FR2822196A1 - Procede de demarrage sans demarreur d'un moteur a combustion interne a plusieurs cylindres - Google Patents
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Abstract
Procédé de démarrage sans démarreur d'un moteur à combustion interne (1) à injection directe à plusieurs cylindres, notamment d'un véhicule, selon lequel on détermine la position d'un piston (2) dans un cylindre (3) du moteur (1) et on injecte puis on allume immédiatement du carburant dans la chambre de combustion (4) du cylindre (3) ce dont le piston (2) se trouve en position de travail pour déclencher l'opération de démarrageAu cours de la suite de l'opération de démarrage, immédiatement après l'allumage du carburant dans le cylindre (3) en phase de travail, on injecte du carburant dans une chambre de combustion (4) d'un autre cylindre (3) dont le piston (2) est en phase d'aspiration, et on allume le carburant injecté encore en phase d'aspiration.
Description
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La présente invention concerne un procédé de démarrage sans démarreur d'un moteur à combustion interne à injection directe à plusieurs cylindres notamment d'un véhicule, selon lequel on détermine la position d'un piston dans un cylindre du moteur, et on injecte puis on allume immédiatement du carburant dans la chambre de combustion du cylindre dont le piston se trouve en position de travail pour déclencher l'opération de démarrage.
L'invention concerne en outre un élément de mémoire notamment une mémoire morte, une mémoire vive ou une mémoire flash pour un appareil de commande d'un moteur à combustion interne, notamment d'un véhicule à carburant, et l'élément de mémoire contient un programme d'ordinateur susceptible de se dérouler sur une unité de calcul notamment sur un microprocesseur.
La présente invention concerne en outre un programme d'ordinateur exécutable dans un calculateur, notamment un microprocesseur.
La présente invention concerne de plus un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres et injection en ligne notamment destiné à un véhicule automobile. Le moteur comporte des moyens pour déterminer la position d'un piston dans un cylindre du moteur à combustion interne, un système de dosage de carburant pour injecter du carburant dans une chambre de combustion du cylindre respectif, et des moyens d'allumage pour allumer le carburant injecté dans le cylindre, directement après l'injection. Cela déclenche l'opération de démarrage.
L'invention concerne également un appareil de commande pour un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres et injection directe notamment destiné à un véhicule automobile. Le moteur à combustion interne comporte des moyens pour déterminer la position d'un piston dans un cylindre du moteur, un système de dosage de carburant pour injecter le carburant dans une chambre de combustion d'un cylindre et les moyens d'allumage pour allumer le carburant injecté dans les cylindres à un instant prédéterminé. L'appareil de commande agit sur des moyens qui déterminent la position d'un piston, le système de dosage de carburant et les moyens d'allumage pour déclencher l'opération de démarrage de façon que le système de dosage de carburant injecte du carburant dans la chambre de combustion du cylindre dont le piston est en phase active et les moyens d'allumage allument le carburant injecté dans les cylindres, immédiatement après l'injection.
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Etat de la technique
Selon le document DE 197 42 969 Al on connaît un procédé de démarrage d'un moteur à combustion interne à injection directe et plusieurs cylindres. Dans ce document, pour établir momentanément, rapidement, l'ordre d'allumage du moteur à combustion interne, on branche en parallèle les temps de fonctionnement que l'on supprime par une commande appropriée de soupape. Pour cela, le moteur à combustion interne dispose (dans la mesure où la marche à vide de la soupape le permet) une soupape d'admission et une soupape d'échappement qui se commandent librement.
Selon le document DE 197 42 969 Al on connaît un procédé de démarrage d'un moteur à combustion interne à injection directe et plusieurs cylindres. Dans ce document, pour établir momentanément, rapidement, l'ordre d'allumage du moteur à combustion interne, on branche en parallèle les temps de fonctionnement que l'on supprime par une commande appropriée de soupape. Pour cela, le moteur à combustion interne dispose (dans la mesure où la marche à vide de la soupape le permet) une soupape d'admission et une soupape d'échappement qui se commandent librement.
Pendant au moins une rotation du vilebrequin du moteur à combustion interne on ouvre les soupapes d'admission des cylindres dont les pistons se trouvent en même temps au point mort haut. Après cette course d'aspiration et de compression on allume en même temps le carburant comprimé dans les chambres de combustion de ces cylindres. Ainsi deux cylindres travaillent en parallèle en phase de travail. A la suite de cette course de travail, on expulse les gaz de combustion par l'ouverture simultanée des soupapes d'échappement des cylindres. Dans le cas du procédé connu, l'opération de démarrage est assurée non par la combustion dans les cylindres mais par un démarreur à moteur électrique prévu initialement. Ceci conduit à une course d'aspiration et/ou de compression avant le premier allumage.
Le procédé de démarrage sans démarreur d'un moteur à combustion interne du type défini ci-dessus est par exemple connu selon le document DE 100 20 104. Le procédé décrit dans ce document n'effectue pas de course d'aspiration ou de compression avant le premier allumage ; l'opération de démarrage est plutôt déclenchée seule par l'allumage. Cet avantage d'un démarrage direct d'un moteur à combustion interne est qu'en particulier on peut supprimer l'entraînement par moteur électrique du démarreur ou l'exécution d'une course d'aspiration et/ou d'une course de compression avant le premier allumage. L'absence de course de compression avant le premier allumage supprime un mécanisme toutefois intéressant pour préparer le mélange carburant/air contenu dans la chambre de combustion.
La présente invention a ainsi pour but dans un moteur à combustion interne à injection directe à plusieurs cylindres et démarrage direct sans démarreur, d'améliorer la préparation du mélange au début de l'opération de démarrage.
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A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'au cours de la suite de l'opération de dé- marrage, immédiatement après l'allumage du carburant dans le cylindre qui est en phase de travail, on injecte du carburant dans une chambre de combustion d'un autre cylindre dont le piston est en phase d'aspiration et on allume le carburant injecté encore en phase d'aspiration.
Avantages de l'invention
Le procédé selon l'invention convient pour le démarrage sans démarreur d'un moteur à combustion interne à injection directe ayant au moins deux cylindres. Avant le début du procédé on détermine la position de l'angle de rotation du vilebrequin du moteur à combustion interne c'est-à-dire la position des pistons dans les cylindres du moteur.
Le procédé selon l'invention convient pour le démarrage sans démarreur d'un moteur à combustion interne à injection directe ayant au moins deux cylindres. Avant le début du procédé on détermine la position de l'angle de rotation du vilebrequin du moteur à combustion interne c'est-à-dire la position des pistons dans les cylindres du moteur.
Dans le cas d'un moteur à combustion interne à quatre ou plus de quatre cylindres, on est sûr que le piston d'au moins l'un des cylindres soit en phase de travail. Si dans un moteur à combustion interne moins de quatre cylindres aucun piston d'un cylindre n'est en phase de travail, on met les soupapes d'admission et d'échappement du cylindre qui est en phase d'aspiration, dans une position qui correspond à la phase de travail c'est- à-dire que l'on ferme les soupapes d'admission et d'échappement.
Pour actionner librement les soupapes d'admission et d'échappement on les commande par une commande sans arbre à cames.
Cela permet de commander de manière séparée chaque soupape d'admission et d'échappement par rapport aux autres soupapes et indépendamment de la position de l'arbre à cames. Pour une commande sans arbre à cames, les soupapes d'admission et/ou d'admission sont équipées soit séparément soit de manière groupée avec un organe d'actionnement.
L'organe d'actionnement peut être un organe hydraulique, piézoélectrique, électromagnétique ou tout autre organe d'actionnement. Selon l'état de la technique on connaît un grand nombre de commandes sans arbre à cames pour les soupapes d'admission et d'échappement utilisables en combinaison avec la présente invention.
En variante, les soupapes d'admission et d'échappement comportent par exemple un actionneur d'arbre à cames variable pour le côté d'admission et une course de soupape variable, pour les soupapes d'admission et d'échappement. Cela permet d'actionner l'arbre à cames d'admission pour que les soupapes d'admission ne soient ouvertes que brièvement au début de la phase d'admission et peuvent ainsi être mises dans une position correspondant à la phase active. On peut ainsi régler
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une fermeture anticipée du côté de l'admission.
On injecte du carburant dans la chambre de combustion du cylindre qui est en phase active et on allume le carburant immédiatement ensuite ce qui communique un premier mouvement de rotation au moteur à combustion interne. L'opération de démarrage est ainsi déclenchée. Au cours de la suite de l'opération de démarrage, immédiatement après l'allumage du mélange carburant/air du cylindre en phase de travail, on injecte du carburant dans la chambre de combustion d'un autre cylindre dont le piston est en phase d'aspiration. Pour la suite de l'accélération du mouvement de rotation du moteur à combustion interne on allume le carburant injecté dans la chambre de combustion de cet autre cylindre encore en phase d'admission.
Par l'injection de carburant dans la chambre de combustion d'un cylindre en phase d'admission, avant la seconde combustion, on influence de manière positive la préparation du mélange pour la seconde combustion. Au début de la phase d'aspiration d'un cylindre, la soupape d'admission du cylindre est ouverte pour permettre l'aspiration d'air dans la chambre de combustion du cylindre. En aspirant de l'air par la soupape d'admission on crée des turbulences dans la chambre de combustion du cylindre qui après la fermeture de la soupape d'admission subsistent encore pendant une courte période. Le carburant à injecter dans la chambre de combustion pour le second allumage est injecté dans cette circulation turbulente ce qui donne un mélange particulièrement homogène de carburant et d'air dans la chambre de combustion. Une injection de carburant avant le second allumage se fait dans une certaine mesure en mode homogène. La soupape d'admission du cylindre qui est en phase d'aspiration peut être fermée directement avant, pendant mais aussi seulement après l'injection de carburant. Le procédé selon l'invention s'applique également à des moteurs à combustion interne dont chaque cylindre est équipé de plusieurs soupapes d'admission et/ou d'échappement. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention il suffit qu'au moins l'une des soupapes d'admission ou d'échappement soit commandée de manière appropriée.
La répartition homogène du mélange carburant/air dans la chambre de combustion du second cylindre permet après un allumage du mélange carburant/air, d'assurer une combustion particulièrement bonne de sorte que la seconde combustion permet de transmettre un couple particulièrement élevé au vilebrequin du moteur à combustion interne. On a
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constaté que pour un démarrage sans démarreur, la première combustion sert principalement à communiquer un premier mouvement de rotation au vilebrequin. Toutefois en particulier la seconde combustion est décisive pour la réussite ou l'échec d'un démarrage sans démarreur. Selon le procédé de l'invention, précisément cette seconde combustion peut être améliorée de manière significative pour garantir le démarrage sans démarreur d'un moteur à combustion interne.
Selon un développement avantageux de l'invention, on maintient ouverte une soupape d'admission de l'autre cylindre qui se trouve en phase d'aspiration, pendant l'injection de carburant et ce n'est que juste avant l'allumage du carburant que l'on la ferme. De cette manière l'écoulement turbulent dans la chambre de combustion de l'autre cylindre reste pleinement conservé pendant l'injection du carburant. On arrive ainsi à une répartition particulièrement homogène du mélange carburant/air dans la chambre de combustion et ensuite une combustion complète.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention au cours de la suite du procédé du démarrage, on injecte du carburant dans les chambres de combustion des cylindres qui se trouvent soit en phase d'aspiration soit dans une phase de compression et on allume le carburant comprimé dans les chambres de combustion. Le mélange carburant/air est allumé vers la fin de la phase de compression juste avant d'atteindre le point mort haut ou juste après le dépassement de celui-ci.
De cette manière pour terminer le démarrage on forme une troisième combustion et d'autres combustions qui poursuivent l'opération de démarrage du moteur à combustion interne, initiée de manière décisive par la seconde combustion. La condition pour l'injection du carburant pendant la phase de compression est que le carburant soit à une pression suffisamment élevée dans le système de dosage de carburant du moteur à combustion interne. On obtient une pression d'injection suffisamment élevée à l'aide d'une pompe à haute pression entraînée indépendamment du moteur à combustion interne par exemple par un moyen électrique.
De façon avantageuse on dose la masse de carburant à injecter au début de l'opération de démarrage dans la chambre de combustion du cylindre en phase de travail pour avoir un excédent d'oxygène après la première combustion. Du fait de la mise en parallèle de la phase de travail au début de l'opération de démarrage, le cylindre qui se
trouvait en phase de démarrage au début de l'opération de démarrage commute directement en phase de compression. Avant la phase de compression on
trouvait en phase de démarrage au début de l'opération de démarrage commute directement en phase de compression. Avant la phase de compression on
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ne peut avoir de changement de charge. Du fait de l'excédent d'oxygène pendant la première combustion, la chambre de combustion du cylindre après la première combustion contient encore de l'oxygène qui forme un mélange carburant/air susceptible d'être allumé en combinaison avec le carburant injecté pendant la phase de compression. Le fort excédent d'oxygène pour la première combustion peut s'obtenir par exemple par une charge stratifiée.
De manière préférentielle après un premier mouvement de rotation du moteur à combustion interne, par l'allumage et la combustion du carburant injecté dans la chambre de combustion du cylindre en phase de travail, avant d'atteindre le point mort bas (UT), on ouvre tout d'abord une soupape d'échappement du cylindre puis avant d'atteindre le point mort bas (UT) on ferme la soupape d'échappement et on ouvre la soupape d'admission. Cela permet même avant le début de la compression suivante à l'oxygène de pénétrer dans le cylindre améliorant de manière significative la combustion du mélange carburant/air.
Selon un autre mode de réalisation préférentiel de l'invention pendant l'opération de démarrage on injecte le carburant dans les chambres de combustion des cylindres avec une pression fournie par la pompe de pré alimentation du moteur à combustion interne. La pression engendrée par la pompe de préalimentation en forme de pompe électrique de carburant est appelée pression de rampe. Dans les moteurs à combustion interne ayant une pompe à haute pression entraînée en fonction du moteur à combustion interne, par exemple par son arbre à cames, il faut que pendant le démarrage sans démarreur le carburant soit injecté à la pression de la rampe.
En variante selon un autre mode de réalisation préférentiel de l'invention pendant l'opération de démarrage on injecte le carburant dans une chambre de combustion des cylindres avec une pression d'injection (p-r) générée par une pompe à haute pression du moteur à combustion interne. Cela permet d'injecter du carburant sans difficulté pendant la phase de compression du moteur à combustion interne dans la chambre de combustion du cylindre. La pression d'injection est formée indépendamment du moteur à combustion interne par exemple par une pompe à haute pression à entraînement électrique.
Il est particulièrement avantageux de réaliser le procédé selon l'invention avec un élément de mémoire faisant partie de l'appareil de commande du moteur à combustion interne équipant un véhicule.
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L'élément de mémoire contient à cet effet un programme d'ordinateur qui peut être exécuté par un appareil de calcul notamment un microproces- seur et permet l'exécution du procédé de l'invention. Dans ce cas l'invention est réalisée par un programme d'ordinateur enregistré sur l'élément de mémoire de sorte que cet élément de mémoire avec le programme d'ordinateur représente le procédé de l'invention comme le procédé proprement dit exécuté par le programme d'ordinateur. Comme élément de mémoire on peut notamment utiliser un support de mémoire électrique par exemple une mémoire morte, une mémoire vive ou une mémoire flash.
L'invention concerne également un programme d'ordinateur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention exécutable sur un calculateur notamment sur un microprocesseur. Il est en particulier très avantageux que le programme d'ordinateur soit enregistré sur un élément de mémoire notamment dans une mémoire flash.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, partant d'un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres et à injection directe du type défini ci-dessus, au cours de la suite de l'opération de démarrage, immédiatement après l'allumage du carburant dans le cylindre qui se trouve en phase de travail, on injecte du carburant dans une chambre de combustion d'un autre cylindre dont le piston se trouve dans une phase d'aspiration, et les moyens d'allumage allument le carburant injecté encore au cours de la phase d'aspiration.
L'invention concerne un moteur à combustion interne comportant des moyens pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention.
Suivant une autre solution du problème de l'invention, partant d'un appareil de commande d'un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres et injection directe correspondant au type défini cidessus, l'appareil de commande commande les moyens pour déterminer la position d'un piston, le système de dosage de carburant et le moyen d'allumage au cours de la suite de l'opération de démarrage pour que le système de dosage de carburant, immédiatement après l'allumage du carburant du cylindre qui se trouve en phase de travail, injecte du carburant dans une chambre de combustion d'un autre cylindre dont le piston est en phase d'aspiration, et les moyens d'allumage du carburant allument le carburant injecté encore en phase d'aspiration.
Selon un autre développement avantageux de l'invention,
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l'appareil de commande comporte des moyens pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention.
Dessins
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma par bloc d'un moteur à combustion interne selon l'invention équipant un véhicule correspondant à un mode de réalisation préférentiel, - la figure 2 montre un diagramme d'un premier exemple de réalisation d'un procédé selon l'invention pour démarrer le moteur à combustion interne de la figure 1, - la figure 3 montre un ordinogramme du procédé de la figure 2.
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma par bloc d'un moteur à combustion interne selon l'invention équipant un véhicule correspondant à un mode de réalisation préférentiel, - la figure 2 montre un diagramme d'un premier exemple de réalisation d'un procédé selon l'invention pour démarrer le moteur à combustion interne de la figure 1, - la figure 3 montre un ordinogramme du procédé de la figure 2.
Description des exemples de réalisation
La figure 1 montre un moteur à combustion interne portant globalement la référence 1. Ce moteur à combustion interne 1 est équipé d'un piston 2 effectuant un mouvement alternatif dans un cylindre 3. Le cylindre 3 comporte une chambre de combustion 4 à laquelle est reliée une tubulure d'aspiration ou d'admission 6 par des soupapes d'alimentation 5 (soupape d'admission) et une tubulure d'échappement 7 (soupape d'échappement). Un injecteur 8 commandé par un signal TI est associé à la chambre de combustion 4 ainsi qu'une bougie d'allumage 9 commandée par un signal ZW. Le moteur à combustion interne 1 peut commuter entre différents modes de fonctionnement.
La figure 1 montre un moteur à combustion interne portant globalement la référence 1. Ce moteur à combustion interne 1 est équipé d'un piston 2 effectuant un mouvement alternatif dans un cylindre 3. Le cylindre 3 comporte une chambre de combustion 4 à laquelle est reliée une tubulure d'aspiration ou d'admission 6 par des soupapes d'alimentation 5 (soupape d'admission) et une tubulure d'échappement 7 (soupape d'échappement). Un injecteur 8 commandé par un signal TI est associé à la chambre de combustion 4 ainsi qu'une bougie d'allumage 9 commandée par un signal ZW. Le moteur à combustion interne 1 peut commuter entre différents modes de fonctionnement.
Dans un premier mode de fonctionnement c'est-à-dire le mode stratifié, du moteur à combustion interne 1, le carburant est injecté pendant une phase de compression produite par le piston 2 dans la chambre de combustion 4 ; cette injection se fait localement dans l'environnement immédiat de la bougie 9 et ainsi directement avant le point mort haut OT du piston 2 ou avant l'instant d'allumage. Puis à l'aide de la bougie 9 on allume le carburant pour que le piston 2 soit entraîné dans la phase active suivante par l'expansion du carburant allumé.
Selon un second mode de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 c'est-à-dire le mode homogène, le carburant est injecté par l'injecteur 8 pendant une phase d'aspiration produite par le piston 2 dans la chambre de combustion 4. L'air aspiré simultanément met en turbulence le carburant injecté qui se répartit ainsi de manière essentiellement régulière (homogène) dans la chambre de combustion 4. Puis le
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mélange carburant/air est comprimé pendant la phase de compression pour être allumé par la bougie d'allumage 9. L'expansion produite par l'explosion du carburant entraîne le piston 2.
En mode stratifié comme en mode homogène, le piston entraîné 2 met en mouvement de rotation un vilebrequin 10 qui finalement entraîne les roues du véhicule. Le vilebrequin 10 comporte un capteur de vitesse de rotation 11 qui génère un signal N dépendant du mouvement de rotation du vilebrequin 10.
Le carburant est injecté en mode stratifié et en mode homogène sous une pression élevée par l'injecteur 8 dans la chambre de combustion 4. Pour cela il est prévu une pompe électrique de carburant comme pompe de préalimentation et une pompe haute pression (la pompe de préalimentation et la pompe haute pression ne sont pas représentées) ; la pompe haute pression est entraînée par le moteur à combustion interne 1 ou par un moteur électrique. La pompe à carburant électrique est entraînée indépendamment du moteur à combustion interne 1 ; elle crée la pression dite de la rampe commune qui correspond à au moins 3 bars ; la pompe haute pression génère une haute pression de rampe commune allant jusqu'à 200 bars. Dans le cas de moteur à combustion interne à allumage non commandé, les pressions sont beaucoup plus élevées.
La masse de carburant injectée par l'injecteur 8 dans la chambre de combustion 4 en mode stratifié et en mode homogène, est commandée notamment pour avoir une consommation de carburant réduite et/ou une faible émission de matière polluante, de façon commandée et/ou régulée. Pour cela, l'appareil de commande 12 est équipé d'un microprocesseur 14 dont l'élément de mémoire notamment une mémoire flash 15 contient un programme d'ordinateur permettant d'effectuer la commande et/ou la régulation évoquée ci-dessus. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention on enregistre soit un programme d'ordinateur destiné au microprocesseur 14 dans la mémoire flash 15 ou encore on étend de manière appropriée le programme d'ordinateur existant.
L'appareil de commande 12 reçoit des signaux d'entrée représentant les paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne 1. Ces paramètres sont mesurés par des capteurs. Par exemple l'appareil de commande 12 est relié à un capteur de masse d'air installé dans la tubulure d'aspiration 6, un capteur lambda installé dans la tubulure d'échappement 7 et/ou un capteur de vitesse de rotation 11. De plus l'appareil de commande 12 est relié à un capteur de pédale
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d'accélérateur 13 fournissant un signal FP représentant la position de la pédale d'accélérateur actionnée par le conducteur. L'appareil de com- mande 12 génère des signaux de sortie à l'aide desquels on influence par des actionneurs ou des organes de réglage, le comportement du moteur à combustion interne 1 suivant la commande souhaitée et/ou la régulation.
Par exemple l'appareil de commande 12 est relié à l'injecteur 8 et à la bougie 9 ; l'appareil de commande génère les signaux TI, ZW nécessaires à la commande de l'injecteur et de la bougie.
La figure 2 montre un procédé selon l'invention pour démarrer sans démarreur un moteur à combustion interne à quatre cylindres à injection directe 1, sous la forme d'un diagramme schématique. Les différentes lignes du diagramme concernent les cylindres indiqués 3 du moteur à combustion interne 1. Les différents cylindres 3 sont caractérisés par des numéros. Les différentes colonnes du diagramme concernent les phases ou les temps dans lesquels se trouve le piston 2 du cylindre 3 associé. Chaque piston 2 peut se trouver dans une phase d'aspiration, une phase de compression, une phase de travail ou une phase de refoulement (les phases sont synonymes de temps de cycle). Les transitions entre les différentes phases sont caractérisées par le point mort haut OT du piston 2. L'axe horizontal le long des différentes phases des pistons 2 correspond à un angle de rotation du vilebrequin 10 en KW. La position du moteur à combustion interne 1 avant le démarrage c'est-à-dire la position à l'arrêt du moteur à combustion interne 1 est représentée par un trait hachuré.
Dans le procédé représenté décrit à l'aide de la figure 2, le capteur de vitesse de rotation 11 est réalisé sous la forme d'un capteur d'angle absolu. Cela signifie que le capteur de vitesse de rotation 11 transmet à tout moment notamment après l'arrêt du moteur à combustion interne 1, l'angle de rotation en degré de vilebrequin ; KW, à l'appareil de commande 12. De cette manière, avant le début de l'opération de démarrage, on peut déterminer la position du piston 2 dans les cylindres 3. En variante le vilebrequin 10 peut également être mis en rotation par un démarreur à moteur électrique pour que le capteur de vitesse de rotation 11 signale la position du piston 2.
Dans le procédé de la figure 2, lorsque le moteur à combustion interne 1 est à l'arrêt, le cylindre n 4 est en phase de travail (là où les soupapes d'admission et d'échappement 5 sont fermées ; la position du piston 2 est celle du point mort haut OT). Le cylindre 4 est le cylindre de
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démarrage. Au début de l'opération de démarrage, on injecte du carburant dans la chambre de combustion 4 du cylindre 4. Si la pompe haute pres- sion est entraînée en fonction du moteur à combustion interne 1, l'injection ne se fait que sous la pression de rampe de la pompe à carburant électrique. Dans le cas contraire, si la pompe haute pression est entraînée indépendamment du moteur à combustion interne 1, pour préparer le mélange on injecte le carburant à haute pression HD dans la chambre de combustion 4. Directement après l'injection on allume le carburant injecté ou le mélange carburant/air contenu dans la chambre de combustion 4. Cela se traduit par une première combustion qui met le vilebrequin 10 dans un premier mouvement de rotation vers l'avant.
Immédiatement après le début de la rotation, on injecte du carburant dans le cylindre n l qui est en phase d'aspiration c'est-à-dire que la soupape d'admission est ouverte et la soupape d'échappement fermée. Puis on déclenche le carburant injecté encore en phase d'aspiration ; la soupape d'admission sera directement fermée avant l'allumage. Le point de fermeture de la soupape d'admission est explicitée à la figure 2 par la ligne verticale en traits interrompus, directement avant l'allumage dans le cylindre n'l. Uallumage produit une deuxième combustion (explosion) qui accélère fortement le mouvement de rotation du vilebrequin 10. On a constaté que notamment la seconde combustion représente une partie décisive dans la réussite ou l'échec du démarrage.
Pendant la phase d'aspiration (phase d'admission) de l'air est aspiré à travers la soupape d'admission ouverte de la tubulure d'admission 6 dans la chambre de combustion 4 du cylindre 3. La vanne d'air aspiré engendre de fortes turbulences dans la chambre de combustion 4 favorisant un mélange particulièrement intense du carburant injecté et de l'air aspiré. Du fait de l'injection pendant la phase d'aspiration on obtient un mélange carburant/air particulièrement homogène dans la chambre de combustion 4 du cylindre 1 ; ce mélange sera brûlé totalement par l'explosion. Selon le procédé de l'invention, la seconde combustion transmet au vilebrequin 10 un couple particulièrement élevé ce qui permet un démarrage garanti et fiable sans démarreur du moteur à combustion interne 1.
La soupape d'admission reste de préférence ouverte pendant l'injection du carburant. Mais on peut également envisager de fermer la soupape d'admission dès avant ou pendant l'injection. Après la fermeture de la soupape d'admission, les turbulences de l'air ne s'atténuent que
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lentement de sorte que dans la phase d'aspiration même, pour une injection de carburant avec une soupape d'admission fermée, on pourra toujours garantir un mélange de qualité suffisante du carburant et de l'air.
Pendant que le cylindre n 2 est en phase d'aspiration, le cylindre n 3 qui se trouve en phase de compression, pour laquelle la sou- pape d'admission et la soupape d'échappement sont fermées, reçoit du carburant par injection et à la fin de la phase de compression ou après dépassement du point mort haut OT, on déclenche au début de la phase de travail. Les autres injections allumage et position des soupapes 5 sont représentées dans le diagramme donné à titre d'exemple pour le cylindre 4, le cylindre 2 et le cylindre 1. Ensuite on effectue les autres injections ; pendant la phase d'aspiration du cylindre 3 respectif (cylindre 2 et cylindre 1) ou pendant la phase de compression (cylindre 4). L'allumage du carburant injecté se fait vers la fin de la phase de compression, juste avant ou juste après avoir atteint le point mort haut OT.
Pour pouvoir injecter du carburant pendant la phase de compression dans la chambre de combustion 4 du cylindre n 4, il faut que le carburant à injecter soit à une pression d'injection élevée appliquée au cylindre d'injection 8. Une telle pression élevée peut par exemple se faire à
l'aide d'une pompe à haute pression entraînée indépendamment du moteur à combustion interne 1 (par exemple par un entraînement électrique). Pour pouvoir injecter du carburant dans la chambre du cylindre n 2 et du cylindre n'l pendant la phase d'aspiration, il suffit d'avoir une faible pres- sion d'injection ou la pression de rampe générée par une pompe électrique de carburant.
l'aide d'une pompe à haute pression entraînée indépendamment du moteur à combustion interne 1 (par exemple par un entraînement électrique). Pour pouvoir injecter du carburant dans la chambre du cylindre n 2 et du cylindre n'l pendant la phase d'aspiration, il suffit d'avoir une faible pres- sion d'injection ou la pression de rampe générée par une pompe électrique de carburant.
Pendant le temps de travail précédent, du fait du parallélisme des temps de travail il n'y a pas eu de changement de charge dans le cylindre n 4. Le cylindre n 4 passe ainsi directement de la phase de travail à la phase de compression, contrairement aux déviations par rapport à la succession habituelle de temps de travail. Il n'y a ni phase d'expulsion ni phase d'aspiration. Pour néanmoins obtenir un mélange carburant/air susceptible d'être allumé, on prévoit pour la première combustion, un excédent d'oxygène correspondant de façon qu'après la première combustion il subsiste encore de l'oxygène pour la suite de la combustion dans la chambre de combustion du cylindre 4. Cet excédent d'oxygène peut s'obtenir par exemple par une alimentation stratifiée.
En variante, après un premier mouvement de rotation du moteur à combustion interne du fait de l'allumage et de la combustion du
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carburant injecté dans la chambre de combustion 4 du cylindre n 4, avant d'atteindre le point mort bas UT dans le cylindre no4, on ouvre tout d'abord la soupape d'échappement 5 puis avant d'atteindre le point mort bas UT on ferme la soupape d'échappement 5 et on ouvre la soupape d'admission 5. Le point mort bas des cylindres n l et n 4 correspond au point mort haut OT des cylindres 2 et 3. De même le point mort bas UT du cylindre 2 et 3 correspond au point mort haut OT des cylindres n 1 et n 4.
Les soupapes d'admission et d'échappement 5 de la chambre de combustion 4 sont commandées par une commande sans arbre à cames. Pour cela chaque soupape d'admission et d'échappement 5 est équipée de son premier organe d'actionnement. Cela permet d'ouvrir et de fermer les soupapes 5 indépendamment et de manière libre (dans la mesure où l'entrée de la soupape le permet). De cette manière on passe d'une phase d'aspiration dans une phase de travail et inversement. De manière correspondante, le changement d'une phase de compression en une phase d'expulsion et inversement est possible. Du fait de la commande sans arbre à cames des soupapes 5 on peut mettre la soupape d'admission et/ou la soupape d'échappement 5 au début de l'opération de démarrage dans une position prédéterminée pour créer les conditions optimales de démarrage du moteur à combustion interne 1 sans utiliser de démarreur à moteur électrique.
Pour diminuer la résistance à la compression au cours de l'opération de démarrage selon l'invention, on peut raccourcir chaque phase de compression à parcourir par une fermeture retardée ou anticipée des soupapes d'admission 5 correspondantes ; ces soupapes sont également ouvertes pendant la phase d'aspiration précédant la phase de compression. Le procédé tel que décrit est applicable avec des modifications appropriées également à un moteur à combustion interne 1 ayant plus de quatre cylindres.
Le mode de réalisation décrit du procédé selon l'invention peut également s'appliquer avec des modifications appropriées à un moteur à combustion interne 1 ayant plus de 4 cylindres. Dans les moteurs à combustion interne 1 à moins de quatre cylindres il peut arriver qu'au début de l'opération de démarrage aucun des pistons 4 ne se trouve en phase de travail. Dans ce cas, avec sécurité au moins le piston 2 d'un cylindre 3 se trouve dans sa phase d'aspiration. On peut alors fermer là soupape ou chaque soupape d'admission du cylindre 3 correspondant commuté ainsi de la phase d'aspiration à la phase de travail. Dans ce cas
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également le moteur à combustion interne 1 peut être démarré sans démarreur électrique.
La figure 3 montre un ordinogramme du procédé de l'invention. Le procédé commande par le bloc fonctionnel 20. Dans le bloc fonctionnel 21 on demande le démarrage du moteur à combustion 1. Pour cela on détermine dans le bloc fonctionnel 22, la position des pistons 2 dans les cylindres 3 du moteur 1 par exemple à l'aide de la position de rotation du vilebrequin 10. Dans le bloc fonctionnel 23 on injecte le carburant dans la chambre de combustion 4 du cylindre 3 correspondant (il s'agit du cylindre Nr4). Le piston 2 de ce cylindre se trouve en position de travail. Immédiatement après dans le bloc fonctionnel 24 on allume le carburant injecté. Cette première combustion fait tourner le vilebrequin 1 et commence l'opération de démarrage.
A la suite de l'allumage du carburant injecté dans la chambre de combustion 4 du cylindre 4, dans un bloc fonctionnel 25 on injecte du carburant dans la chambre de combustion d'un autre cylindre 3 (cylindre Nr 1) qui se trouve en phase d'aspiration. Pendant l'injection de carburant, la soupape d'admission du cylindre n l continue de rester ouverte. Vers la fin de la phase d'aspiration, la soupape d'admission est fermée dans le bloc fonctionnel 26. Pendant que le cylindre 1 se trouve en phase d'aspiration, dans un bloc fonctionnel 27 on injecte dans un autre cylindre 3 (cylindre Nr3) qui se trouve en phase de compression. Puis on allume le carburant injecté dans le cylindre n l, dans un bloc fonctionnel 28, avant le point mort bas UT. Cette seconde combustion accélère le mouvement du vilebrequin. Une bonne combustion est particulièrement importante pour réussir l'opération de démarrage. L'allumage du carburant injecté dans le cylindre n 3 se fait dans un bloc fonctionnel 28 vers la fin de la phase de compression, juste avant ou après d'atteindre le point mort haut OT. Cette troisième combustion continue d'accélérer le mouvement de rotation du vilebrequin 10.
Pendant une autre phase de travail (temps) on injecte du carburant dans le cylindre 3 (cylindre Nr 4) selon le bloc fonctionnel 29 ; ce cylindre se trouve en phase de compression. Pendant cette même phase de travail, on injecte du carburant dans un bloc fonctionnel 30 d'un cylindre 3 (cylindre Nr 2) qui se trouve en phase d'aspiration. Le carburant injecté dans la chambre de combustion 4 du cylindre n 4 est allumé dans un bloc fonctionnel 31 vers la fin de la phase de compression. Dans le temps de travail suivant, on injecte du carburant dans un cylindre 3 du
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bloc fonctionnel 32 ; ce carburant se trouve en phase d'aspiration. Le carburant injecté est allumé dans un bloc fonctionnel 33. Dans le bloc d'interrogation 34 on vérifie si le démarrage du moteur à combustion interne 1 a réussi. Si la réponse est positive, on termine le procédé selon l'invention par le bloc fonctionnel 35. Si la réponse est négative on passe sur un bloc d'interrogation 36 qui vérifie si un temps prédéterminé T a été dépassé sans que le moteur à combustion interne 1 n'a été démarré. En cas de réponse positive on passe sur le bloc fonctionnel 21 et on répète de nouveau à partir du début l'opération de démarrage. Si la réponse est négative on passe sur le bloc fonctionnel 32 et on poursuit l'opération de démarrage au cours de laquelle on injecte du carburant dans les cylindres 3 et ensuite on allume le carburant, les cylindres concernés étant ceux qui se trouvent alors en phase d'aspiration.
Claims (1)
1 1 ) Appareil de commande (12) d'un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres à injection directe (1), notamment pour un véhicule automobile, le moteur à combustion interne (1) comportant des moyens pour déterminer la position d'un piston (2) dans un cylindre (3) du moteur (1), un système de dosage de carburant pour injecter du carburant dans une chambre de combustion (4) d'un cylindre (3) et un moyen d'allumage (9) pour allumer le carburant injecté dans les cylindres (3) à un instant prédéterminé, l'appareil de commande (12) commandant les moyens pour déterminer la position d'un piston (2), le système de dosage de carburant et le moyen d'allumage (9) pour déclencher l'opération de démarrage de façon que le système de dosage de carburant (9) injecte du carburant dans la chambre de combustion (4) du cylindre (3), dont le piston (2) est en phase de travail et les moyens d'allumage (9) allument le carburant injecté dans le cylindre (3), directement après son injection, caractérisé en ce que l'appareil de commande (12) commande les moyens pour déterminer la position d'un piston (2), le système de dosage de carburant et le moyen d'allumage (9) au cours de la suite de l'opération de démarrage pour que le système de dosage de carburant, immédiatement après l'allumage du carburant du cylindre (3) qui se trouve en phase de travail, injecte du carburant dans une chambre de combustion (4) d'un autre cylindre (3) dont le piston (2) est en phase d'aspiration, et les moyens d'allumage du carburant allument le carburant injecté encore en phase d'aspiration.
12 ) Appareil de commande (12) selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'
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il comporte des moyens pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 2 à 7.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20141128 |