EP2679789A1 - Procédé d'arrêt d'un moteur à combustion interne hybride pneumatique - Google Patents

Procédé d'arrêt d'un moteur à combustion interne hybride pneumatique Download PDF

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EP2679789A1
EP2679789A1 EP13169228.7A EP13169228A EP2679789A1 EP 2679789 A1 EP2679789 A1 EP 2679789A1 EP 13169228 A EP13169228 A EP 13169228A EP 2679789 A1 EP2679789 A1 EP 2679789A1
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    • F02N9/00—Starting of engines by supplying auxiliary pressure fluid to their working chambers
    • F02N9/04—Starting of engines by supplying auxiliary pressure fluid to their working chambers the pressure fluid being generated otherwise, e.g. by compressing air

Definitions

  • the invention relates to a method of stopping a combustion engine.
  • the position of the pistons of a combustion engine at a standstill has a significant influence on the quality of the next restart of this engine. It is particularly difficult to manage the stopping position of the pistons of an engine.
  • the invention aims to solve one or more of these disadvantages in the case where the combustion engine is associated with a gas tank under pressure.
  • the invention relates to a method of stopping an internal combustion engine comprising at least one combustion chamber in which is mounted a piston, the engine being associated with a pressurized gas tank with which it can be put into operation. communication, characterized in that the stop position taken by the piston once the shutdown process is completed results from the sending of gas from the tank into the combustion chamber.
  • the stopping method comprises a stopping phase of the engine following which the engine is stopped, and a correction phase during which pressurized gas is sent into the chamber. when the engine is stopped and disengaged.
  • the stopping method comprises a stopping phase of the engine following which the engine is stopped, pressurized gas being sent into the combustion chamber, during the staging phase. when stopped, when the piston is in the compression phase.
  • the gas is introduced into the combustion chamber before stopping the piston in order to slow it down and immobilize it at the right position.
  • the stop position is determined by a control system so as to facilitate a next start.
  • the introduction of the gas into the combustion chamber is achieved by the opening of a valve connected to the gas tank.
  • the figure 1 represents a motor unit 1 of a motor vehicle, the engine group 1 comprising an internal combustion engine 2 provided with at least one combustion chamber 3 (here, four combustion chambers).
  • each combustion chamber 3 is slidably mounted a piston whose movement provides the energy produced by the engine 2.
  • Each combustion chamber 3 is associated with a fuel injection device and valves allowing in particular the introduction of the air and the exhaust of combustion gases resulting from the combustion of a mixture of air and fuel.
  • the engine group 1 comprises an air intake line 4 which allows air to supply the various combustion chambers via intake valves 5.
  • each combustion chamber 3 comprises two intake valves 5.
  • the engine group 1 also comprises an exhaust line 6 which allows the evacuation of combustion gases from the various combustion chambers 3 via exhaust valve 7.
  • each combustion chamber 3 comprises a combustion valve 3. exhaust 6.
  • the motor unit further comprises a pressurized gas tank 8 which is connected to the engine via a pneumatic hybridization duct 9, pneumatic hybridization valves 10 allowing a selective communication of each combustion chamber. 3 with the tank 8 via the pneumatic hybridization duct 9.
  • each combustion chamber 3 comprises a pneumatic hybridization valve 10.
  • the pressurized gas contained in the tank 8 is sent or no, according to the vehicle life situations, in one or more combustion chambers 3 synchronously with the cycle of the engine 2, in order to increase the thrust exerted on the piston or to improve the mixture of air and fuel .
  • the pressurized gas tank 8 is supplied by one or more combustion chambers 3 during their respective compression phases, advantageously when no fuel is introduced into the chambers in order to minimize the energy losses caused by filling the tank 8. this fact, the gas contained in the tank is mainly composed of air.
  • the opening of the pneumatic hybridization valve 10 can be carried out at different engine cycle times (in the compression phase for filling the tank 8 and for improving the mixture of air and fuel by the introduction of gas under pressure, post combustion combustion phase for the use of pressurized gas as additional mechanical force exerted on the piston).
  • the movement control device of the pneumatic hybridization valve 10 is configured to force the holding in the closed position of the corresponding pneumatic hybridization valve when the life situation of the vehicle does not correspond to a situation of placing the tank in communication with one another.
  • a combustion chamber could include two: one opening in the intake phases, the other in the phases each of which is controlled by a control device that can force them into the closed position.
  • the gases contained in the tank 8 are sent into at least one of the combustion chambers 3 so as to position the corresponding piston in a final stop position, that is to say the position resulting from the combination of the effect due to the stopping of the engine following the initialization of a method of stopping the engine and the effect due to the pressure exerted by the gas on the piston following the sending of this gas from the tank 8 also following the initialization of the method of stopping the engine 2.
  • the stop position taken by the piston once the shutdown process is completed results from the sending of gas from the tank 8 in the combustion chamber 3.
  • the movement control device of the pneumatic hybridization valve 8 drives the pneumatic hybridization valve into its open position once the motor 2 shutdown process is initialized.
  • the final stopping position of the piston is determined by a control system so as to facilitate and optimize the next start of the engine 2. It is thus possible to restart the engine 2 better in terms of time (particularly useful for reboots the "stop and start” type) and energy cost (better compression and better combustion).
  • the invention is usable for any type of restart, both for a restart with fuel injection ("thermal” mode) and for a restart without fuel injection (“air” mode).
  • the method of stopping the engine 2 comprises a stopping phase of the engine following which the engine is stopped and the piston is in a temporary stopping position, followed by a phase correction of the position of the piston during which the pressurized gas is sent into the combustion chamber 3 once the engine 2 stopped and disengaged. The gas thus moves the piston from its temporary stop position to its final stop position.
  • the method of the engine 2 comprises a stopping phase of the engine following which the engine is stopped and the piston is in its final stop position, the pressurized gas being sent to the engine. combustion chamber during this shutdown phase when the piston is in the compression phase (that is, when the piston approaches the valves). As a result, the gas counteracts the movement of the piston.
  • the amount of air is determined according to the mechanical work to be provided on the piston to immobilize it in its final stop position.
  • the combustion chamber 3 in which the compressed air is introduced depends on the position and the movement of the corresponding piston, the action on a piston provoking, whatever the effect, on the movement of all the pistons of the engine 2.

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'arrêt d'un moteur à combustion interne (2) comprenant au moins une chambre à combustion (3) dans laquelle est monté mobile un piston, le moteur (2) étant associé à un réservoir à gaz sous pression (8) avec lequel il peut être mis en communication. Selon l'invention, la position d'arrêt prise par le piston une fois le procédé d'arrêt terminé résulte de l'envoi de gaz provenant du réservoir (8) dans la chambre à combustion (3).

Description

  • L'invention concerne un procédé d'arrêt d'un moteur à combustion.
  • La position des pistons d'un moteur à combustion à l'arrêt a une influence non négligeable sur la qualité du prochain redémarrage de ce moteur. Il est particulièrement délicat de gérer la position d'arrêt des pistons d'un moteur.
  • Une solution actuellement utilisée est de fermer l'admission d'air du moteur une fois le procédé d'arrêt initialisé afin d'étouffer le moteur. Cependant, la justesse de la position d'arrêt définitive du piston par rapport à sa position idéale est difficile à obtenir, les pistons étant définitivement immobiles une fois le moteur arrêté.
  • L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients dans le cas où le moteur à combustion est associé à un réservoir de gaz sous pression.
  • L'invention porte sur un procédé d'arrêt d'un moteur à combustion interne comprenant au moins une chambre à combustion dans laquelle est monté mobile un piston, le moteur étant associé à un réservoir à gaz sous pression avec lequel il peut être mis en communication, caractérisé en ce que la position d'arrêt prise par le piston une fois le procédé d'arrêt terminé résulte de l'envoi de gaz provenant du réservoir dans la chambre à combustion.
  • De ce fait, il est possible, sans apporter de modification significative au groupe moteur à hybridation pneumatique, d'avoir un système permettant un positionnement précis des pistons du moteur une fois ce dernier arrêté. Les seules modifications à apporter concernent le système de contrôle commande du moteur.
  • Selon un premier mode de réalisation, le procédé d'arrêt comprend une phase de mise à l'arrêt du moteur à la suite de laquelle le moteur est arrêté, et une phase de correction lors de laquelle du gaz sous pression est envoyé dans la chambre de combustion une fois le moteur arrêté et débrayé.
  • Selon ce mode, l'arrêt naturel du moteur est suivi par un déplacement correctif de la position du piston par l'introduction de gaz dans la chambre de combustion correspondante.
  • Selon un second mode de réalisation, le procédé d'arrêt comprend une phase de mise à l'arrêt du moteur à la suite de laquelle le moteur est arrêté, du gaz sous pression étant envoyé dans la chambre de combustion, pendant la phase de mise à l'arrêt, quand le piston est en phase de compression.
  • Selon ce mode, le gaz est introduit dans la chambre de combustion avant l'arrêt du piston afin de le ralentir et de l'immobiliser à la bonne position.
  • Selon un troisième mode de réalisation, la position d'arrêt est déterminée par un système de contrôle commande de façon à faciliter un prochain démarrage.
  • Selon un quatrième mode de réalisation, l'introduction du gaz dans la chambre de combustion est réalisée par l'ouverture d'une soupape reliée au réservoir à gaz.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 illustre un bloc moteur comprenant un réservoir de gaz sous pression 8 au quel peut être appliqué un procédé d'arrêt du moteur conforme à la présente invention.
  • La figure 1 représente un groupe moteur 1 d'un véhicule automobile, le groupe moteur 1 comprenant un moteur 2 à combustion interne muni d'au moins une chambre de combustion 3 (ici, de quatre chambres de combustion). Dans chaque chambre de combustion 3 est monté coulissant un piston dont le mouvement fourni l'énergie produite par le moteur 2. A chaque chambre de combustion 3 sont associés un dispositif d'injection de carburant et des soupapes permettant notamment l'introduction de l'air et l'échappement des gaz de combustion résultant de la combustion d'un mélange d'air et de carburant.
  • Le groupe moteur 1 comprend une ligne d'admission d'air 4 qui permet d'alimenter en air les différentes chambres de combustion par l'intermédiaire de soupapes d'admission 5. Ici, chaque chambre de combustion 3 comprend deux soupapes d'admission 5.
  • Le groupe moteur 1 comprend également une ligne d'échappement 6 qui permet l'évacuation des gaz de combustion hors des différentes chambres de combustion 3 par l'intermédiaire de soupape d'échappement 7. Ici, chaque chambre de combustion 3 comprend une soupape d'échappement 6.
  • Le groupe moteur comprend de plus un réservoir de gaz sous pression 8 qui est relié au moteur par l'intermédiaire d'une conduite d'hybridation pneumatique 9, des soupapes d'hybridation pneumatique 10 permettant une mise en communication sélective de chaque chambre de combustion 3 avec le réservoir 8 par l'intermédiaire de la conduite d'hybridation pneumatique 9. Ici, chaque chambre de combustion 3 comprend une soupape d'hybridation pneumatique 10.
  • De façon classique pour une hybridation pneumatique d'un moteur à combustion, le gaz sous pression contenu dans le réservoir 8 est envoyé ou non, selon les situations de vie du véhicule, dans une ou plusieurs chambres de combustion 3 de façon synchronisée avec le cycle du moteur 2, afin d'augmenter la poussée exercée sur le piston ou d'améliorer le mélange d'air et de carburant. Le réservoir de gaz sous pression 8 est alimenté par une ou plusieurs chambres de combustion 3 pendant leurs phases de compression respectives, avantageusement quand aucun carburant n'est introduit dans les chambres afin de minimiser les pertes énergétiques causées par le remplissage du réservoir 8. De ce fait, le gaz contenu dans le réservoir est principalement composé d'air.
  • Ainsi, l'ouverture d'une la soupape d'hybridation pneumatique 10 peut être réalisée à différents temps du cycle du moteur (en phase de compression pour le remplissage du réservoir 8 et pour l'amélioration du mélange d'air et de carburant par l'introduction de gaz sous pression, en phase de détente post combustion pour l'utilisation du gaz sous pression comme force mécanique supplémentaire exercée sur le piston). Le dispositif de commande du mouvement de la soupape d'hybridation pneumatique 10 est configuré pour forcer le maintien en position fermée de la soupape d'hybridation pneumatique correspondante quand la situation de vie du véhicule ne correspondent pas à une situation de mise en communication du réservoir 8 avec le moteur 2. Au lieu de n'avoir qu'une seule soupape d'hybridation pneumatique, une chambre de combustion pourrait en comprendre deux : l'une s'ouvrant dans les phases d'admission, l'autre dans les phases de détente, chacune étant commandée par un dispositif de commande pouvant les forcer en position fermée.
  • Conformément à l'invention, les gaz contenus dans le réservoir 8 sont envoyés dans au moins l'une des chambres de combustion 3 de façon à positionner le piston correspondant dans une position d'arrêt définitive, c'est-à-dire la position d'arrêt résultant de la combinaison de l'effet dû à l'arrêt du moteur suite à l'initialisation d'un procédé d'arrêt du moteur et de l'effet dû à la pression exercée par le gaz sur le piston suite à l'envoi de ce gaz du réservoir 8 également suite à l'initialisation du procédé d'arrêt du moteur 2. La position d'arrêt prise par le piston une fois le procédé d'arrêt terminé résulte de l'envoi de gaz provenant du réservoir 8 dans la chambre à combustion 3.
  • Ainsi, conformément à l'invention, le dispositif de commande du mouvement de la soupape d'hybridation pneumatique 8 entraîne la soupape d'hybridation pneumatique dans sa position ouverte une fois le procédé d'arrêt du moteur 2 initialisé.
  • De préférence, la position d'arrêt définitive du piston est déterminée par un système de contrôle commande de façon à faciliter et optimiser le prochain démarrage du moteur 2. Il est ainsi possible de redémarrer au mieux le moteur 2 en terme de temps (particulièrement utile pour les redémarrages du type « stop and start ») et de coût énergétique (meilleure compression et meilleure combustion). L'invention est utilisable pour tout type de redémarrage, aussi bien pour un redémarrage avec injection du carburant (mode « thermique ») que pour un redémarrage sans injection de carburant (mode « air »).
  • Selon une première variante, le procédé d'arrêt du moteur 2 comprend une phase de mise à l'arrêt du moteur à la suite de laquelle le moteur est arrêté et le piston est dans une position d'arrêt temporaire, suivie d'une phase de correction de la position du piston lors de laquelle le gaz sous pression est envoyé dans la chambre de combustion 3 une fois le moteur 2 arrêté et débrayé. Le gaz vient ainsi déplacer le piston de sa position d'arrêt temporaire à sa position d'arrêt définitive.
  • Selon une seconde variante, le procédé du moteur 2 comprend une phase de mise à l'arrêt du moteur à la suite de laquelle le moteur est arrêté et le piston est dans sa position d'arrêt définitive, le gaz sous pression étant envoyé dans la chambre de combustion pendant cette phase de mise à l'arrêt quand le piston est en phase de compression (c'est-à-dire, quand le piston se rapproche des soupapes). De ce fait, le gaz vient contrecarrer le mouvement du piston.
  • Il est également possible de combiner les deux variantes : dans un premier temps contrecarrer le mouvement du piston puis, dans un second temps et si nécessaire, corriger la position du piston.
  • La quantité d'air est déterminée en fonction du travail mécanique à fournir sur le piston pour l'immobiliser dans sa position d'arrêt définitive.
  • Dans le cas d'un moteur 2 multicylindre, la chambre de combustion 3 dans laquelle est introduit l'air comprimé dépend de la position et du mouvement du piston correspondant, l'action sur un piston provoquant, quoi qu'il en soit un effet sur le mouvement de tous les pistons du moteur 2.

Claims (5)

  1. Procédé d'arrêt d'un moteur à combustion interne (2) comprenant au moins une chambre à combustion (3) dans laquelle est monté mobile un piston, le moteur (2) étant associé à un réservoir à gaz sous pression (8) avec lequel il peut être mis en communication, caractérisé en ce que la position d'arrêt prise par le piston une fois le procédé d'arrêt terminé résulte de l'envoi de gaz provenant du réservoir (8) dans la chambre à combustion (3).
  2. Procédé d'arrêt d'un moteur (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé d'arrêt comprend une phase de mise à l'arrêt du moteur (2) à la suite de laquelle le moteur (2) est arrêté, et une phase de correction lors de laquelle du gaz sous pression est envoyé dans la chambre de combustion (3) une fois le moteur (2) arrêté et débrayé.
  3. Procédé d'arrêt d'un moteur (2) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le procédé d'arrêt comprend une phase de mise à l'arrêt du moteur (2) à la suite de laquelle le moteur (2) est arrêté, du gaz sous pression étant envoyé dans la chambre de combustion (3), pendant la phase de mise à l'arrêt, quand le piston est en phase de compression.
  4. Procédé d'arrêt d'un moteur (2) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la position d'arrêt est déterminée par un système de contrôle commande de façon à faciliter un prochain démarrage.
  5. Procédé d'arrêt d'un moteur (2) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'introduction du gaz dans la chambre de combustion est réalisée par l'ouverture d'une soupape (10) reliée au réservoir à gaz (8).
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