FR2913251A1

FR2913251A1 - Internal combustion engine controlling method for vehicle, involves introducing quantity of air in engine to produce direct combustion in engine, and limiting quantity of air introduced in engine with respect to functions of engine

Info

Publication number: FR2913251A1
Application number: FR0753604A
Authority: FR
Inventors: Fabien Defransure; Patrick Dumont; Samuel Guillat
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2008-09-05

Abstract

The method involves injecting fuel in an internal combustion engine i.e. diesel engine, to produce precombustion in the engine, when the engine is driven by a starter. A rejection of exhaust gas produced by the precombustion is limited with respect to nominal functions of the engine. A quantity of air is introduced in the engine corresponding to the nominal functions of the engine to produce a direct combustion in the engine. The quantity of air introduced in the engine is limited with respect to the nominal functions of the engine.

Description

L'invention concerne un procédé de commande d'un moteur de véhicule enThe invention relates to a method for controlling a vehicle engine in

phase de démarrage. L'invention concerne plus précisément un procédé de commande d'un moteur diesel en phase de démarrage. Beginning phase. The invention relates more precisely to a control method of a diesel engine in the starting phase.

En particulier, l'invention concerne un procédé de commande d'un moteur diesel pour le démarrage à froid du moteur, c'est-à-dire dans des conditions de température pouvant aller jusqu'à -30 C. On a tendance aujourd'hui à diminuer le taux de compression des moteurs diesel pour améliorer certaines performances spécifiques, et en particulier pour des questions de pollution. Cependant, la diminution du taux de compression de ces moteurs nuit à la qualité du démarrage à froid de ces moteurs. Par ailleurs, la clientèle reste exigeante sur la qualité et le temps nécessaire pour effectuer ces démarrages à froid. In particular, the invention relates to a method for controlling a diesel engine for cold starting the engine, that is to say in temperature conditions of up to -30 C. There is a tendency today to reduce the compression ratio of diesel engines to improve certain specific performances, and in particular for pollution issues. However, the reduction in the compression ratio of these engines is detrimental to the cold start quality of these engines. Moreover, the customer remains demanding on the quality and the time necessary to carry out these cold starts.

Aussi, il est d'importance de pallier cet inconvénient induit par la diminution du taux de compression dans ces moteurs, car il implique une perte thermique des gaz dans la ou chaque chambre de combustion du moteur. Une voie possible pour pallier cet inconvénient est d'utiliser des bougies de préchauffage aux performances accrues, c'est-à-dire présentant des températures de préchauffage de plus en plus élevées. Cependant, la nature des matériaux et la puissance consommée limitent cette augmentation de température. De surcroît, plus la contrainte en température est élevée, plus le coût de la bougie augmente. Une autre voie possible consiste à augmenter la puissance de la batterie pour augmenter la puissance qu'il est possible de fournir à la bougie et/ou augmenter le régime moteur engendré par le démarreur pendant certaines phases du procédé de démarrage du moteur. Also, it is important to overcome this disadvantage induced by the reduction of the compression ratio in these engines because it involves a thermal loss of the gases in the or each combustion chamber of the engine. One possible way to overcome this drawback is to use glow plugs with increased performance, that is to say having preheating temperatures of higher and higher. However, the nature of the materials and the power consumed limit this increase in temperature. In addition, the higher the temperature stress, the higher the cost of the candle. Another possible way is to increase the power of the battery to increase the power that can be provided to the spark plug and / or increase the engine speed generated by the starter during certain phases of the engine start process.

Cette augmentation du régime moteur est notamment très bénéfique pour le temps de démarrage qui se voit diminué sensiblement. This increase in the engine speed is particularly beneficial for the start-up time which is significantly reduced.

Toutefois, cette voie est également relativement coûteuse et ne peut pas, de ce fait, être envisagée sur tous types de véhicules. Un objectif de l'invention est donc de proposer une autre voie, moins coûteuse que les précédentes, et permettant d'atteindre les 5 mêmes objectifs, à savoir un démarrage efficace et rapide dans diverses conditions de température, et notamment à froid. Pour atteindre cet objectif, il est prévu dans le cadre de la présente invention un procédé de commande d'un moteur de véhicule, pour le démarrage de celui-ci, lequel comprend : 10 - une première phase où le moteur est entraîné par un démarreur, et où il n'y a pas d'injection de carburant ; une deuxième phase où, le moteur étant toujours entraîné par le démarreur, on injecte du carburant dans le moteur, de sorte qu'une précombustion prenne place dans le moteur ; 15 - une troisième phase où, le carburant étant toujours injecté dans le moteur, on introduit dans celui-ci une quantité d'air correspondant à son fonctionnement nominal, de sorte qu'une combustion franche prenne place dans le moteur ; caractérisé en ce qu'on limite, par rapport à un fonctionnement 20 nominal du moteur, la quantité d'air introduite dans le moteur pendant au moins l'une des deux premières phases Le procédé selon l'invention pourra en outre présenter au moins l'une des caractéristiques suivantes : - on limite, par rapport à un fonctionnement nominal du 25 moteur, le rejet de gaz d'échappement produits par la précombustion lors de la deuxième phase ; -on diminue la quantité de gaz sortant du moteur, lors du passage de la première phase à la deuxième phase ; - on rejette, au cours de la troisième phase, une quantité de 30 gaz d'échappement correspondant à la quantité rejetée dans les conditions de fonctionnement nominales du moteur ; - on augmente la quantité d'air entrant dans le moteur, et/ou la quantité de gaz d'échappement rejetée par le moteur, lors du passage de la deuxième phase à la troisième phase. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : - les figures la et lb représentent les profils de la levée L d'une soupape d'un moteur à combustion interne en fonction de l'angle A du vilebrequin, respectivement à l'échappement et à l'admission du moteur, lors d'une première phase du démarrage du moteur ; les figures 2a et 2b représentent les profils de la levée L d'une soupape d'un moteur à combustion interne en fonction de l'angle A du vilebrequin, respectivement à l'échappement et à l'admission du moteur, lors d'une deuxième phase du démarrage du moteur ; les figures 3a et 3b représentent les profils de la levée L d'une soupape d'un moteur à combustion interne en fonction de l'angle A du vilebrequin, respectivement à l'échappement et à l'admission du moteur, lors d'une troisième phase du démarrage du moteur. La phase de démarrage peut typiquement se décomposer en trois phases successives. However, this route is also relatively expensive and can not, therefore, be considered on all types of vehicles. An object of the invention is therefore to propose an alternative route, which is less expensive than the previous ones, and which makes it possible to achieve the same objectives, namely an efficient and rapid start in various temperature conditions, and particularly in cold conditions. To achieve this objective, a method of controlling a vehicle engine for starting it, which comprises: a first phase where the engine is driven by a starter, is provided in the context of the present invention; , and where there is no fuel injection; a second phase where the engine is still driven by the starter, fuel is injected into the engine, so that a pre-combustion takes place in the engine; A third phase where, as the fuel is still injected into the engine, an amount of air corresponding to its nominal operation is introduced into the engine, so that a clean combustion takes place in the engine; characterized in that the amount of air introduced into the engine during at least one of the first two phases is limited in relation to a nominal motor operation. The method according to the invention may also have at least one One of the following features: - the emission of exhaust gases produced by pre-combustion during the second phase is limited in relation to a nominal operation of the engine; the quantity of gas leaving the engine is reduced when the first phase passes to the second phase; during the third phase, a quantity of exhaust gas corresponding to the quantity discharged under the nominal operating conditions of the engine is rejected; - Increasing the amount of air entering the engine, and / or the amount of exhaust gas released by the engine, during the transition from the second phase to the third phase. Other features, objects and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows, and with reference to the appended drawings, given by way of non-limiting examples and in which: FIGS. 1a and 1b represent the profiles of the lift L of a valve of an internal combustion engine according to the angle A of the crankshaft, respectively to the exhaust and to the intake of the engine, during a first phase of starting the engine ; FIGS. 2a and 2b show the profiles of the lift L of a valve of an internal combustion engine as a function of the angle A of the crankshaft, respectively to the exhaust and the intake of the engine, during a second phase of engine start; FIGS. 3a and 3b show the profiles of the lift L of a valve of an internal combustion engine as a function of the angle A of the crankshaft, respectively to the exhaust and to the intake of the engine, during a third phase of engine start. The start-up phase can typically be broken down into three successive phases.

Pendant la première phase, le moteur est entraîné par un démarreur (régime démarreur) et aucune injection de carburant n'est effectuée dans le moteur. Le régime démarreur est un régime dans lequel le régime moteur est faible. Typiquement, le régime moteur est de l'ordre de 200 tr/mn. During the first phase, the engine is driven by a starter (engine speed) and no fuel injection is made in the engine. The starter mode is a regime in which the engine speed is low. Typically, the engine speed is of the order of 200 rpm.

Ce régime dépend de la température extérieure et de la puissance que peut fournir la batterie. Pendant cette première phase, le démarreur entraîne le moteur et on se situe en phase de montée de la pression d'injection dans la rampe commune d'injection ( common rail en anglais). La valeur de la pression d'injection de consigne n'étant pas atteinte dans cette phase, aucune injection de carburant n'est effectuée dans le moteur, et il ne peut donc y avoir de combustion. La valeur de pression d'injection de consigne est atteinte à l'issue de cette première phase. Typiquement, on utilise un capteur de pression pour déterminer si la consigne est atteinte ou pas. Pendant la deuxième phase, le moteur reste entraîné par le démarreur, et une injection de carburant est effectuée dans le moteur puisque la pression d'injection de consigne est atteinte. C'est l'injection de carburant dans le moteur qui marque le début de cette deuxième phase. Pendant cette deuxième phase, une précombustion a lieu en ce sens où il n'y a pas de combustion franche. Le régime moteur reste faible et proche de celui du régime démarreur de la première phase. Puis, dans une troisième phase, une combustion franche se produit à l'issue d'une nème injection de carburant dans le moteur. C'est cette nème injection de carburant dans le moteur, permettant l'initiation d'une combustion franche, qui marque la transition entre la deuxième phase et la troisième phase. On a alors une augmentation du régime moteur depuis le régime démarreur (environ 200 tr/mn) jusqu'au régime de ralenti du moteur (typiquement compris entre 700 et 1000 tr/mn selon le véhicule) pendant cette troisième phase. This regime depends on the outside temperature and the power that the battery can provide. During this first phase, the starter drives the engine and is in the rising phase of the injection pressure in the common rail in common. The value of the set injection pressure is not reached in this phase, no fuel injection is performed in the engine, and there can be no combustion. The set injection pressure value is reached at the end of this first phase. Typically, a pressure sensor is used to determine whether the setpoint is reached or not. During the second phase, the engine remains driven by the starter, and a fuel injection is performed in the engine since the target injection pressure is reached. It is the injection of fuel into the engine that marks the beginning of this second phase. During this second phase, a pre-combustion occurs in the sense that there is no frank combustion. The engine speed remains low and close to that of the starter mode of the first phase. Then, in a third phase, a frank combustion occurs at the end of an nth injection of fuel into the engine. It is this nth injection of fuel into the engine, allowing the initiation of a frank combustion, which marks the transition between the second phase and the third phase. There is then an increase in the engine speed from the starting speed (about 200 rpm) to the idle speed of the engine (typically between 700 and 1000 rev / min depending on the vehicle) during this third phase.

Lors d'un procédé de démarrage classique tel que présenté ci-dessus, il est souvent nécessaire d'effectuer plusieurs injections de carburant à la suite avant qu'une combustion franche puisse être entamée. C'est pour cette raison qu'on parle d'une nème injection de 30 carburant, les précédentes n'ayant alors pas permis d'engendrer une combustion franche, qui permet de distinguer la deuxième phase de la troisième. During a conventional start-up process as presented above, it is often necessary to carry out several fuel injections in succession before a clean combustion can be started. It is for this reason that we speak of a nth injection of 30 fuel, the previous then not allowing to generate a frank combustion, which allows to distinguish the second phase of the third.

L'invention propose un procédé pour réduire le temps et l'énergie nécessaires à atteindre la troisième phase du processus de démarrage du moteur, par l'intermédiaire d'une stratégie d'admission d'air judicieuse dans le moteur pendant les deux premières phases. The invention provides a method for reducing the time and energy required to reach the third phase of the engine start-up process, through a judicious air intake strategy in the engine during the first two phases. .

Selon une variante, l'invention prévoit également une stratégie de rejet des gaz d'échappement particulièrement bien adaptée pour améliorer l'efficacité du processus. Autrement dit, l'invention permet d'augmenter la probabilité que la troisième phase commence après un nombre n réduit d'injections de carburant dans le moteur. Conséquemment, le temps nécessaire au démarrage ainsi que l'énergie dépensée pour ce démarrage sont diminués. L'invention propose de diminuer la quantité d'air admise dans le moteur pendant cette première phase. According to one variant, the invention also provides an exhaust gas rejection strategy that is particularly well suited to improving the efficiency of the process. In other words, the invention makes it possible to increase the probability that the third phase starts after a reduced number n of fuel injections into the engine. As a result, the time required to start up as well as the energy expended for this start-up are reduced. The invention proposes to reduce the amount of air admitted into the engine during this first phase.

A cet effet, l'invention prévoit une loi 12, exprimant la levée d'une soupape d'admission du moteur en fonction de l'angle du vilebrequin, comme illustrée sur la figure lb. Comme on peut le constater, on limite donc la quantité d'air introduite dans le moteur pendant cette phase, par rapport à un fonctionnement nominal connu du moteur, qui est quant à lui illustré par la loi 1 (art antérieur). Cette diminution ne nuit pas à la réalisation de la première phase, puisqu'il n'y a pas de combustion. Par contre, l'énergie fournie par le démarreur nécessaire pour comprimer la quantité d'air introduite dans le moteur sera ainsi limitée en conséquence. L'énergie ainsi économisée pourra être utilisée, par exemple pour une bougie ou pour augmenter le régime sous démarreur, et notamment pour réduire le temps de montée en pression dans la rampe d'injection (selon l'expression anglo-saxonne common rail ) ou améliorer le comportement lors de la deuxième phase. For this purpose, the invention provides a law 12, expressing the lifting of an engine intake valve depending on the crank angle, as shown in Figure lb. As can be seen, it therefore limits the amount of air introduced into the engine during this phase, compared to a known nominal operation of the engine, which is illustrated by Law 1 (prior art). This decrease does not affect the completion of the first phase, since there is no combustion. On the other hand, the energy supplied by the starter necessary to compress the quantity of air introduced into the engine will thus be limited accordingly. The energy thus saved can be used, for example for a spark plug or to increase the speed under starter, and in particular to reduce the pressure rise time in the injection manifold (according to the English expression common rail) or improve the behavior during the second phase.

Lors de la deuxième phase, on maintient ou on conserve approximativement cette limitation de la quantité d'air introduite dans le moteur, limitation illustrée par la loi 22 de la figure 2b ; le fonctionnement nominal connu étant quant à lui toujours illustré par la loi 1. L'invention permet là encore de diminuer la quantité d'air admise dans le moteur sans nuire à la réalisation de la deuxième phase car la précombustion nécessite une quantité d'air réduite, l'air étant toujours introduit en excès. On retrouve donc ici les mêmes avantages que ceux cités précédemment pour la première phase. Toutefois, dans une variante de réalisation, il est également 10 possible de prendre en compte l'apport d'énergie engendré par cette précombustion et d'en tirer profit. Pour ce faire, l'invention prévoit selon cette variante de limiter le rejet de gaz d'échappement produits par la précombustion. On conserve ainsi dans le moteur une bonne partie de l'énergie émise par la 15 précombustion, et on augmente encore la probabilité d'obtenir une combustion franche, lors de l'injection de carburant suivante. A cet effet, l'invention prévoit une loi 21, exprimant la levée d'une soupape d'échappement du moteur en fonction de l'angle du vilebrequin, comme illustrée sur la figure 2a. Comme on peut le constater, on limite 20 donc la quantité de gaz d'échappement rejetée du moteur pendant cette deuxième phase, par rapport à un fonctionnement nominal connu du moteur, qui est quant à lui illustré par la loi 2. Enfin, lors de la troisième phase, on bascule sur les lois 1, 2 pour l'admission et l'échappement respectivement de fonctionnement nominal 25 du moteur, jusqu'à ce que l'augmentation du régime moteur permette d'atteindre le niveau de ralenti de celui-ci. Pour assurer la diminution de la quantité d'air introduite dans le moteur ; c'est-à-dire pour appliquer les lois référencées 12 et 22 sur les figures lb et 2b respectivement, on peut employer un dispositif tout à 30 fait classique de type VVL ou AAC à deux voies ou encore une vanne. Ces mêmes dispositifs peuvent être employés également en sortie du moteur, pour limiter, selon la variante de réalisation illustrée ci-dessus, le rejet des gaz d'échappement. During the second phase, this limitation of the quantity of air introduced into the engine is maintained or approximately conserved, a limitation illustrated by the law 22 of FIG. 2b; the known nominal operation being always illustrated by the law 1. The invention also reduces the amount of air admitted into the engine without impairing the completion of the second phase because pre-combustion requires an amount of air reduced, the air always being introduced in excess. Here we find the same advantages as those mentioned above for the first phase. However, in an alternative embodiment, it is also possible to take into account the energy input generated by this pre-combustion and to take advantage of it. To this end, the invention provides according to this variant to limit the exhaust gas discharge produced by the pre-combustion. In this way, a good part of the energy emitted by the pre-combustion is conserved in the engine, and the probability of obtaining a clean combustion is further increased during the subsequent fuel injection. For this purpose, the invention provides a law 21, expressing the lifting of an engine exhaust valve according to the crank angle, as shown in Figure 2a. As can be seen, this limits the amount of exhaust gas from the engine during this second phase, compared to a known nominal operation of the engine, which is illustrated by the law 2. Finally, when the third phase, we switch to the laws 1, 2 for admission and exhaust respectively of nominal operation 25 of the engine, until the increase of the engine speed allows to reach the idle level of this- this. To reduce the amount of air introduced into the engine; that is to say, to apply the laws referenced 12 and 22 in FIGS. 1b and 2b respectively, it is possible to employ a quite conventional device of the VVL or AAC two-way type or a valve. These same devices can be used also at the output of the engine, to limit, according to the embodiment variant illustrated above, the exhaust gas discharge.

Ces moyens peuvent donc être divers et ne posent aucune difficulté de mise en oeuvre pour l'homme du métier. These means can therefore be diverse and pose no difficulty for the skilled person.

Claims

A method of controlling a vehicle engine, for starting it, which comprises: a first phase where the engine is driven by a starter, and where there is no fuel injection; a second phase in which, the engine being always driven by the starter, fuel is injected into the engine, so that a precombustion takes place in the engine; - A third phase where the fuel is still injected into the engine, it introduces therein an amount of air corresponding to its nominal operation, so that a clean combustion takes place in the engine; characterized in that the amount of air (12) introduced into the engine during at least one of the first two phases is limited in relation to a nominal operation (1) of the engine.

2. Method according to claim 1, characterized in that limits, with respect to a nominal operation (2) of the engine, the exhaust gas discharge (21) produced by the pre-combustion during the second phase.

3. Method according to one of the preceding claims, characterized in that decreases the amount of gas leaving the engine during the transition from the first phase to the second phase.

4. Method according to the preceding claim, characterized in that it releases, during the third phase, an amount of exhaust gas corresponding to the quantity released in the nominal operating conditions (2) of the engine.

5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that increases the amount of air entering the engine, and / or the amount of exhaust gas released by the engine, during the passage of the second phase in the third phase.