EP2329122B1

EP2329122B1 - Procede de demarrage d'un moteur a combustion interne

Info

Publication number: EP2329122B1
Application number: EP09783244.8A
Authority: EP
Inventors: Frédéric Gourves
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2018-08-29
Anticipated expiration: 2029-09-21
Also published as: FR2936569B1; CN102959214B; RU2011117537A; CN102959214A; WO2010037658A1; RU2507408C2; EP2329122A1; BRPI0913546B1; BRPI0913546A2; FR2936569A1

Description

L'invention concerne un procédé de démarrage d'un moteur à combustion interne pour véhicule automobile. De façon générale, l'invention vise à réduire les émissions polluantes à la source, des moteurs à essence notamment lors des démarrages à froid.
La qualité du carburant utilisé pour les véhicules est très variable, notamment en fonction de la zone géographique où circule le véhicule. Une propriété physique du carburant particulièrement variable est sa capacité à se vaporiser. Cette capacité est bien connue dans la littérature anglo-saxonne sous l'acronyme PVR pour Pression Vapeur Raid. Cet acronyme sera utilisé dans la suite de la description de l'invention. Pour les carburants se vaporisant bien, on parle de carburant HPVR (Haut PVR) et pour les carburants se vaporisant mal, on parle de carburant BPVR (Bas PVR).
Pour pouvoir démarrer correctement, un moteur à essence a besoin d'avoir un mélange d'air et d'essence proche d'un mélange stoechiométrique. Cela suppose que la quantité de carburant sous forme gazeuse soit bien maîtrisée. Or, selon la PVR du carburant, la quantité de carburant sous forme gazeuse participant à la combustion au démarrage à froid et à la mise en action du moteur varie énormément pour une même quantité de carburant injectée.
Afin de garantir une quantité de carburant sous forme gazeuse suffisante pour réaliser de bonnes combustions au démarrage et à la mise en action du moteur, les calibrations sont réalisés avec un carburant représentatif d'un carburant de type BPVR. Ensuite, des vérifications sont réalisées pour s'assurer que lorsque l'on utilise un carburant HPVR, les quantités injectées ne sont pas trop grandes et ne risquent pas d'empêcher la combustion par un excès d'essence sous forme vapeur. Le mélange ne serait alors pas inflammable.
Le réglage est donc unique quel que soit le carburant. En conséquence, lorsque l'on utilise un carburant HPVR, la quantité de carburant sous forme vapeur est en excès lors du démarrage et la mise en action du moteur. Cet excès ne participe pas à la combustion et se retrouve à l'échappement du moteur sous formes d'hydrocarbures imbrûlés (HC). Ceci a un impact direct sur les émissions polluantes du moteur. Lorsque le véhicule est équipé d'un catalyseur, celui-ci n'est pas amorcé à froid et les hydrocarbures imbrûlés s'échappent dans l'atmosphère.
Lors de démarrage pas grand froid, lorsque la température ambiante est en dessous de -15°C, l'excès de carburant sous forme vapeur crée également des fumées noires à l'échappement.
On a tenté de résoudre ce problème en adaptant la quantité de carburant injectée dans un cylindre du moteur lors des phases de démarrage en fonction de la capacité du carburant à se vaporiser. La mesure directe de cette capacité étant difficile à réaliser à bord du véhicule, la capacité du carburant à se vaporiser a été estimée en fonction d'une montée de régime du moteur après la première combustion. En effet, un démarrage avec un carburant se vaporisant mal engendrera une monté en régime lente. On peut calibrer cette montée en fonction de différents types de carburants ayant différentes capacités à se vaporiser.
Une autre méthode consiste à mesurer le temps nécessaire au démarreur pour lancer le moteur. Cette durée peut être calibrée en fonction de différents types de carburants.
De façon générale, ces deux méthodes comparent une évolution du régime moteur lors d'une phase de démarrage à froid par rapport à une évolution de régime moteur de référence. Ceci améliore l'adaptation de la quantité de carburant injecté dans le moteur lors d'une opération de démarrage.
Le véhicule comprend un réservoir de carburant. Les opérations de remplissage du réservoir s'effectuent moteur arrêté et lors d'un démarrage suivant un remplissage, la dernière estimation de la capacité du carburant à se vaporiser n'est pas représentative du carburant réellement présent dans le réservoir après remplissage. On peut alors se trouver dans une situation extrême où par exemple, la dernière estimation donne un carburant HPVR, le réservoir était presque vide et un plein de carburant a été effectué avec un carburant BPVR. Le carburant présent dans le réservoir après remplissage est donc très proche d'un carburant BPVR et on risque de ne pas démarrer le moteur, notamment par grand froid en utilisant la dernière estimation.
L'invention vise à pallier ce problème en proposant de ne pas tenir compte de la dernière estimation de la capacité du carburant à se vaporiser en cas de remplissage du réservoir.
Le document US5542394 divulgue un procédé de démarrage d'un moteur à combustion interne utilisant du carburant stocké dans un réservoir, comportant une estimation d'une capacité à se vaporiser du carburant, et une adaptation de la quantité de carburant à injecter dans un cylindre du moteur, lors du démarrage du moteur en fonction de la capacité estimée à se vaporiser du carburant. Lors d'un démarrage suivant un appoint de carburant, la valeur estimée est remplacée par la capacité à se vaporiser du carburant estimée avant l'appoint de carburant jusqu'à ce que le calcul de la propriété de carburant soit terminé.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de démarrage d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1, notamment pour véhicule, et plus particulièrement pour véhicule automobile, le moteur utilisant du carburant stocké dans un réservoir. Ce procédé comporte une estimation de la quantité de carburant présent dans le réservoir, une estimation d'une capacité à se vaporiser du carburant (PVR), et une adaptation de la quantité de carburant à injecter dans un cylindre du moteur, lors du démarrage du moteur en fonction de la capacité estimée à se vaporiser du carburant et se caractérise par le remplacement de la valeur estimée de capacité à se vaporiser du carburant par une valeur donnée pour tout démarrage suivant immédiatement un appoint de carburant dans le réservoir.
Par appoint, on entend normalement un remplissage plus ou moins complet du réservoir. Eventuellement, un appoint d'un volume très faible par rapport à la quantité de carburant présente dans le réservoir pourra ne pas être pris en compte pour réinitialiser la valeur de de la capacité du carburant à se vaporiser.
Cette réinitialisation sera effectuée après un certain délai pendant lequel, on continuera à utiliser la valeur la capacité à se vaporiser du carburant estimée avant l'appoint de carburant. Ainsi, on tient compte de ce que le moteur est dans un premier temps alimenté par du carburant présent dans les conduits entre le réservoir et le moteur, donc par un carburant correspondant au plein précédent.
Ce délai peut être par exemple défini comme un laps de temps donné ou à partir d'un décompte du nombre de points morts hauts ou tout autre valeur pouvant être associée à la rotation du vilebrequin du moteur.
La capacité à se vaporiser du carburant peut varier entre deux valeurs extrêmes et avantageusement la valeur donnée est une moyenne des deux valeurs extrêmes. Ces deux valeurs extrêmes pourront par exemple être choisies par référence aux carburants les plus ou moins volatils commercialisés dans une région de circulation du véhicule, ou par référence à une plage de qualité de carburant recommandé pour le moteur.
La valeur donnée peut être fonction d'une température du moteur. Dans un tel cas, une cartographie pourra être utilisée, pour affecter une valeur donnée en tenant compte de cette température.
Si après avoir remplacé la valeur estimée de capacité à se vaporiser du carburant par la valeur donnée, le démarrage suivant échoue, on peut remplacer la valeur estimée par une valeur représentative d'un carburant à basse capacité à se vaporiser.
La valeur donnée est par exemple fixée lors de la construction du véhicule.
Avantageusement, tant que le carburant situé entre le réservoir et le moteur n'a pas été entièrement consommé par le moteur, on utilise, pour un démarrage postérieur au remplissage du réservoir, la capacité à se vaporiser du carburant estimée avant remplissage.
Autrement dit, on remplace la valeur estimée par la valeur donnée après injection de carburant dans le moteur d'une quantité donnée de carburant et la quantité donnée correspond avantageusement à une quantité de carburant comprise dans des canalisations du véhicule et permettant d'amener le carburant du réservoir vers le ou les cylindres du moteur.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel :

la figure 1 illustre sous forme de bloc diagramme un exemple de procédé selon l'invention ;
la figure 2 représente plus en détail et sous forme d'algorithme, une partie du procédé illustré à l'aide de la figure 1.

Dans le bloc diagramme de la figure 1, deux gradients de référence sont définis. Ces gradients représentent l'évolution du régime du moteur lors de son démarrage à froid. Le gradient 10 est donné pour un carburant ayant une basse capacité à se vaporiser ou carburant BPVR et le gradient 11 est donné pour un carburant ayant une haute capacité à se vaporiser ou carburant HPVR. Chaque gradient 10 et 11 est exprimé sous forme d'un tableau dont les entrées sont une température du moteur et un nombre de tour effectué par le moteur depuis la première combustion par exemple exprimé en comptant le passage d'un des cylindres du moteur à son point mort haut, noté « Nb PMH » sur la figure. La température du moteur est par exemple celle d'un fluide de refroidissement du moteur, notée « Teau » en entrée des gradients 10 et 11.
Les données issues de chaque gradient, donnée 12 pour le gradient 10 et donnée 13 pour le gradient 11 forment deux entrées d'une fonction 14 permettant de définir un gradient 15 du carburant présent dans le réservoir en fonction d'une estimation 16 de la capacité à se vaporiser du carburant, estimation faite lors d'un précédent démarrage du moteur. L'estimation 16 forme une troisième entrée de la fonction 14. Le gradient 15 permet de définir au moyen d'une fonction 17 une masse de carburant 18 à injecter dans le moteur pour provoquer la prochaine explosion dans le moteur
Par ailleurs, la fonction 17 permet de ne pas tenir compte du gradient 15 dans le cas ou un réservoir du véhicule, réservoir contenant le carburant, a été rempli. Dans ce cas une information 19 notée « Reset » devient active et la fonction 17 remplace le gradient 15 par une valeur donnée 20 qui n'est plus fonction de l'estimation 16. La valeur donnée 20 peut être figée au moment de la construction du véhicule.
La valeur donnée est par exemple égale à une moyenne des deux données 12 et 13. Plus précisément, les deux données 12 et 13 sont additionnées au moyen d'un premier opérateur 21 dont le résultat est divisé par deux au moyen d'un second opérateur 22. Ainsi, en cas de détection d'un remplissage du réservoir de carburant, l'information 19 est activée et la fonction 17 ne détermine plus la masse de carburant 18 à partir du gradient 15 mais à partir de la moyenne des données 12 et 13, autrement dit, à partir de données représentatives d'un carburant ayant une capacité à se vaporiser moyenne entre un carburant HPVR et BPVR.
La figure 2 représente plus en détail et sous forme d'algorithme, l'activation de l'information 19 notée « Reset » ainsi qu'une stratégie de secours au cas où un démarrage du moteur échouerait après remplacement du gradient 15 par la valeur donnée 20.
Au début de l'algorithme, l'information 19 est inactive. A partir de cet état de l'information 19, notée « Reset = 0 » au cadre 30, on surveille un éventuel remplissage du réservoir. Tant qu'un remplissage n'est pas détecté, on conserve l'information 19 à l'état inactif. Cette condition est représentée par un test 31 qui reboucle sur le cadre 30 tant que la détection de remplissage n'est pas faite. Le véhicule est généralement équipé d'une sonde mesurant le niveau de carburant dans le réservoir. On peut utiliser cette sonde pour détecter le remplissage du réservoir.
La détection intervient par exemple lorsqu'une variation instantanée de niveau du réservoir dépasse un seuil positif prédéfini. Après la détection du remplissage on active l'information 19 au cadre 32 pour remplacer le gradient 15 par la donnée 20 au moyen de la fonction 17. L'activation de l'information 19 est notée « Reset = 1 » au cadre 32. Lors du prochain démarrage du moteur, représenté au cadre 33, la détermination de la masse de carburant à injecter utilise maintenant la donnée 20 en remplacement du gradient 15. Lors du démarrage 33, il est possible d'estimer une nouvelle valeur de capacité à se vaporiser du carburant présent dans le réservoir après remplissage de celui-ci et revenir à l'état inactif de l'information 19 au cadre 30.
On diffère l'activation de l'information 19 tant que le carburant situé entre le réservoir et le moteur n'a pas été entièrement consommé par le moteur. En effet, le carburant présent dans les canalisations et la pompe à carburant situées entre le réservoir et le moteur ne se mélange pas au carburant ajouté lors du remplissage et la dernière estimation 16 de la capacité à se vaporiser du carburant reste toujours valable pour le carburant situé entre le réservoir et le moteur.
Ce décalage entre la détection du remplissage du réservoir et l'activation de l'information 19 effectuée au cadre 32 est par exemple réalisé en sommant tous les volumes de carburant injectés dans le moteur après détection du remplissage. Cette sommation est représentée au cadre 34. Lorsque que le résultat de cette sommation atteint un volume calibré, on autorise l'opération d'activation de l'information 19. Le volume calibré peut être défini lors de la construction du véhicule et correspond au carburant pas encore consommé par le moteur et ne subissant pas de mélange avec du carburant ajouté dans le réservoir lors de l'opération de remplissage. Un test comparant le résultat de la sommation au volume calibré est représenté au cadre 35.
On peut prévoir une stratégie de secours au cas où un démarrage du moteur échouerait après utilisation de la donnée 20 pour la détermination de la masse de carburant à injecter lors de ce démarrage. Cette stratégie de secours débute par une surveillance de la réussite du démarrage 33. Cette surveillance peut être réalisée par un test 36 vérifiant si une ou plusieurs explosions sont intervenues dans un cylindre du moteur dans une durée prédéfinie débutant à l'initialisation du démarrage 33.
La durée prédéfinie peut être exprimée en nombre de PMH. Si le démarrage 33 a réussi, on revient à l'état inactif de l'information 19 au cadre 30. Si au contraire, le démarrage a échoué, on modifie au cadre 37 une nouvelle fois la valeur de PVR à prendre en compte par la fonction 17 pour déterminer une masse de carburant 18 à injecter. Par exemple, on applique la donnée 12 représentative d'un carburant BPVR, ce qui permet d'augmenter la richesse du mélange air-carburant et ainsi de réduire le risque d'absence de démarrage. Après l'application de cette nouvelle valeur de PVR, on effectue à nouveau un démarrage 38 avant de revenir à l'état inactif de l'information 19 au cadre 30. Pendant le démarrage 38, on estime une nouvelle valeur de capacité à se vaporiser du carburant présent dans le réservoir après remplissage de celui-ci. Cette nouvelle estimation sera prise en compte par la fonction 17 au travers de la fonction 14.
Par exemple, à partir d'un carburant HPVR, initialement présent dans le réservoir, on remplit le réservoir avec du carburant BPVR. Dans ce cas, le démarrage suivant la détection de remplissage du réservoir et utilisation du carburant situé entre le réservoir et le moteur utilisera une valeur moyenne de PVR pour déterminer la masse de carburant à injecter et en cas d'échec, une valeur basse de PVR. Cette stratégie permet de limiter l'émission de polluants et d'abaisser progressivement la valeur de PVR prise en compte.
Il est possible d'effectuer les opérations de test de démarrage 36 et de modification de la valeur de PVR 37 pendant le démarrage 33, s'il se prolonge sans explosion au-delà d'une durée prédéfinie qui peut être exprimée en nombre de PMH. Ainsi, l'utilisateur du véhicule peut ne voir qu'une seule opération de démarrage regroupant les opérations réalisées aux cadres 33, 36, 37 et 38.

Claims

Procédé de démarrage d'un moteur à combustion interne utilisant du carburant stocké dans un réservoir, comportant une estimation de la quantité de carburant présent dans le réservoir, une estimation d'une capacité à se vaporiser du carburant (PVR), et une adaptation de la quantité de carburant à injecter dans un cylindre du moteur, lors du démarrage du moteur en fonction de la capacité estimée à se vaporiser du carburant (16), caractérisé par le remplacement de la valeur estimée de capacité à se vaporiser du carburant (15) par une valeur donnée (20) lors d'un démarrage suivant un appoint de carburant dans le réservoir détecté suite à l'estimation de la quantité de carburant présent dans le réservoir ladite valeur donnée étant utilisée après un certain délai, et en ce que pendant ce délai, on utilise la capacité à se vaporiser du carburant estimée avant l'appoint de carburant.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce délai correspond à la période de consommation du carburant présent dans les canalisations entre le réservoir et le moteur.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce délai correspond à un certain nombre de tours du vilebrequin du moteur.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la capacité à se vaporiser du carburant peut varier entre deux valeurs extrêmes (BPVR, HPVR) et en ce que la valeur donnée (20) est une moyenne des deux valeurs extrêmes (BPVR, HPVR).
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur donnée (20) est fonction d'une température (Teau) du moteur.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que si après avoir remplacé la valeur estimée de capacité à se vaporiser du carburant (15) par la valeur donnée (20), le démarrage suivant (33) échoue, on remplace (37) la valeur estimée par une valeur représentative d'un carburant à basse capacité à se vaporiser (BPVR).
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur donnée (20) est fixée.
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il n'est mis en oeuvre que si l'appoint de carburant a dépassé un volume déterminé.
Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes au démarrage d'un véhicule automobile.