FR2855215A1 - Procede de mise en oeuvre d'un moteur a combustion interne - Google Patents

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Abstract

Procédé de mise en oeuvre d'un moteur à combustion interne (1) équipé d'un compresseur électrique (5).On active le compresseur électrique (5) pendant la phase de démarrage du moteur à combustion interne (1).

Description

Domaine de l'invention
La présente invention concerne un procédé de mise en oeuvre d'un moteur à combustion interne équipé d'un compresseur électrique.
Etat de la technique On connaît déjà des moteurs à combustion interne équipés de compresseurs électriques.
Il est également connu d'appliquer différentes procédures pour chauffer rapidement le système de catalyseur jusqu'à sa température 10 de fonctionnement pour réduire l'émission de matières polluantes après le démarrage d'un moteur à essence. De façon générale, on distingue entre des procédés qui fournissent principalement de l'énergie chimique, par exemple sous la forme d'un gaz d'échappement riche combiné à de l'air secondaire et des procédés qui augmentent la chaleur sensible contenue 15 dans les gaz d'échappement, par exemple en retardant l'angle d'allumage.
Dans le cas d'un retard d'angle d'allumage qui correspond à une détérioration du rendement mécanique du moteur, on augmente le débit massique d'air alimentant le moteur en combinaison avec une adaptation du débit massique de carburant et on retarde l'angle d'allumage aussi loin 20 que possible, c'est-à-dire dans le sens du retard. L'augmentation du débit massique d'air fourni se fait par un réglage approprié du volet d'étranglement. Ces moyens permettent d'augmenter le débit massique de gaz d'échappement et la température de ces gaz tout en conservant le même couple moteur. Cela se traduit par un relèvement du flux 25 d'enthalpie des gaz d'échappement et ainsi à un réchauffage rapide du catalyseur.
Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on active le compresseur électrique pen30 dant la phase de démarrage du moteur à combustion interne.
Le procédé selon l'invention a l'avantage d'augmenter encore le débit massique d'air alimentant le moteur, si bien que cette suralimentation relève encore plus le flux d'enthalpie des gaz d'échappement.
Cela permet d'accélérer encore plus le chauffage d'un dispositif de traite35 ment des gaz d'échappement comme par exemple un catalyseur. Cela permet de réduire davantage l'émission de matières polluantes après le démarrage du moteur à combustion interne.
De préférence on active le compresseur électrique avec le démarrage du moteur à combustion interne, ou après un temps prédéterminé écoulé à partir du démarrage du moteur à combustion interne, mais avant la montée en vitesse du moteur à combustion interne. Si on active le 5 compresseur électrique pendant la phase de réchauffage d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement, notamment d'un catalyseur, il est particulièrement avantageux que le compresseur électrique soit commandé en fonction de la puissance de chauffage nécessaire pour obtenir la température de fonctionnement prédéterminée du dispositif de traitement des 10 gaz d'échappement. Cela permet d'adapter le fonctionnement du compresseur électrique particulièrement bien à la phase de réchauffage nécessaire pour adapter le dispositif de traitement des gaz d'échappement tout en évitant un fonctionnement inutile du compresseur électrique.
Il est en outre avantageux de neutraliser le compresseur 15 électrique lorsque le dispositif de traitement des gaz d'échappement a reçu la quantité de chaleur prévue. On évite ainsi que le compresseur électrique ne fonctionne inutilement ce qui permet d'économiser de l'énergie.
Il est particulièrement avantageux que le compresseur électrique fonctionne avec au moins un autre compresseur, notamment 20 un turbocompresseur de gaz d'échappement, de préférence par couplage.
Cela permet d'augmenter encore plus le débit massique d'air alimentant le moteur si bien que grâce à la suralimentation on augmente encore plus le flux d'enthalpie des gaz d'échappement. On accélère ainsi de façon complémentaire le chauffage du dispositif de traitement des gaz 25 d'échappement et on réduit d'autant plus l'émission de matières polluantes après le démarrage du moteur.
Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse, le compresseur électrique est neutralisé au moins en partie lorsque l'autre compresseur se met en route. On évite ainsi également tout fonctionne30 ment inutile du compresseur électrique et on économise de l'énergie.
Il est également avantageux d'effectuer une injection directe de carburant et d'injecter le carburant au moins en partie pendant la phase de compression, de préférence selon le mode de fonctionnement homogènedivisé. On arrive ainsi à des instants d'allumage extrêmement 35 retardés, ce qui permet également d'augmenter le débit massique d'air alimentant le moteur et obtenir grâce à cette suralimentation une nouvelle augmentation du flux d'enthalpie des gaz d'échappement. Le chauffage du dispositif de traitement des gaz d'échappement peut ainsi être accéléré de façon supplémentaire et réduire l'émission de matières polluantes après le démarrage du moteur.
Il est particulièrement intéressant que le compresseur électrique soit neutralisé suivant la charge demandée et le point de fonction5 nement requis. On évite ainsi que le compresseur électrique servant à réchauffer le dispositif de traitement des gaz d'échappement ne fonctionne au prix de conditions critiques pour la sécurité du fonctionnement du moteur à combustion interne.
Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne, - la figure 2 montre un diagramme fonctionnel de la mise en oeuvre du 15 procédé de l'invention, - la figure 3 montre un ordinogramme d'un exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention.
Description d'un mode de réalisation
Selon la figure 1, la référence 1 se rapporte à un moteur à 20 combustion interne, par exemple celui d'un véhicule automobile. Le moteur à combustion interne 1 comprend un moteur 50 proprement dit par exemple sous la forme d'un moteur à essence. Par une conduite d'alimentation en air 20 on alimente la chambre de combustion du moteur 50 non représentée pour des raisons de simplification. Cette alimentation 25 en air frais se fait dans la direction de la flèche. La conduite d'alimentation en air 20 est équipée d'un premier compresseur 50 entraîné par un moteur électrique 90 par l'intermédiaire d'un premier arbre 95. Le premier compresseur 100, son arbre 95 et le moteur électrique 90 forment, dans cet exemple, un compresseur électrique 5 appelé également ci-après com30 presseur électrique complémentaire. En plus de ce compresseur électrique complémentaire 5, comme le montre la figure 1, on peut prévoir un second compresseur 85 dans la conduite d'alimentation en air 20, en série, avec le premier compresseur 100. Le second compresseur 85 est uniquement prévu en option. Il est entraîné par une turbine 75 installée dans la con35 duite de gaz d'échappement 55 du moteur à combustion interne 50 relié par l'arbre 80. Le second compresseur 85, son arbre (second arbre) 90 et la turbine 75 forment dans cet exemple de réalisation un turbocompresseur de gaz d'échappement 15. En variante, le second compresseur 85 pourrait également être un compresseur simple entraîné à partir du vilebrequin non représenté à la figure 1 du moteur à combustion interne 50 en prélevant ainsi de l'énergie mécanique au moteur à combustion interne 50. Toutefois, dans la suite, on supposera à titre d'exemple que comme 5 représenté à la figure 1, le second compresseur 85 fait partie du turbocompresseur de gaz d'échappement 15 et est entraîné par celui-ci.
En aval du second compresseur 85, dans la direction de circulation de l'air dans la conduite d'alimentation 20, il est prévu un volet d'étranglement 30 qui permet de modifier par son réglage, le débit massi10 que d'air alimentant le moteur à combustion interne 50. La zone de la conduite d'alimentation en air 20 comprise entre le volet d'étranglement 30 et le moteur à combustion interne 50 est également appelée tubulure d'admission portant ici la référence 25. L'air alimente la chambre de combustion du moteur 50 en passant par une soupape d'admission non re15 présentée à la figure 1 pour des raisons de simplification. L'alimentation en carburant de la chambre de combustion du moteur à combustion interne 50 peut se faire soit directement par un premier injecteur 35 soit indirectement par un second injecteur 40 représenté en trait interrompu à la figure 1 qui injecte dans la tubulure d'admission 25. Le mélange 20 air/carburant qui se trouve dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne 50 est allumé par une bougie d'allumage 45. Les gaz d'échappement résultant de la combustion du mélange air/carburant dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne 50 sont refoulés à travers une soupape d'échappement non représentée à la figure 25 1 de la chambre de combustion du moteur 50 dans la conduite ou tubulure de gaz d'échappement 55. La turbine 75 de la conduite de gaz d'échappement 55 peut être contournée par une porte de dérivation. La direction de l'écoulement des gaz d'échappement dans la conduite de gaz d'échappement 55 est également représentée par une flèche à la figure 1. 30 En aval de la turbine 75 dans la conduite de gaz d'échappement 55 il est prévu un capteur de température 65 qui mesure la température des gaz d'échappement. Le capteur de température 65 est suivi en aval dans la conduite des gaz d'échappement 55 par un pré-catalyseur ou catalyseur amont 70. Le pré-catalyseur 70 est suivi d'un catalyseur principal 10 pla35 cé en aval dans la conduite de gaz d'échappement 55. Le pré-catalyseur et le catalyseur principal 10 forment en combinaison un dispositif de traitement des gaz d'échappement. Le moteur à combustion interne 1 comprend également une commande de moteur 105 recevant le signal de mesure fourni par le capteur de température 65. Il est également prévu à titre d'exemple une pédale d'accélérateur électronique portant la référence 110, représentée à la figure 1. L'actionnement de cette pédale prédéfinit le couple demandé par le conducteur et ce signal est fourni à la commande 5 de moteur 105. La commande de moteur 105 peut également recevoir en plus ou en variante d'autres demandes de couple comme par exemple celui de la régulation de patinage à l'entraînement, celui du système antiblocage, celui d'un régulateur de vitesse, celui d'une fonction anti-secousse, etc.... La commande de moteur 105 commande elle-même le volet l0 d'étranglement 30 pour régler l'alimentation en air de la chambre de combustion du moteur à combustion interne 50. La commande de moteur 105 commande en outre l'instant d'allumage et la durée d'injection par le premier injecteur 35 ou en variante celle du second injecteur 40. La commande de moteur 105 commande en outre l'instant d'allumage de la 15 bougie 45. La commande de moteur 105 commande en outre le moteur électrique 90 pour régler la vitesse de rotation souhaitée du compresseur électrique complémentaire 5. Un capteur de vitesse de rotation 135, prévu au niveau du second compresseur 85, fournit à la commande de moteur 105 la vitesse de rotation du turbocompresseur de gaz d'échappement 15. 20 La commande de moteur 105 commande également le volet de dérivation 60.
La figure 2 montre un diagramme fonctionnel décrivant la conversion des demandes concernant une grandeur de sortie du moteur à combustion interne et le rendement du moteur pour obtenir par exemple 25 une grandeur de réglage. Cette conversion est faite par la commande de moteur 105. La commande de moteur 105 comprend à cet effet un coordinateur 125 pour coordonner les différentes demandes sur la grandeur de sortie et en fonction du rendement du moteur à combustion interne. La commande de moteur 105 comprend en outre un convertisseur 130 qui 30 règle, en fonction de la coordination assurée par le coordinateur 125, les requêtes d'au moins une grandeur de réglage de conversion des requêtes coordonnées.
Dans la suite on supposera à titre d'exemple que la grandeur de sortie du moteur à combustion interne est le couple, par exemple 35 le couple moteur. En variante, la grandeur de sortie peut également être la puissance fournie par le moteur ou une grandeur déduite du couple ou de la puissance de sortie.
Selon la figure 2, la référence 115 se rapporte à différentes demandes de requêtes de couple fournies au coordinateur 125. Ces requêtes de couple peuvent être le couple demandé par le conducteur correspondant à la position de la pédale d'accélérateur 110 ou encore le 5 couple demandé par une régulation antipatinage, celui demandé par le système antiblocage ou la régulation de vitesse ou une fonction antisecousse, etc.... A la figure 2, la référence 120 désigne les requêtes de rendement appliquées au moteur à combustion interne 1, par exemple celui d'une régulation de ralenti ou du démarreur ou d'une fonction de io chauffage de catalyseur. A titre d'exemple, dans le cas de la fonction de chauffage de catalyseur, on demande une détérioration du rendement du moteur à combustion interne 1 pour permettre un chauffage aussi rapide que possible du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70.
Les requêtes de rendement 120 sont également fournies au coordinateur 15 125. A partir des requêtes de couple, fournies, et des requêtes de rendement appliquées au moteur à combustion interne 1, le coordinateur 125 détermine un couple moteur résultant à convertir ainsi qu'au moins une grandeur de réglage assurant cette conversion. Cette grandeur est fournie comme information au convertisseur 130. Le convertisseur 130 forme 20 alors au moins une grandeur de réglage qui permet de convertir le couple moteur prédéfini par le coordinateur. Selon l'exemple de la figure 2, le convertisseur 130 peut fournir les grandeurs de réglage suivantes: Angle du volet d'étranglement Oa)K, position du volet de dérivation 60, vitesse de rotation n du compresseur électrique complémentaire 25 5 (cette vitesse de rotation est indiquée de manière abrégée par EZV à la figure 2), l'angle d'allumage ozw et l'angle d'injection de carburant par le point d'injection et la durée de l'injection. Le volet de dérivation 60 peut être réalisé par exemple sous la forme d'une soupape dont la section d'ouverture est commandée.
Selon l'invention, le compresseur électrique complémentaire est activé pendant la phase de démarrage du moteur à combustion interne 1. Le compresseur électrique complémentaire 5 peut être activé par exemple par le démarrage du moteur à combustion interne 1 et ainsi pratiquement simultanément avec la mise en route du moteur à combustion 35 interne 1. Mais on peut également prévoir en variante d'activer le compresseur électrique complémentaire 5 seulement un certain temps après le démarrage du moteur à combustion interne 1. Ce temps de retard peut être obtenu de manière appropriée par application, c'est-à-dire par des mesures sur un banc d'essai pour éviter d'une part de solliciter l'alimentation électrique embarquée par le compresseur électrique complémentaire 5 directement au démarrage du moteur à combustion interne 1 et d'autre part pour garantir la mise en route du compresseur électrique 5 complémentaire 5 avant la montée en vitesse du moteur 5 du moteur à combustion interne 1. Après le démarrage du moteur à combustion interne 1, la température au niveau du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70 dans la conduite de gaz d'échappement 55 est en général inférieure à la température de fonctionnement du dispositif de 10 traitement des gaz d'échappement 10, 70, c'est-à-dire la plage de températures du catalyseur principal 10 et du pré-catalyseur 70. Jusqu'à ce que ceux-ci aient atteint leur température de fonctionnement, le dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70 ne fonctionne pas complètement et n'est pas en mesure de réduire comme souhaité l'émission des matières 15 polluantes. Le dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70 peut être constitué uniquement par le catalyseur principal 10. En outre, le catalyseur principal 10 et le pré-catalyseur 70 peuvent travailler à des températures de fonctionnement différentes mais toutefois après le démarrage du moteur à combustion interne 1, en général aucun des deux catalyseurs 20 10, 70 ne se trouve déjà à sa température de fonctionnement.
Le capteur de température 65 permet de déterminer la température dans la conduite des gaz d'échappement 55. Dans un but de simplification on supposera ci-après que le dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70 présente une température de fonctionnement uni25 que. Cette température est enregistrée dans la commande de moteur 105 ou dans une mémoire associée à la commande de moteur 105. La commande de moteur 105 compare la température mesurée par le capteur de température 65 à la température de fonctionnement prévue. Si la température mesurée est inférieure à la température de fonctionnement prédé30 terminée, le dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70 se trouve encore en phase de chauffage dans le cas du démarrage du moteur à combustion interne 1. Mais on peut également prévoir de ne mettre en oeuvre le compresseur électrique complémentaire 5 par la commande de moteur 105 seulement si le dispositif de traitement des gaz d'échappement 35 10, 70 se trouve en phase de chauffage, c'est-à-dire si la température mesurée par le capteur de température 65 est inférieure à la température de fonctionnement prévue pour le dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70. Si le catalyseur principal 10 et le pré-catalyseur 70 sont à des températures de fonctionnement différentes, la commande de moteur 105 détecte la phase de réchauffage du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70 si au moins l'une des deux températures de fonctionnement prédéterminées est supérieure à la température mesurée 5 par le capteur de température 65. Dans ce cas les deux températures de fonctionnement prédéterminées sont enregistrées dans la commande de moteur 5 ou dans une mémoire associée à la commande de moteur 105.
On peut également prévoir de commander le compresseur électrique complémentaire 5 avec une puissance nécessaire pour régler la 10 température de fonctionnement prévue du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70. Pour assurer la commande, la commande de moteur 105 commande le moteur électrique 90 pour régler une vitesse de rotation plus élevée s'il faut une puissance de chauffage plus importante; s'il faut une puissance de chauffage plus faible, la commande de moteur 15 105 règle le moteur électrique 90 sur une vitesse de rotation plus faible.
Lorsqu'une quantité de chaleur prédéterminée est fournie au dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70, la commande de moteur 105 peut de nouveau neutraliser le compresseur électrique complémentaire. La commande de moteur 105 constate que la quantité de chaleur prédéter20 minée a été fournie au dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, si la température mesurée par le capteur de température 65 atteint la température de fonctionnement prédéterminée pour le dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70.
Pour chauffer le dispositif de traitement des gaz 25 d'échappement 10, 70 il est nécessaire de relever le flux d'enthalpie des gaz d'échappement dans la conduite des gaz d'échappement 55. Pour cela, pendant la phase de réchauffage du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70, lors d'une opération de démarrage du moteur à combustion interne 1, une fonction de chauffage de catalyseur de la com30 mande de moteur 105 demande une détérioration appropriée du rendement mécanique du moteur à combustion 50 par le coordinateur 125. Au moins l'une des demandes de rendement 120 peut également être intégrée à la commande de moteur 105, par exemple la fonction de catalyseur.
Cette détérioration demandée du rendement est convertie par le convertis35 seur 130 selon la consigne du coordinateur 125, par exemple en retardant l'angle d'allumage. Si le couple moteur que doit fournir le moteur à combustion interne 50 doit rester inchangé, il faut effectuer une première augmentation du débit massique d'air alimentant le moteur à combustion interne 50. Cela peut se faire par une commande appropriée du volet d'étranglement 30 en ouvrant encore plus ce volet 30. En plus, la commande de moteur 105 peut augmenter suivant l'injecteur 35, 40, utilisé, la quantité injectée par cet injecteur par une commande appropriée; pour 5 cela on règle l'instant et la durée de l'injection. Le coordinateur 125 fournit ainsi au convertisseur 130 pour la conversion du couple moteur inchangé, comme autre grandeur de réglage utilisée, l'ouverture du volet d'étranglement 30 et la quantité à injecter. Cela permet, tout en laissant le couple moteur pratiquement inchangé, d'augmenter le débit massique de 10 gaz d'échappement et la température des gaz d'échappement, c'est-à-dire le flux d'enthalpie des gaz d'échappement. Cela se traduit par un réchauffage plus rapide du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70. En plus, dans le cas décrit, le coordinateur 125 peut également prédéfinir la mise en oeuvre du compresseur électrique complémentaire 5 15 ou la commande de sa vitesse de rotation comme grandeur de réglage utilisée. En activant le compresseur électrique complémentaire 5 pendant la phase de chauffage du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70, on peut augmenter encore plus le débit massique d'air alimentant le moteur à combustion interne 50 et ainsi retarder encore plus l'instant 20 d'allumage pour arriver à un couple moteur pratiquement inchangé. Grâce à la suralimentation assurée par le compresseur électrique complémentaire 5, on relève encore plus le flux d'enthalpie des gaz d'échappement et on accélère d'autant le chauffage du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70. En conclusion, on diminue de manière significative 25 l'émission de matières polluantes par le moteur à combustion interne 50 pendant la phase de réchauffage.
En l'absence de compresseur dans la conduite d'alimentation en air 20 la charge du cylindre du moteur à combustion interne 50 et ainsi le flux d'enthalpie des gaz d'échappement dépend du 30 niveau de pression maximum dans la conduite des gaz d'échappement 25 qui correspond sensiblement à la pression ambiante. Comme le compresseur électrique complémentaire 5 peut être mis en route indépendamment du débit massique des gaz d'échappement dans la conduite des gaz d'échappement 50, immédiatement après le démarrage ou même déjà 35 pendant le démarrage du moteur à combustion interne 1, on réalise un réchauffage particulièrement rapide du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70. Vis-à-vis du concept d'un compresseur sans compresseur électrique complémentaire 5 cela offre l'avantage supplémentaire que le turbocompresseur des gaz d'échappement 15 fournir dès sa mise en route un certain flux de gaz d'échappement qui n'existe pas immédiatement après le démarrage ou pendant le démarrage du moteur à combustion interne. La même remarque s'applique si à la place du 5 turbocompresseur de gaz d'échappement 15 on utilise un compresseur qui prélève tout d'abord de l'énergie mécanique appropriée sur le vilebrequin et qui n'existe pas immédiatement après le démarrage ou encore pendant le démarrage du moteur à combustion interne 1.
En plus, on peut également augmenter la charge et ainsi 10 avoir un retard supplémentaire de l'angle d'allumage s'il y a un effet de couplage entre le compresseur électrique complémentaire 5 et le turbocompresseur de gaz d'échappement 15 ou, en variante, le compresseur.
Grâce à l'augmentation de charge produite par le compresseur électrique complémentaire 5, le débit massique des gaz d'échappement se développe15 ra de manière anticipée et augmentera plus rapidement si bien que le turbocompresseur de gaz d'échappement 15 se mettra en route plus tôt et assistera le compresseur électrique complémentaire 5 pour augmenter la charge (remplissage). Ainsi, par un dosage approprié du carburant, on augmentera encore plus le flux d'enthalpie des gaz d'échappement, ce qui 20 accélérera le réchauffage du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70.
Bien que la turbine 75 du turbocompresseur de gaz d'échappement 15 prélève de la chaleur au flux massique des gaz d'échappement, grâce à un dosage approprié du carburant par l'injecteur 25 35, 40, la charge supplémentaire réalisée dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne 50 relève le flux d'enthalpie des gaz d'échappement à un niveau supérieur à celui de la chaleur prélevée par la turbine 75.
Grâce à la combustion retardée par le retard de l'instant 30 d'allumage, indépendamment de la puissance mécanique fournie par le moteur à combustion interne 50 ou du couple moteur fourni, le débit massique des gaz d'échappement est très fortement augmenté et dans le cas d'une charge supplémentaire produite par le turbocompresseur de gaz d'échappement 15 on est en présence de conditions permettant un ré35 chauffage rapide du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70. Le réglage vers le retard de l'instant d'allumage fait commencer la combustion d'une manière significative après le passage du point mort haut du piston du moteur à combustion interne 50. La même remarque Il s'applique à l'utilisation d'un compresseur en plus ou en variante du turbocompresseur de gaz d'échappement 15. Il est particulièrement avantageux d'utiliser le procédé selon l'invention dans le cas d'un moteur à essence à injection directe, c'est-à-dire en utilisant le premier injecteur 35 5 car par exemple dans le cas d'une injection divisée, dans le mode de fonctionnement homogène-divisé, on peut avoir des instants d'allumage extrêmement retardés. Ces instants peuvent être retardés de l'ordre de grandeur d'environ 35 en aval du point mort haut du piston.
Dans le cas du mode de fonctionnement homogène-divisé, 10 on prévoit au moins deux injections par le premier injecteur 35 pour chaque phase de combustion. La première injection se fait pendant la phase d'admission pour former un mélange homogène dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne 50. Cette première injection se traduit par un mélange carburant/air, homogène maigre, dans la chambre 15 de combustion du moteur à combustion interne 50. Ensuite, on a une seconde injection pendant la phase de compression du mélange air/carburant dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne 50. Cette seconde injection est produite localement au niveau de la bougie d'allumage 45; dans cette zone de la bougie 45 cette injection se 20 traduit par un mélange air/carburant, riche. De cette manière on augmente l'aptitude à l'allumage du mélange air/carburant et une combustion rapide du mélange air/carburant dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne 50.
Si l'instant d'allumage est retardé selon un ordre de gran25 deur d'environ 35 après le point mort haut du piston, il est particulièrement intéressant d'utiliser le compresseur électrique complémentaire 5 et le cas échéant le turbocompresseur de gaz d'échappement 15 et/ou le compresseur pour augmenter le flux thermique dans la conduite de gaz d'échappement 55 pour chauffer le dispositif de traitement des gaz 30 d'échappement 10, 70 car ainsi par exemple au point de fonctionnement correspondant au ralenti du moteur à combustion interne 1, on utilise ledébit massique d'air élevé dans la tubulure d'admission 25. Comme au point de fonctionnement de ralenti il suffit d'une puissance motrice relativement faible ou d'un couple moteur relativement faible, et ainsi d'un dé35 bit massique d'air relativement faible dans la tubulure d'admission 25, on peut utiliser le débit massique d'air, disponible dans la tubulure d'admission 25 d'une manière particulièrement élevée pour relever le flux d'enthalpie des gaz d'échappement et ainsi le réchauffage du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70.
Au cas o l'injection n'est pas assurée par le premier injecteur 35 mais par le second injecteur 40, il s'agit d'une injection dans la 5 tubulure d'admission. Dans ce cas on garantit la compatibilité du retard à l'allumage du moteur à combustion interne 50 par des moyens supplémentaires pour assurer l'augmentation souhaitée du flux thermique dans la conduite des gaz d'échappement 55 nécessaire au chauffage du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70. De telles mesures peu10 vent consister par exemple à induire un mouvement de charge approprié dans la tubulure d'admission 25 et ainsi dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne 50. En cas d'injection dans la tubulure d'aspiration par le second injecteur 40, la préparation du mélange se fait dans la tubulure d'admission 25. Ainsi, déjà dans la tubulure d'admission 15 25, on règle un mélange homogène air/carburant qui arrive dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne 50 à partir de la tubulure d'admission 25 en passant sur la soupape d'admission.
Pour permettre une bonne combustion du mélange air/carburant dans la chambre de combustion du moteur à combustion 20 interne 50 même avec un angle d'allumage retardé, il faut un certain mouvement de la charge dans la tubulure d'admission 25 et ainsi également dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne 50; ce mouvement peut être réalisé le cas échéant par la mise en oeuvre du compresseur électrique complémentaire 5 et le cas échéant du turbo25 compresseur de gaz d'échappement 15 et/ou du compresseur. Le compresseur électrique complémentaire 5 et le cas échéant le turbocompresseur de gaz d'échappement 15 et/ou le compresseur permettent ainsi, d'une part, grâce au déplacement de charge produit, un décalage dans le sens du retard, correspondant, de l'angle d'allumage, et, 30 d'autre part, on dispose ainsi du débit massique d'air nécessaire pour augmenter le flux d'enthalpie des gaz d'échappement dans la tubulure d'admission 20 et ainsi la charge requise de la chambre de combustion du moteur à combustion interne 50.
Pour tous les exemples décrits on retarde l'angle d'allumage 35 par la commande de moteur 105 aussi loin que possible ou intéressant dans le sens du retard. Le flux d'enthalpie des gaz d'échappement est lié alors au débit massique d'air fourni par la tubulure d'admission 25 au moteur à combustion interne 50. Le débit massique d'air maximum possi- ble dépend de nouveau de la pression maximale possible dans la tubulure d'admission, ce qui correspond à la pression ambiante dans le cas d'une réalisation sans compresseur. En augmentant la pression dans la tubulure d'admission à l'aide du compresseur électrique complémentaire 5 et le 5 cas échéant du turbocompresseur de gaz d'échappement 15 et/ou du compresseur on peut augmenter le réglage du retard de l'angle d'allumage et ainsi le flux d'enthalpie possible des gaz d'échappement comme cela a été décrit. On peut prévoir pour cela de tenir compte d'une partie du décalage dans le sens du retard de l'angle d'allumage comme réserve de cou10 ple pour garantir une qualité suffisante pour l'état de fonctionnement au ralenti. Le retard de l'angle d'allumage n'est alors plus utilisé pour augmenter le flux d'enthalpie des gaz d'échappement mais également pour former une réserve de couple pour le ralenti.
Comme décrit, le turbocompresseur de gaz d'échappement 15 dans les concepts de charge classiques constitue un puits de chaleur ce qui se répercute de manière gênante sur le réchauffage du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70 au moment du démarrage du moteur à combustion interne 1. L'utilisation du compresseur électrique complémentaire 5 permet, contrairement au concept de suralimentation 20 actuel avec un turbocompresseur de gaz d'échappement, d'atteindre également une augmentation de la pression dans la conduite d'admission sans avoir à entraîner la turbine 75 du turbocompresseur de gaz d'échappement 15. Pour cela, on contourne la turbine 75 par la porte de dérivation 70 pendant une durée prédéterminée. Cette durée prédétermi25 née peut être choisie pour ne pas dépasser la durée de fonctionnement du compresseur électrique complémentaire 5 pendant la phase de réchauffage du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70, mais qu'elle soit inférieure ou égale à la durée de cette phase de réchauffage.
Plus la durée prédéterminée sera choisie faible et plus le 30 turbocompresseur de gaz d'échappement 15 pourra participer au réchauffage du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70 par l'effet de couplage déjà décrit; le dosage du carburant est particulièrement important pour éviter que le turbocompresseur de gaz d'échappement 15 ne prélève au débit massique de gaz d'échappement plus de chaleur que 35 celle qui peut se créer du fait du second compresseur 85 dans la conduite de gaz d'échappement 55. On peut même prévoir de neutraliser au moins en partie le compresseur électrique complémentaire 5 lorsque le turbocompresseur de gaz d'échappement 15 se met en route, ce que détecte le capteur de vitesse de rotation 135 de la commande de moteur 105. La commande de moteur 105 peut par exemple reprendre, par une commande appropriée du moteur électrique 90, la vitesse de rotation du compresseur électrique complémentaire 5 de la même valeur que 5 l'augmentation de la vitesse de rotation du second compresseur 85, détectée par le capteur de vitesse de rotation 135. Cela permet, d'une part, un réchauffage rapide du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70, et, d'autre part, cela permet d'avoir une sollicitation particulièrement réduite du réseau électrique embarqué par le compresseur électrique 10 complémentaire 5.
L'établissement de la pression supplémentaire dans la tubulure d'aspiration par le premier compresseur 100 et le cas échéant le second compresseur 85 peut être demandé par exemple par la commande de moteur 105 en fonction du couple moteur demandé par le coordinateur et qu'il faut convertir ainsi que la demande de puissance de chauffage pour le dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70 selon la température mesurée par le capteur de température 65 entre autre en utilisant les grandeurs de réglage décrites pour assurer la régulation ou la commande. Avec un angle d'allumage retardé on transforme la charge 20 d'air de la chambre de combustion du moteur à combustion interne 50, excédentaire et qui n'est pas utilisé pour générer le couple moteur requis, en enthalpie de gaz d'échappement; cette enthalpie pourra servir comme décrit au chauffage du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70. Si la quantité de chaleur nécessaire au chauffage du dispositif de 25 traitement des gaz d'échappement 10, 70 a été apportée au dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70, on neutralise le compresseur électrique complémentaire 5 par la commande de moteur 105. L'apport de la quantité de chaleur nécessaire peut également se déduire de ce que la conduite des gaz d'échappement 55 atteint la température de fonctionne30 ment; pour cela on utilise la valeur de mesure fournie par le capteur de température 65 à la commande de moteur 105. Si en plus du compresseur électrique complémentaire 5 on met également en oeuvre le turbocompresseur de gaz d'échappement 15, le volet de dérivation 60 étant par exemple fermé, alors le compresseur électrique complémentaire 5 peut être régulé 35 par la commande de moteur 105 par exemple en fonction de la pression nécessaire dans la tubulure d'admission pour fournir la puissance de chauffage nécessaire au chauffage du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70 par le second compresseur 85. Pour cela, la com- mande de moteur 105 peut par exemple exploiter l'évolution dans le temps de la température mesurée par le capteur de température 65 dans la conduite des gaz d'échappement 55. Dès que le gradient en fonction du temps de cette courbe de température dépasse une première valeur limite pré5 déterminée, la commande de moteur 105 peut réguler le compresseur électrique complémentaire 5 et diminuer sa vitesse de rotation pour que le gradient de la courbe de température en fonction du temps repasse de nouveau en dessous de la première valeur limite prédéterminée. En prédéfinissant de manière appropriée cette première valeur limite on peut, 0o d'une part, assurer un réchauffage rapide du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70, et, d'autre part, solliciter au minimum le réseau électrique embarqué par le compresseur électrique complémentaire 5.
L'utilisation commune simultanée combinée du compres15 seur électrique complémentaire 5 et du turbocompresseur de gaz d'échappement 15 est possible si la chute de pression sur la turbine 75 du turbocompresseur de gaz d'échappement 15 l'autorise et si le degré d'ouverture du volet de dérivation 60 est suffisamment faible. Si pendant la phase de réchauffage du dispositif de traitement des gaz d'échappement 20 10, 70, le compresseur électrique complémentaire 5 est complètement neutralisé par son fonctionnement en commun avec le turbocompresseur de gaz d'échappement 15, il faut ensuite assurer le réchauffage du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70 à la température de fonctionnement prévue par le turbocompresseur de gaz d'échappement 15. 25 Dans ce cas également la commande de moteur 105 doit commander le volet de dérivation 60 pour réaliser une différence de pression suffisante au niveau de la turbine 75 pour assurer la puissance de chauffage requise.
Pour commander le compresseur électrique complémentaire 30 5 et le turbocompresseur de gaz d'échappement 15, on peut prévoir une seconde valeur limite prédéterminée pour le gradient de la courbe de température en fonction du temps représentant la température mesurée par le capteur de température 65, valeur limite inférieure à la première valeur limite prédéterminée. La vitesse de rotation du compresseur électrique 35 complémentaire 5 peut être réglée par la commande de moteur 105 pour que la température mesurée par le capteur de température 65 présente un gradient dans sa courbe qui dépasse la seconde valeur limite prédéterminée. Si la puissance de chauffage fournie pour réchauffer le dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70 est réglée à la fois par la mise en oeuvre du compresseur électrique complémentaire et à l'aide du turbocompresseur de gaz d'échappement 15, il faut que la commande de moteur 105 commande à la fois la vitesse de rotation du compresseur 5 électrique complémentaire 5 et l'ouverture du volet de dérivation 70 pour que le gradient de la courbe de température en fonction du temps, représentant la température mesurée par le capteur de température 65, soit supérieur à la seconde valeur limite prédéterminée. Si alors le compresseur électrique complémentaire 5 est régulé, il faut commander le volet de 10 dérivation 60 par la commande de moteur 105 pour dépasser la seconde valeur limite prédéfinie par le gradient en fonction du temps de la courbe de température mesuré par le capteur de température 65. Si la première valeur limite prédéterminée est dépassée par le gradient de la courbe de température en fonction du temps, cela peut le cas échéant être critique i5 du point de vue de la sollicitation du réseau électrique embarqué par le compresseur électrique complémentaire 5 et en réduisant de manière correspondante la vitesse de rotation de ce compresseur électrique complémentaire 5 par la commande de moteur 105 on peut éviter, dans la mesure o le compresseur électrique complémentaire 5 est encore activé 20 et que la pression dans la conduite d'aspiration n'est pas fournie uniquement par le turbocompresseur de gaz d'échappement 5, que le réseau embarqué ne soit sollicité.
Suivant la charge requise ou le point de fonctionnement requis pour le moteur à combustion interne 1, on peut neutraliser le com25 presseur électrique complémentaire 5 dès avant la fin de la phase de réchauffage du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70.
Cela peut être par exemple le cas pour une demande de charge maximale immédiatement après le démarrage du moteur à combustion interne 1.
Une telle situation se présente par exemple si le véhicule quitte une aire 30 de repos pour rejoindre l'autoroute. Dans ce cas, la conversion de la demande de charge maximale est plus importante car elle peut être critique du point de vue de la sécurité de conduite de sorte que dans ce cas on ne disposera pas de suffisamment d'énergie pour chauffer le dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70. La demande de charge maxi35 male peut se déceler par exemple de la position de la pédale d'accélérateur par la commande de moteur 105; cette requête de charge maximale est appliquée comme requête de couple 115 au coordinateur 125. Celui-ci demande au convertisseur 130 de faire une conversion appropriée du couple requis dans autoriser un réglage dans le sens du retard pour l'angle d'allumage et l'activation du compresseur électrique complémentaire 5 pour un réchauffage accéléré du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70.
s La requête de charge maximale représente un point de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 pour lequel la conversion de la demande du conducteur est prioritaire par rapport à un réchauffage rapide du dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70.
La figure 3 montre un ordinogramme d'un exemple d'exécution du procédé selon l'invention. Après le départ du programme, au point de programme 200 on a le départ du moteur à combustion interne 1, par exemple par l'actionnement du démarreur. Avec le démarrage du moteur à combustion interne 1 on peut activer le compresseur électri15 que complémentaire 5 par la commande de moteur 105. Dans cet exemple de réalisation on suppose à titre d'exemple que le compresseur électrique complémentaire 5 ne sera activé qu'après la mise en route du démarreur.
Dans ce cas, au point de programme 200, on ne met pas en oeuvre le compresseur électrique complémentaire 5 mais dans un premier mode de 20 réalisation décrit on démarre un organe de temporisation par la commande de moteur 105. La constante de temps de cet organe de temporisation correspond à la durée prédéfinie par application comme cela a été décrit; cette durée peut être choisie pour qu'elle se termine avant la montée en vitesse du moteur à combustion interne 50. Après le point de 25 programme 200 on passe au point de programme 205.
Au point de programme 205 on attend un segment de temps prédéfini. Ensuite on passe à un point de programme 210. Au point de programme 210, la commande de moteur 105 vérifie si l'organe de temps a été remis à l'état initial après sa mise à l'état au point de pro30 gramme 200; cela signifie que la durée prédéfinie par application est terminée. Si cela est le cas, on revient à un point de programme 215; dans le cas contraire, on revient au point de programme 205.
Au point de programme 215, la commande de moteur 105 met en route le compresseur électrique complémentaire 5, retarde l'angle 35 d'allumage, commande le volet d'étranglement 30 pour augmenter le débit massique d'air dans la conduite d'alimentation en air 20 et commande l'injecteur utilisé pour injecter la masse de carburant correspondant à l'augmentation du débit massique d'air et réaliser le flux d'enthalpie sou- haité pour les gaz d'échappement. L'activation du compresseur électrique complémentaire 5 se fait par le réglage d'une vitesse de rotation de départ prédéfinie par exemple par application. En outre, la commande de moteur 105 commande le volet de dérivation 60 pour qu'il soit complètement fer5 mé et que le débit massique de gaz d'échappement traverse en totalité la turbine 75. Ensuite, on revient à un point de programme 220.
Au point de programme 220, la commande de moteur 105 vérifie si la température mesurée par le capteur de température 65 atteint la température de fonctionnement prédéfinie pour le dispositif de traite10 ment des gaz d'échappement 10, 70. Si cela est le cas, on dérive vers un point de programme 225; dans le cas contraire on revient au point de programme 215 et on maintient le réglage des grandeurs d'actionnement utilisées comme cela a été décrit pour le point de programme 215. Au point de programme 225, la commande de moteur 105 neutralise le com15 presseur électrique complémentaire 5. Ensuite on quitte le programme.
Si au point de programme 220 on a constaté que la température de fonctionnement prescrite pour le dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70 n'a pas encore été atteinte, on peut dans une autre étape d'interrogation 230 vérifier avec la commande de moteur 105 si le 20 gradient de la courbe de température en fonction du temps a dépassé la seconde valeur unique prédéfinie.
Si cela est le cas on revient au point de programme 215 et on conserve le réglage des grandeurs d'actionnement ou de réglage. Dans le cas contraire on passe à un point de programme 235 et on augmente la 25 vitesse de rotation du compresseur électrique complémentaire 5 pour permettre le dépassement de la seconde valeur limite prédéterminée par le gradient de la courbe de température en fonction du temps. Ensuite on passe au point de programme 220. La figure 3 montre en trait interrompu cette alternative ainsi décrite.
En plus, au point de programme 220, la commande de moteur 105 peut vérifier si l'on est en présence d'une demande ou requête de charge maximale. Si cela est le cas on passe au point de programme 225; dans le cas contraire on effectue le contrôle déjà décrit pour savoir si la température mesurée par le capteur de température 65 a atteint la tempé35 rature de fonctionnement prescrite pour le dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70; on passe alors au point de programme 225 si cela est le cas; dans la négative on passe au point de programme 215 ou dans la variante de réalisation on passe au point de programme 230.
Au cas o le volet de dérivation 60 est fermé comme cela est décrit et si le compresseur électrique complémentaire 5 ainsi que le turbocompresseur de gaz d'échappement 15 doivent être mis en oeuvre pour réchauffer le dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70 pen5 dant la phase de réchauffage et pendant la phase de démarrage du moteur à combustion interne 1, lorsqu'on atteint la température de fonctionnement prescrite pour le dispositif de traitement des gaz d'échappement 10, 70, au point de programme 225 on ouvre également le volet de dérivation 60 pour couper le turbocompresseur de gaz d'échappement 15. Celui-ci ne 10 sera remis en route qu'à l'arrivée d'une demande d'accélération correspondante ou d'une demande correspondante de couple provenant de la pédale d'accélérateur 110 fournie à la commande de moteur 105.
Selon une autre variante de réalisation, dans le cas de la déviation (réponse positive) du point de programme 230 on peut passer au 15 point de programme 240 au lieu de passer au point de programme 215.
Cette situation est représentée en trait interrompu à la figure 3. Au point de programme 240, la commande de moteur 105 vérifie si la première valeur limite prédéfinie a été dépassée par le gradient de la courbe de température en fonction du temps. Si cela est le cas, on passe à un point de 20 programme 245; dans le cas contraire on revient au point de programme 215 et on ne modifie pas les grandeurs de réglage. Au point de programme 245 on réduit la vitesse de rotation du compresseur électrique complémentaire 5 par la commande de moteur 105 dans le but de repasser en dessous de la première valeur limite avec le gradient de la courbe de tem25 pérature en fonction du temps. Le dépassement vers le haut de la première valeur limite peut provenir, comme décrit, du fait qu'à la fois le compresseur électrique complémentaire 5 et le turbocompresseur de gaz d'échappement 15 sont activés. Ce dépassement vers le haut peut également résulter du seul fonctionnement du compresseur électrique complé30 mentaire 5. Après le point de programme 145 on passe au point de programme 220. Dans une variante de réalisation de la figure 3 il est prévu que le volet de dérivation 60 soit complètement ouvert au point de programme 215 pour éviter le fonctionnement du turbocompresseur de gaz d'échappement 15 pendant la phase de réchauffage du dispositif de trai35 tement des gaz d'échappement 10, 17.
Selon une autre variante de réalisation, il n'est pas prévu d'élément de temporisation o on ne démarre pas le point de programme 200. En variante, au point de programme 205 on mesure la température par le capteur de température 65 et on la transmet à la commande de moteur 105. Au point de programme 210 suivant, la commande de moteur 105 vérifie si la température mesurée est inférieure à la température de fonctionnement prédéfinie pour le dispositif de traitement des gaz 5 d'échappement 10, 70. Si cela est le cas, on passe au point de programme 215; dans le cas contraire on revient au point de programme 205. Les autres points de programme restent inchangés.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1 ) Procédé de mise en oeuvre d'un moteur à combustion interne (1) équipé d'un compresseur électrique (5), caractérisé en ce qu' on active le compresseur électrique (5) pendant la phase de démarrage du moteur à combustion interne (1).
2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on active le compresseur électrique (5) avec le démarrage du moteur à combustion interne (1).
3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on active le compresseur électrique (5) après un temps prédéterminé écoulé à partir du démarrage du moteur à combustion interne (1).
4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on active le compresseur électrique (5) avant la montée en vitesse du moteur à combustion interne (1).
5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on active le compresseur électrique (5) pendant la phase de réchauffage d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement (10), notamment d'un catalyseur.
6 ) Procédé selon la revendication 5, 30 caractérisé en ce qu' on commande le compresseur électrique (5) en fonction de la puissance de chauffage nécessaire pour régler une température de fonctionnement prédéfinie du dispositif de traitement des gaz d'échappement (10).
7 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on neutralise le compresseur électrique (5) après qu'une quantité de chaleur prédéterminée ait été fournie au dispositif de traitement des gaz d'échappement (10).
8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on fait fonctionner le compresseur électrique (5) avec au moins un autre compresseur (15), notamment un turbocompresseur de gaz d'échappement, de préférence par couplage. 10 9 ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' on neutralise au moins en partie le compresseur électrique (5) lorsque l'autre compresseur (15) se met en route. 15 10 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on effectue une injection directe de carburant.
11 ) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le carburant est injecté au moins en partie pendant une phase de compression, de préférence selon le mode de fonctionnement homogène-divisé.
12 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on neutralise le compresseur électrique (5) en fonction d'une charge requise ou d'un point de fonctionnement requis.
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