EP0318350B1 - Procédé et dispositif de commande d'alimentation des bougies de préchauffage d'un moteur diesel - Google Patents

Procédé et dispositif de commande d'alimentation des bougies de préchauffage d'un moteur diesel Download PDF

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EP0318350B1
EP0318350B1 EP19880402825 EP88402825A EP0318350B1 EP 0318350 B1 EP0318350 B1 EP 0318350B1 EP 19880402825 EP19880402825 EP 19880402825 EP 88402825 A EP88402825 A EP 88402825A EP 0318350 B1 EP0318350 B1 EP 0318350B1
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supply
power
glow plugs
engine
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Patrick Gidoin
Didier Gilbert
Michel Louis Gabadou
Bernard Bonhomme
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Regie Nationale des Usines Renault
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Regie Nationale des Usines Renault
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P19/00—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
    • F02P19/02—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs
    • F02P19/021—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs characterised by power delivery controls
    • F02P19/022—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs characterised by power delivery controls using intermittent current supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P19/00—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
    • F02P19/02—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs
    • F02P19/021—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs characterised by power delivery controls
    • F02P19/023—Individual control of the glow plugs

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling the supply of glow plugs to a diesel engine. It is well known that a diesel engine requires a certain temperature for the ignition of the air-fuel mixture, for spontaneous combustion. When the engine is cold, the compression of the mixture alone does not allow the ignition temperature to be reached and the mixture must then be preheated by means of glow plugs.
  • the glow plugs fitted to diesel engines are electronically controlled so as to regulate the duration of preheating. Thanks to this electronic control, it is even planned to power these spark plugs during engine operation after starting in order to improve combustion, thus avoiding unstable rpm and rising smoke while reducing noise.
  • This post-heating of the mixture is obtained by the continuous feeding of the candles, which is however cut off, either when the temperature of the candles exceeds a threshold, or by a time delay.
  • the object of the present invention is to provide a method for controlling the glow plugs of a diesel engine incorporating post-heating without problem of plug resistance with a constant electrical balance, intended to reduce smoke emissions when cold and at improve the regularity of the engine speed.
  • a control device for these glow plugs comprises an electronic unit 3 supplied by the vehicle battery and comprising a circuit microprocessor 4 controlling power relays 40 intended to direct the power coming from the battery towards the spark plugs 2i.
  • the information on the engine water temperature is indicated to the microprocessor 4 by a thermal switch 5.
  • the engine load information is also delivered to the microprocessor 4 by the position of the load lever 6 of the pump injecting the fuel into the engine cylinders 1.
  • a warning light 8 indicates that the spark plugs 2i are igniting or extinguishing.
  • the candle feed control method according to the invention has three main phases, as shown in the operating diagram in FIG. 2.
  • the first conventional phase of glow plug preheating takes place between the instant in which the engine is brought into contact and the instant td of starting and its duration T1 is controlled by the engine compartment temperature.
  • the water thermal switch 5 closes if the water temperature reaches a given threshold.
  • the extinction of the preheating warning light 8 after a period of T0, indicates that the vehicle is ready to start.
  • the glow plugs remain under tension in order to maintain the temperature at a value essential for the initiation of the combustion of air-fuel mixture.
  • all the glow plugs are fed simultaneously.
  • the second phase of the control process takes place from the start of the engine, from time td and for a period T2 fixed, counted from the instant tD at the end of the start sequence.
  • the method comprises a third phase of controlling the supply of the N candles, alternately by group of n candles so that the product of the number of groups of candles, ie N / n , by the feed-in duty cycle of each group, either R, or equal to unity: NOT not x R 1
  • the method according to the invention can control the supply of the spark plugs, one after the other with a feed cyclic ratio equal to 1/4 or else two groups of two candles each, one after the other, with a duty cycle of 1/2.
  • This third phase of controlling the alternating supply of the N spark plugs has a duration referenced T3 in FIG. 2, which is a function either of the engine water temperature or of the engine load known by the position of the load lever fuel injection pump.
  • the supply of the spark plugs according to the invention is also subject to the water temperature ⁇ of the engine so that, if it exceeds a maximum threshold, 60 ° C. for example, the supply of the spark plugs post-heating is permanently cut to prevent deterioration.
  • the thermal switch 5 closes as soon as this maximum temperature ⁇ is reached.
  • a definitive interruption of the alternating post-heating phase is provided by a maximum use delay, of duration TMAX from the instant tD of end of start sequence. If the engine stalls after starting, the system is protected against battery discharge.

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Description

  • L'invention se rapporte à un procédé et un dispositif de commande d'alimentation des bougies de préchauffage d'un moteur Diesel. Il est bien connu qu'un moteur Diesel exige une certaine température pour l'allumage du mélange air-carburant, à combustion spontanée. Lorsque le moteur est froid, la compression seule du mélange ne permet pas d'atteindre la température d'allumage et on doit alors préchauffer le mélange au moyen de bougies de préchauffage.
  • Actuellement, les bougies de préchauffage équipant les moteurs Diesel sont commandées électroniquement de façon à régler la durée du préchauffage. Grace à cette commande électronique, il est même prévu d'alimenter ces bougies pendant le fonctionnement du moteur après démarrage afin d'améliorer la combustion, évitant ainsi les instabilités de régime et les remontées de fumée tout en diminuant le bruit. Ce post-chauffage du mélange est obtenu par l'alimentation continue des bougies, qui est cependant coupée, soit lorsque la température des bougies dépasse un seuil, soit par une temporisation.
  • Ces post-chauffage continue présente l'inconvénient d'augmenter la température des bougies et nécessite alors l'utilisation d'un prérésistance en série avec les bougies pour les protéger. De plus, il demande une consommation électrique importante.
  • Le but de la présente invention est de réaliser un procédé de commande des bougies de préchauffage d'un moteur Diesel intégrant un post-chauffage sans problème de tenue des bougies avec un bilan électrique constant, destiné à réduire les émissions de fumée à froid et à améliorer la régularité du régime moteur.
  • Pour cela, l'objet de l'invention est un procédé de commande d'alimentation des bougies de préchauffage d'un moteur Diesel destiné dans une première phase de durée T1 à les alimenter simultanément pour préchauffage le mélange air-carburant du moteur avant le démarrage puis, dans une seconde phase de durée T2 après le démarrage, à les alimenter simultanément en vue de son post-chauffage, caractérisé en ce qu'il comprend une troisième phase de commande de l'alimentation alternée des N bougies par groupe de n bougies de telle sorte que le produit du nombre de groupes de bougies, soit N/n, par le rapport cyclique d'alimentation de chaque groupe, soit R, soit égal à 1 :

    R x N/n = 1
    Figure imgb0001

    et en ce que, de plus, :
    • une interruption temporaire de l'alimentation des bougies se produit sur une information de pleine charge du moteur,
    • une interruption définitive de l'alimentation des bougies se produit, soit pour une information sur la température d'eau du moteur dépassant un seuil donné, soit par une temporisation d'utilisation maximale de durée TMAX à partir du démarrage.
  • D'autres charactéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description, illustrée par les figures suivantes :
    • Figure 1 : un schéma de principe d'implantation d'un dispositif réalisant un procédé selon l'invention ;
    • Figure 2 : le diagramme de fonctionnement du procédé selon l'invention.
  • Comme le montre la figure 1 représentant un moteur Diesel 1 équipé de bougies de préchauffage 2i, i étant un entier variant de 1 à 4 dans ce cas particulier, un dispositif de commande selon l'invention de ces bougies de préchauffage comporte un boîtier électronique 3 alimenté par la batterie du véhicule et comportant un circuit à microprocesseur 4 commandant des relais de puissance 40 destinés à orienter la puissance provenant de la batterie vers les bougies 2i.
  • L'information sur la température de l'eau du moteur est indiquée au microprocesseur 4 par un thermoncontact 5. L'information charge du moteur est délivrée également au microprocesseur 4 par la position du levier 6 de charge de la pompe injectant le carburant dans les cylindres du moteur 1. Un voyant 8 témoigne de l'allumage ou de l'extinction du préchauffage des bougies 2i.
  • Le procédé de commande de l'alimentation des bougies selon l'invention comporte trois phases principales, comme le montre le diagramme de fonctionnement de la figure 2.
  • La première phase classique de préchauffage des bougies a lieu entre l'instant de mise en contact du moteur et l'instant td de démarrage et sa durée T1 est asservi à la température de compartiment moteur. Le thermocontact d'eau 5 se ferme si la température d'eau atteint un seuil donné. L'extinction du voyant 8 témoin de préchauffage, au bout d'une durée T0, indique que le véhicule est prêt a démarrer. Au cours de l'actionnement du démarreur, les bougies de préchauffage restent sous tension afin de maintenir le température à une valeur indispensable à l'amorçage de la combustion de mélange air-carburant. Lors de cette phase de préchauffage, toutes les bougies de préchauffage sont alimentées simultanément.
  • La seconde phase du procédé de commande a lieu dès le démarrage du moteur, à partir de l'instant td et pendant une durée T2 fixe, comptée à partir de l'instant tD de fin de séquence démarrage.
  • Pendant ce post-chauffage fixe, la totalité des bougies de préchauffage est alimentée simultanément et cela, indépendamment de la température du moteur et de la charge de la pompe d'injection.
  • Ainsi, même en cas d'accélération pendant une durée T5 par exemple, toutes les bougies 2i sont alimentées. Ce post-chauffage fixe est destiné à assurer une bonne montée en régime du moteur.
  • Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le procédé comporte une troisième phase de commande de l'alimentation des N bougies, de façon alternée par groupe de n bougies de telle sorte que le produit du nombre de groupes de bougies, soit N/n, par le rapport cyclique d'alimentation de chaque groupe, soit R, soit égal à l'unité :

    N n x R 1
    Figure imgb0002
  • Dans le cas particulier d'un moteur à quatre cylindres, le procédé selon l'invention peut commander l'alimentation des bougies, l'une après l'autre avec un rapport cyclique d'alimentation égale à 1/4 ou bien deux groupes de deux bougies chacun, l'un après l'autre, avec un rapport cyclique d'alimentation égal à 1/2.
  • Dans le cas particulier d'un moteur à six cylindres, le procédé de commande peut piloter l'alimentation des bougies de préchauffage de trois façons différentes, tout en gardant un bilan électrique constant :
    • soit bougie par bougie avec un rapport cyclique d'alimentation égal à 1/6,
    • soit par groupe de deux bougies avec un rapport cyclique de 1/3,
    • soit par groupe de 3 bougies avec un rapport cyclique de 1/2.
  • Cette troisième phase de commande de l'alimentation alternée des N bougies a une durée référencée T3 sur la figure 2, qui est fonction soit de la température d'eau du moteur, soit de la charge du moteur connue par la position du levier de charge de pompe d'injection du carburant.
  • En effet, lors d'une accélération, la charge du moteur augmente et il n'est plus nécessaire de chauffer les bougies, de sorte que l'on interrompt l'alimentation des bougies pendant un temps T4 correspondant à l'ouverture en pleine charge du levier de pompe d'injection du moteur. Cette ouverture est connue par un capteur contact qui est ouvert uniquement en pleine charge moteur et fermée à la masse en faible charge. Cette interruption de l'alimentation des bougies asservie à l'information charge du moteur, est momentanée, d'une part, c'est-à-dire que, lorsque le moteur n'est plus en pleine charge, le procédé commande à nouveau l'alimentation alternée des bougies, et est temporisée, d'autre part, c'est-à-dire qu'en dessous d'un seuil donné Ts -trois secondes par exemple- on n'en tient pas compte pour éviter l'interruption du post-chauffage lors d'accélérations brèves.
  • Il a été dit auparavant que l'alimentation des bougies selon l'invent était également asservie à la température d'eau ϑ du moteur de sorte que, si elle dépasse un seuil maximal, 60°C par exemple, l'alimentation des bougies de post-chauffage est définitivement coupée pour éviter leur détérioration. Le thermocontact 5 se ferme dès que cette température ϑ maximale est atteinte.
  • De plus, une interruption définitive de la phase de post-chauffage alterné est prévue par une temporisation d'utilisation maximale, de durée TMAX à partir de l'instant tD de fin de séquence démarrage. Si, après le démarrage, le moteur cale, il existe une protection du système contre la décharge de la batterie.
  • La première de ces deux informations, température d'eau du moteur et temporisation maximale, interrompt définitivement cette troisième phase du procédé de commande de l'alimentation des bougies de préchauffage du moteur Diesel.

Claims (7)

  1. Procédé de commande d'alimentation des bougies de préchauffage d'un moteur Diesel, destiné dans une première phase de durée T1 à les alimenter simultanément pour préchauffer le mélange air-carburant du moteur avant le démarrage puis, dans une seconde phase de durée T2 après le démarrage, à les alimenter simultanément en vue de son post-chauffage, caractérisé en ce qu'il comprend une troisième phase de commande de l'alimentation alternée des N bougies par groupe de n bougies de telle sorte que le produit du nombre de groupes de bougies, soit N/n, par le rapport cyclique d'alimentation de chaque groupe, soit R, soit égal à 1 :

    R x N/n = 1
    Figure imgb0003

    et en ce que, de plus, :
    - une interruption temporaire de l'alimentation des bougies se produit, sur une information de pleine charge du moteur,
    - une interruption définitive de l'alimentation des bougies se produit, soit pour une information sur la température d'eau du moteur dépassant un seuil donné, soit par une temporisation d'utilisation maximale de durée TMAX à partir du démarrage.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur ayant quatre cylindres, il commande l'alimentation des quartre bougies, l'une après l'autre, avec un rapport cyclique d'alimentation égal à un quart.
  3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moteur ayant quatre cylindres, il commande l'alimentation des quartre bougies par groupe de deux bougies chacun, l'un après l'autre, avec un rapport cyclique égal à un demi.
  4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur ayant six cylindres, il commande l'alimentation des six bougies, l'une après l'autre, avec un rapport cyclique d'alimentation égal à un sixième.
  5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur ayant six cylindres, il commande l'alimentation des six bougies, par groupe de deux bougies, avec un support cyclique égal à un tiers.
  6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur ayant six cylindres, il commande l'alimentation des six bougies, par groupe de trois bougies avec un rapport cyclique égal à un demi.
  7. Dispositif de commande d'alimentation des bougies (2i) de préchauffage d'un moteur Diesel (1) agissant selon le procédé d'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier électronique (3) alimenté par la batterie du véhicule, un circuit à microprocesseur (4) commandant des relais de puissance (40) destinés à orienter la puissance provenant de la batterie vers les bougies (2i), le microprocesseur (4) recevant des informations sur la température d'eau du moteur par un thermocontact (5) et des informations sur la charge du moteur par la position du levier (6) de charge de la pompe d'injection.
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