soit quatre allers et retours des pistons, chaque cylindre aura subi un cycle d'injection et un cycle de repos. Rapporté sur un cycle, seul un cylindre et demi est utilisé. L'usure est ainsi rendue homogène, au bénéfice de la durée de vie du moteur.

[0059] Dans le cas d'un moteur comprenant trois cylindres, il est avantageux d'orchestrer la stratégie de coupure de l'injection autour d'un schéma défini sur un cylindre et demi. Au lieu de procéder successivement à l'extinction du premier cylindre, puis du deuxième cylindre, il est avantageux de couper l'injection dans un cylindre et demi dès lors que le calculateur détermine qu'il est nécessaire de couper un cylindre. L'utilisation effective d'un cylindre et demi au lieu de deux cylindres pour produire du couple provoque un défaut de couple. En effet, au moment où il faudrait deux cylindres, seul un cylindre et demi fonctionne. Afin de pallier cet état de fait, l'avance à l'allumage est repositionnée plus tôt, ce qui permet de pallier au problème précité tout en permettant un gain en rendement du moteur.

[0060] Dans un second mode de réalisation, la stratégie de coupure de l'injection qui consiste à modifier le cylindre, ou le groupe de cylindres, désactivés à chaque cycle moteur, est couplée avec une stratégie classique de coupure des mêmes cylindres sur certaines phases de fonctionnement.

[0061] Le procédé ainsi décrit permet d'obtenir plusieurs avantages parmi lesquels : - une homogénéisation poussée de l'usure dans le moteur,

-un homogénéisation poussée de la température de chacun des cylindres,

- un gain en rendement grâce à la technique du cylindre et demi, - un suivi du couple de consigne plus précis grâce à la possibilité de désactiver la moitié d'un cylindre.