FR2932535A1 - Procede de gestion de la coupure de l'alimentation en carburant d'un moteur thermique et unite de commande correspondante - Google Patents

Procede de gestion de la coupure de l'alimentation en carburant d'un moteur thermique et unite de commande correspondante Download PDF

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Abstract

Moteur thermique comportant des soupapes (13, 14) mobiles entre une position d'ouverture et une position de fermeture, des actionneurs de soupapes (15, 16) entre leurs deux positions, un dispositif d'alimentation en carburant (18) des chambres de combustion du moteur, un alternodémarreur et une unité de commande programmée pour commander : - le dispositif d'injection pour interrompre l'injection du carburant dans les chambres de combustion, - les actionneurs de soupapes pour maintenir au moins une soupape dans une position prédéterminée, - l'alternodémarreur pour que celui-ci soit entraîné en rotation par le vilebrequin et alimente un organe de stockage d'énergie. Procédé de gestion de l'alimentation d'un véhicule équipé d'un tel moteur.

Description

La présente invention concerne un procédé de gestion de la coupure de l'alimentation en carburant d'un moteur thermique utilisable notamment pour mouvoir un véhicule automobile.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un moteur thermique de véhicule automobile comporte généralement un bloc délimitant des chambres de combustion dans chacune desquelles est monté un piston relié à un vilebrequin relié via la boîte de vitesses à des roues du véhicule automobile pour entraîner celles-ci en rotation. Dans chaque chambre de combustion, débouche un conduit d'admission et un conduit d'échappement pourvu de soupapes mobiles entre des positions d'ouverture et de fermeture. Les soupapes sont déplacées entre leurs deux positions par l'intermédiaire d'arbres à came entraînés par le moteur thermique. Le moteur thermique comporte également un dispositif d'alimentation des chambres de combustion en carburant et une unité de commande du moteur reliée au dispositif d'alimentation et au circuit d'allumage dans le cas d'un moteur à allumage commandé. L'électricité utilisée à bord du véhicule est fournie par un alternateur entraîné par le moteur thermique et relié à la batterie du véhicule pour recharger celle-ci. Le démarrage du moteur est assuré par un démarreur qui est re- lié à la batterie et qui a un pignon de sortie engrenant sur une couronne dentée solidaire du vilebrequin. Il est connu de remplacer l'alternateur et le démarreur par un alternodémarreur associé au vilebrequin de manière à entraîner celui-ci pour les phases de démarrage ou à être entraîné par celui-ci lors des phases motrices pour ainsi recharger la batterie. L'alternodémarreur piloté comme démarreur permet un démarrage rapide du moteur. Lorsque le moteur équipe un véhicule automobile, il est dès lors possible d'envi- sager d'arrêter temporairement le moteur à chaque fois que le véhicule s'immobilise (par exemple dans un embouteillage ou à un feu rouge) et de redémarrer le moteur dès que le conducteur signifie son intention d'avancer par exemple en passant une vitesse. Ceci permet de limi- ter la consommation de carburant et répond aux préoccupations de la société civile de réduire la consommation d'énergie en général et en relation avec les transports notamment. Il a été envisagé d'utiliser l'alternodémarreur pour ralentir la vitesse de rotation du moteur en phase de décélération du véhicule, moteur en prise, et simultanément récupérer une partie de l'énergie produite par celui-ci. Il est connu par ailleurs de déplacer les soupa- pes entre la position d'ouverture et la position de fermeture au moyen d'actionneurs à commande variable, ce qui permet d'améliorer le rendement du moteur en adaptant la levée des soupapes pour permettre l'obtention de performances optimales des conditions de fonctionnement.
OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour but de fournir un moyen per-mettant d'optimiser la récupération d'énergie lors des phases de ralentissement du véhicule. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé de gestion de la coupure de l'alimentation en carburant d'un moteur thermique comportant un bloc définissant des chambres de combustion qui sont équipées de pistons reliés à un vilebrequin associé à un dispositif de récupération d'énergie et dans lesquelles débouchent un conduit d'admission et un conduit d'échappement pour-vus de soupapes mobiles entre une position d'ouverture et une position de fermeture, le moteur comportant des actionneurs de soupapes entre leurs deux positions et un dispositif d'alimentation en carburant des chambres de combustion relié à une unité de commande, le procédé comprenant, en phase de décélération du moteur, les étapes de commander : - le dispositif d'alimentation en carburant pour interrompre l'alimentation en carburant des chambres de combustion, - les actionneurs de soupapes pour maintenir au moins une soupape dans une position prédéterminée, - le dispositif de récupération d'énergie pour que celui-ci alimente un organe de stockage d'énergie. L'invention a également pour objet une unité de commande d'un moteur thermique de véhicule, comportant un bloc définissant des chambres de combustion qui sont équipées de pistons reliés à un vilebrequin associé à un dispositif de récupération d'énergie et dans lesquelles débouchent un conduit d'admission et un conduit d'échappement pourvus de soupapes mobiles entre une position d'ouverture et une position de fermeture, le moteur comportant des actionneurs de soupapes entre leurs deux po- sitions et un dispositif d'alimentation en carburant des chambres de combustion relié à ladite unité de commande, celle-ci étant programmée pour commander, pour une instruction de ralentissement : - le dispositif d'alimentation en carburant pour interrompre l'alimentation en carburant des chambres de combustion, - les actionneurs de soupapes pour maintenir au moins une soupape dans une position prédéterminée, - le dispositif de récupération d'énergie pour que celui-ci alimente un organe de stockage d'énergie (22). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait. référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspec- tive d'un moteur thermique incorporant une unité de commande conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue schématique partielle en coupe transversale de ce moteur. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures, le moteur thermique comporte un bloc 10 délimitant quatre cylindres 1, 2, 3, 4 en ligne. Les cylindres 1 et 4 encadrent les cylindres 2 et 3. Chaque cylindre 1, 2, 3, 4 définit une chambre 5 fermée d'un côté par une culasse 6 et de l'autre côté par un piston 7 mobile à coulissement dans le cylindre 1, 2, 3, 4 entre deux positions extrêmes (point mort haut et point mort bas) et reliée par une bielle 8 à un vilebrequin 9 monté à pivotement dans le bloc 10. Dans chaque chambre de combustion 5, débouchent un conduit d'admission 11 et un conduit d'échappement 12 qui sont ménagés dans la culasse 6. Le conduit d'admission 11 et le conduit d'échappement 12 sont équipés respectivement d'une soupape d'admission 13 et d'une soupape d'échappement 14 déplacées entre deux positions d'ouver- ture et de fermeture par des actionneurs électromagnétiques 15, 16 respectivement Une bougie 17 est montée sur la culasse 6 pour déboucher dans la chambre de combustion 5. La bougie 17 est reliée à un circuit d'allumage connu en lui-même et non représenté ici. Un injecteur 18 d'un dispositif d'alimentation en carburant est monté également sur la culasse 6. Le moteur comprend en outre un alternodémarreur 19 relié de façon connue en elle-même au vilebrequin 9 par une courroie 20. L'alternodémarreur 19 est un dispo- sitif, connu en lui-même, relié à la batterie et susceptible de fonctionner comme un moteur électrique ou comme un alternateur. Lorsqu'il fonctionne comme un moteur électrique, l'alternodémarreur 19 est alimenté par la batterie et fournit au vilebrequin 9 un couple additionnel pour entraîner en rotation le vilebrequin 9. L'alternodémarreur 19 est ainsi utilisé pour le démarrage du moteur thermique. Lorsqu'il fonctionne comme un alternateur, l'alternodémarreur 19 est entraîné par le vilebre- quin 9 pour recharger la batterie. L'alternodémareur forme alors un dispositif de récupération d'au moins une partie de l'énergie résultant de la rotation du vilebrequin. Le moteur comprend en outre une unité de commande (ou ECU, "Engine Control Unit") 21 reliée notamment aux injecteurs 18, aux actionneurs électromagnétiques de sou-papes 15, 16, au circuit d'allumage et à l'alternodémarreur 19 pour commander ceux-ci. L'unité de commande 21 comprend par exemple un microprocesseur associé à une mé- moire contenant des programmes exécutés par le microprocesseur. L'unité de commande 21 est ici également agencée pour arrêter le moteur thermique lorsque le véhicule automobile équipé de ce moteur s'immobilise et pour redémarrer celui-ci dès que le conducteur passe une vitesse (dans le cas d'une boîte de vitesses séquentielle) ou appuie sur l'accélérateur (dans le cas d'une boîte de vitesses automatique). L'unité de commande est en outre agencée pour, lorsque le moteur est soumis à une charge constante (c'est-à-dire que le régime du moteur thermique est cons-tant et le vilebrequin 9 tourne à une vitesse nominale), commander la désactivation d'un ou deux des cylindres 1, 2, 3, 4. La désactivation d'un ou de deux des cylindres 1, 2, 3, 4 engendre un déséquilibrage du vilebrequin 9 qui se traduit en une succession d'accélération ou de dé- célération du vilebrequin 9. Un détecteur 24, monté sur le bloc 10 pour détecter la vitesse instantanée du vilebrequin 9 et relié à l'unité de gestion 21, transmet à l'unité de gestion 21 un signal représentatif de la vi- tesse instantanée du vilebrequin 9. L'unité de commande 21 commande alors l'alternodémarreur 19 de manière que celui-ci . - prélève une part de couple plus importante sur le vilebrequin 9 lorsque le vilebrequin 9 accélère pour ramener le vilebrequin 9 à sa vitesse nominale, - prélève une part de couple moins importante ou fournisse un couple additionnel lorsque le vilebrequin 9 décélère pour ramener le vilebrequin 9 à sa vitesse nominale.
La part de couple prélevée et le couple additionnel à fournir sont ici déterminés par l'unité de gestion 21 en fonction de la différence entre la vitesse instantanée de l'arbre de sortie 9 et la vitesse de rotation nominale que celui-ci devrait avoir pour le régime de fonctionnement du moteur. L'alternodémarreur 19 permet ainsi de compenser le déséquilibrage du vilebrequin 9 produit par la désactivation d'un ou plusieurs cylindres. Enfin, l'unité de commande 21 est programmée de telle manière que, lorsque le conducteur commande un ra- lentissement du véhicule par exemple en réduisant l'enfoncement de la pédale d'accélérateur, elle commande - le dispositif d'alimentation en carburant pour interrompre l'injection, - les actionneurs électromagnétiques de soupapes pour immobiliser les soupapes en position d'ouverture, - l'alternodémarreur pour que celui-ci alimente en énergie électrique la batterie du véhicule. Du fait du maintien en position d'ouverture des soupapes, l'air circule librement dans les chambres de combustion et ne ralentit pas le mouvement des pistons.
Il n'y a donc pas de pertes à ce niveau de l'énergie du vilebrequin qui peut être récupérée par l'alternodémarreur. Dans l'hypothèse où l'énergie récupérable par l'alternodémarreur serait inférieure à celle du vilebrequin, les soupapes pourraient être maintenues en position de fermeture pour augmenter le ralentissement (les pistons devant comprimer l'air emprisonné dans les chambres de combustion). Si le ralentissement est insuffisant, le conduc- teur enfonce la pédale de frein et les freins sont ac- tionnés. Lorsque le conducteur enfonce la pédale d'accélérateur, l'unité de commande commande l'injection de carburant, les actionneurs de soupapes et les dispositifs d'allumage en fonction de la position du vilebrequin de manière à redémarrer un nouveau cycle de fonctionnement du moteur. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des va- riantes de réalisation sans sortir du cadre de l'inven- tion tel que défini par les revendications. Tout ou partie de soupapes peuvent être action-nées électromagnétiquement. En particulier, l'invention est applicable à tout type de moteur et par exemple à un moteur à allumage non commandé comme un moteur Diesel, un moteur à injection directe ou indirecte. Le nombre de cylindres peut être différent de quatre. L'invention est également applicable à des moteurs fonctionnant avec tout type de carburant : essence, gasoil, gaz de pétrole liquéfié (GPL), gaz natu- rel véhicule, éthanol... Les soupapes peuvent être immobilisées en position fermée ou dans une position intermédiaire lors de la phase de ralentissement.
La mise en uvre de l'invention n'impose pas de commander l'allumage dans la phase de décélération dans le cas d'un moteur à allumage commandé, cette dernière disposition étant utilisée dans le procédé de l'invention pour économiser de l'énergie.

Claims (5)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de gestion de la coupure de l'alimentation en carburant d'un moteur thermique comportant un bloc définissant des chambres de combustion (1, 2, 3, 4) qui sont équipées de pistons (7) reliés à un vilebrequin (9) associé à un dispositif de récupération d'énergie (19) et dans lesquelles débouchent un conduit d'admission (11) et un conduit d'échappement (12) pourvus de soupapes (13, 14) mobiles entre une position d'ouverture et une position de fermeture, le moteur comportant des actionneurs de soupapes (15, 16) entre leurs deux positions et un dispositif d'alimentation en carburant (18) des chambres de combustion relié à une unité de commande, le pro- cédé comprenant, en phase de décélération du moteur, les étapes de commander : - le dispositif d'alimentation en carburant pour interrompre l'alimentation en carburant des chambres de combustion, - les actionneurs de soupapes pour maintenir au moins une soupape dans une position prédéterminée, - le dispositif de récupération d'énergie pour que celui-ci alimente un organe de stockage d'énergie (22).
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel au moins une soupape (13, 14) est maintenue en position d'ouverture par les actionneurs de soupapes.
  3. 3. Unité de commande d'un moteur thermique de vé- hicule, comportant un bloc définissant des chambres de 30 combustion (1, 2, 3,
  4. 4) qui sont équipées de pistons (7) reliés à un vilebrequin (9) associé à un dispositif de récupération d'énergie (19) et dans lesquelles débouchent un conduit d'admission (11) et un conduit d'échappement (12) pourvus de soupapes (13, 14) mobiles entre une posi- 35 tion d'ouverture et une position de fermeture, le moteur 25comportant des actionneurs de soupapes (15, 16) entre leurs deux positions et un dispositif d'alimentation en carburant (18) des chambres de combustion relié à ladite unité de commande, celle-ci étant programmée pour comman- der, pour une instruction de ralentissement : - le dispositif d'alimentation en carburant pour interrompre l'alimentation en carburant des chambres de combustion, - les actionneurs de soupapes pour maintenir au moins une soupape dans une position prédéterminée, - le dispositif de récupération d'énergie pour que celui-ci alimente un organe de stockage d'énergie (22). 4. Unité selon la revendication 3, dans lequel au moins une soupape (13, 14) est maintenue en position d'ouverture par les actionneurs de soupapes.
  5. 5. Unité selon la revendication 3, dans lequel le dispositif de récupération d'énergie est un alternodémarreur.
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