FR2950399A1 - Procede de commande d'un dispositif de commande pneumatique pour un moteur a combustion interne et moteur permettant la mise en œuvre dudit procede - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de commande d'un dispositif (1) de commande pneumatique pour un moteur, ledit dispositif comportant une première partie comprenant un circuit (2) de vide compris entre une pompe (11) à vide et une électrovanne (4), une seconde partie comprise entre un actionneur (3) pneumatique et l'électrovanne (4), caractérisé en ce que, suite à un arrêt de fonctionnement de la pompe (11) à vide, on effectue, tant que la pression dans la première partie est inférieure à un seuil de pression prédéterminé, au moins les étapes suivantes : on isole à étanchéité la première partie du dispositif (1) de la seconde partie dudit dispositif, on remplit d'air la seconde partie du dispositif (1), on transfère l'air contenu de la seconde partie du dispositif (1) vers la première partie dudit dispositif. L'invention concerne aussi un moteur comprenant un profil de commande pour la mise en oeuvre dudit procédé.
Description
Procédé de commande d'un dispositif de commande pneumatique pour un moteur à combustion interne et moteur permettant la mise en oeuvre dudit procédé
Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à un moteur à combustion interne comprenant un dispositif de commande pneumatique d'organes du moteur et plus particulièrement à sa commande en phase d'arrêt du moteur.
Arrière-plan technologique Les véhicules automobiles utilisent couramment les dispositifs de commande pneumatique comprenant un circuit de vide, une pluralité d'actionneurs pneumatiques, et des électrovannes pneumatiques reliées au circuit de vide et aux actionneurs et adaptées pour commander les actionneurs.
La pression régnant dans le circuit de vide est générée par une pompe à vide. Le plus souvent, l'entrainement de la pompe à vide est directement au fonctionnement du moteur. C'est le cas par exemple quand la pompe à vide est directement reliée aux arbres à cames du moteur.
Ainsi quand le moteur est en fonctionnement, la pompe à vide génère une pression très inférieure à la pression atmosphérique, à titre indicatif de l'ordre de 50 mbar absolu. Cependant quand le moteur s'arrête, deux types de défaillance du circuit de vide peuvent apparaitre.
Le premier problème est une migration d'huile dans le circuit de vide. En effet, la pompe à vide étant normalement lubrifiée pour son bon fonctionnement, à l'arrêt du moteur la faible pression régnant dans le circuit de vide a pour conséquence d'aspirer l'huile de lubrification de la pompe à vide vers le circuit de vide. Le problème est d'autant plus crucial en cas de défaillance de l'étanchéité de la pompe.
Le second problème rencontré implique l'électrovanne. A l'arrêt du moteur, la position de l'électrovanne est, selon l'actionneur pneumatique piloté, normalement ouverte ou normalement fermée. L'électrovanne pouvant se comporter comme un système masse-ressort, le stress vibratoire de la coupure moteur associé au vieillissement de la zone d'étanchéité de l'électrovanne peut générer du bruit par mise en résonance du système masse-ressort de l'électrovanne. Cela se traduit soit par un sifflement de l'électrovanne, soit par une vibration mécanique de la fonction pilotée, par exemple un turbocompresseur.
L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L'invention porte ainsi sur un procédé de commande d'un dispositif de commande pneumatique pour un moteur à combustion interne, ledit dispositif comportant une première partie comprenant un circuit de vide compris entre une pompe à vide et une électrovanne, une seconde partie comprise entre un actionneur pneumatique et l'électrovanne, caractérisé en ce que, suite à un arrêt de fonctionnement de la pompe à vide, on effectue, tant que la pression dans la première partie est inférieure à un seuil de pression prédéterminé, au moins les étapes suivantes : -On isole à étanchéité la première partie du dispositif de commande pneumatique de la seconde partie dudit dispositif, -On remplit d'air la seconde partie du dispositif de commande pneumatique, -On transfère l'air contenu de la seconde partie du dispositif de commande pneumatique vers la première partie dudit dispositif.
On rétablit ainsi de façon simple et rapide une pression suffisante en particulier dans le circuit de vide pour éviter une migration de l'huile contenue dans la pompe à vide vers les organes connectés au circuit de vide.
Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- chaque étape comprend une commande prédéterminée de l'électrovanne, ce qui permet une gestion centralisée des différentes étapes par la commande de ce seul organe.
- on effectue l'étape de remplissage pendant une durée de remplissage déterminée et on effectue l'étape de transfert pendant une durée de transfert déterminée, pour ne pas prolonger au delà du temps nécessaire pour atteindre une pression sensiblement stable dans la seconde partie au cours du remplissage et dans la première partie au cours du transfert d'air.
- les étapes sont répétées pendant une durée de procédure inférieure ou égale à 10 secondes. - De préférence, le seuil de pression est la pression atmosphérique, pour un remplissage à partir de l'atmosphère.35
- la somme de la durée de remplissage et de la durée de transfert est comprise entre 0,5 seconde et 1 seconde, en raison des valeurs élevées des débits de remplissage et de transfert. - Avantageusement, le ratio entre la durée de remplissage et la durée de transfert est compris entre 0,2 et 0,9 suivant le risque de bruyance.
-Avantageusement, l'électrovanne étant de type proportionnelle, la commande 10 prédéterminée de l'électrovanne est choisie de manière à déterminer une ouverture partielle de l'électrovanne, afin d'éviter le contact avec d'éventuelles butées mécaniques.
Par ailleurs, l'invention a aussi pour objet un moteur à combustion interne comportant un dispositif de commande pneumatique, ledit dispositif comportant une première partie 15 comprenant un circuit de vide compris entre une pompe à vide et une électrovanne, une seconde partie comprise entre un actionneur pneumatique et l'électrovanne, un moyen de commande de l'électrovanne, caractérisé en ce que le moyen de commande comprend un profil de commande de l'électrovanne pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. 20
Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux 25 figures dans lesquelles :
- La figure 1 illustre un dispositif de commande pneumatique de véhicule automobile. - La figure 2 présente un premier exemple de profil de commande de l'électrovanne - La figure 3 présente le gain temporel sur le rétablissement de la pression atmosphérique 30 dans le circuit de vide grâce à la procédure de l'invention.
Description détaillée La figure 1 illustre un dispositif 1 de commande pneumatique d'organes de moteur à 35 combustion interne, pour véhicule automobile.5 Le dispositif de commande 1 comprend un circuit de vide 2, une pluralité d'actionneurs pneumatiques 3 dont seuls trois sont représentés sur la figure 1, à titre d'exemple, et une pluralité d'électrovannes de commande pneumatiques 4 reliées au circuit de vide 2 et aux actionneurs 3. Chaque électrovanne 4 est adaptée pour commander un actionneur 3. Un tel actionneur 3 peut être utilisé pour piloter un organe de moteur tel qu'un turbocompresseur ou un by-pass d'échangeur EGR. Selon les applications visées, les électrovannes 4 peuvent être du type On/Off, comme c'est typiquement le cas d'un by-pass d'échangeur EGR ou encore de type proportionnelle, comme c'est le cas pour un turbocompresseur.
Chaque électrovanne 4 comprend un premier orifice de passage 5 relié par un conduit 6 au circuit de vide 2, un second orifice de passage 7 relié par un conduit 8 à un orifice d'entrée 15 de l'actionneur pneumatique 3 et un troisième orifice de passage 9 relié par un conduit 10 à l'atmosphère. L'électrovanne 4 est adaptée pour relier le second orifice de passage 7 sélectivement au premier orifice de passage 5 et au troisième orifice de passage 9 et ainsi commander l'actionneur 3 en contrôlant la pression dans le conduit 8.
20 Le circuit de vide 2 comprend une pompe à vide 11 reliée à un circuit pneumatique de freinage 12 du véhicule et un réservoir de vide 13 relié par un conduit 14 à la pompe à vide 11.
Deux des électrovannes 4 sont reliées au réservoir 13 par leur premier orifice de passage 25 5 tandis qu'une électrovanne 4 est reliée à la pompe 11 par son premier orifice 5 de passage.
Les électrovannes 4 sont reliées à un moyen de commande tel qu'une Unité de Commande Electronique ou ECU 16 qui les pilote électriquement.
Ainsi, quand le moteur fonctionne, la pompe 11 à vide, entrainée par le moteur, aspire l'air dans le circuit 2 de vide et fait régner dans ledit circuit une pression Pv de vide très inférieure à la pression atmosphérique Patm, à titre indicatif comprise entre 50 et 150 mbar.
Pour des raisons de compréhension dans la suite du présent mémoire, on décompose le dispositif 1 de commande pneumatique en deux parties. 30 35
La première partie du dispositif 1 de commande pneumatique comprend le circuit 2 de vide compris entre la pompe 11 à vide et l'électrovanne 4, donc les éléments organiques du dispositif 1 de commande pneumatique situés en amont du premier orifice 5 de passage de l'électrovanne 4.
La seconde partie du dispositif 1 de commande pneumatique est comprise entre l'actionneur 3 pneumatique et l'électrovanne 4, c'est-à-dire qu'elle comprend les éléments du dispositif 1 de commande pneumatique situés en aval du second orifice de passage 7 de l'électrovanne 4.
A l'arrêt du fonctionnement de la pompe 11 à vide dû à l'arrêt de son entrainement par le moteur, conformément à l'invention, afin de s'affranchir des problèmes de migration d'huile et de bruyance de l'électrovanne 4 déjà décrit dans ce mémoire, on procède de la manière suivante :
-on effectue, tant que la pression Pv de vide dans la première partie du dispositif 1 de commande pneumatique est inférieure à un seuil de pression Sp prédéterminé, au moins les étapes suivantes :
-on isole à étanchéité la première partie du dispositif 1 de commande pneumatique de la seconde partie dudit dispositif,
-on remplit d'air la seconde partie du dispositif 1 de commande pneumatique,
-on transfère l'air contenu de la seconde partie du dispositif 1 de commande pneumatique vers la première partie dudit dispositif.
La seconde partie du dispositif 2 de commande fait ainsi office d'accumulateur d'air 30 temporaire. De préférence, chaque étape comprend une commande prédéterminée de l'électrovanne 4.
Dans le mode de réalisation décrit ici, l'ECU 16 commande l'électrovanne 4 suivant une séquence d'ouverture et de fermeture successive de ladite électrovanne 4 permettant de 35 rétablir la pression Pv régnant dans le circuit 2 de vide au seuil de pression qui, avantageusement, est la pression atmosphérique Patm 25 La figure 2 présente sous la forme d'un diagramme un premier exemple de séquence ou profil de commande 17 en créneau donnant, pour une vanne de type On/Off, la variation de la consigne de commande électrique X en fonction du temps t.
Par convention, dans cet exemple, on se place dans le cas d'une électrovanne 4 dite normalement fermée, c'est-à-dire qu'à 0% de commande électrique, soit sans pilotage électrique, l'électrovanne 4 est considérée totalement fermée, autrement dit, elle autorise le passage de l'air en provenance du troisième orifice de passage 9 relié à l'atmosphère vers l'actionneur 3. A l'opposé, à 100 % de commande électrique l'électrovanne 4 n'autorise pas le passage de l'air en provenance du troisième orifice de passage 9 relié à l'atmosphère et autorise le passage de l'air entre le circuit 2 de vide et l'actionneur 3.
Dans le cas où l'électrovanne 4 est de type On/Off on ne peut évidemment faire que des sauts 0%-100% ou 100%-0%. Le fonctionnement est le suivant :
L'instant to correspond à instant d'arrêt de fonctionnement du moteur. La pompe 11 à vide cesse donc aussi de fonctionner. 20 De l'instant to à l'instant t,, on effectue le remplissage de la première partie du dispositif 1 de commande pneumatique pendant une durée de remplissage, tr, déterminée par l'écart entre les instants to et t,, la seconde partie du dispositif 1 de commande pneumatique étant étanche. Pour ce faire, l'électrovanne 4 est pilotée par l'ECU 16 à un seuil minimum 25 S1 de commande, soit pour une vanne de type On/Off, à 0% de commande électrique et l'air en provenance de l'atmosphère est en communication avec l'actionneur 3. La seconde partie du dispositif 1 de commande pneumatique comprise entre l'actionneur 3 et l'électrovanne 4 est donc chargée en air et la pression résultante dans cette seconde partie est donc la pression atmosphérique Patm. L'instant t, peut être déterminé de façon à 30 être assuré d'avoir un bon remplissage d'air de la seconde partie du dispositif 1 de commande pneumatique, c'est-à-dire quand la pression résultante du remplissage d'air dans cette seconde partie est sensiblement la pression atmosphérique Patm.
De l'instant t, à l'instant t2, on effectue le transfert de l'air pendant une durée de transfert, 35 tt, déterminée par l'écart entre les instants t, et t2. Pour ce faire, l'électrovanne 4 est pilotée par l'ECU à un seuil maximum S2 de commande, soit pour une vanne de type On/Off, à 100% de commande électrique et l'actionneur 3 est en communication avec la15 première partie du dispositif 1 de commande pneumatique comprenant le circuit 2 de vide. L'air à la pression atmosphérique Patm contenue dans la première partie du dispositif 1 de commande pneumatique, et notamment dans le conduit 8 qui fait ici office de principale réserve d'air, se décharge et se répartit dans la seconde partie comprenant le circuit 2 de vide, incrémentant sa pression Pv. La durée de transfert, tt, entre l'instant t, et l'instant t2 peut être de l'ordre de grandeur d'une seconde. L'instant t2 peut être déterminé de façon à être assuré d'avoir eu un bon transfert d'air vers la première partie du dispositif 1 de commande pneumatique, c'est-à-dire quand la pression Pv du circuit 2 de vide dans cette seconde partie devient sensiblement stable.
De l'instant t2 à l'instant t3, l'électrovanne 4 est de nouveau pilotée par l'ECU 16 au seuil minimum S1, permettant la mise à la pression atmosphérique de la seconde partie du dispositif 1 de commande pneumatique. L'électrovanne 4 isole de plus le circuit 2 de vide, maintenant ainsi la pression Pv. De l'instant t3 à l'instant t4, l'électrovanne 4 est de nouveau pilotée par l'ECU 16 au seuil maximum S2, permettant de décharger l'air contenue dans la seconde partie du dispositif 1 de commande pneumatique vers la première partie dudit dispositif 1 comprenant le circuit 2 de vide et d'en incrémenter une nouvelle fois la pression Pv. 20 Le profil de commande 17 en créneau a donc une période T égal à l'écart de temps entre les instants t, et t3, autrement dit la somme de la durée de remplissage d'air, tr, et de la durée de transfert d'air, tt. De préférence la somme de la durée de remplissage, tr, et de la durée de transfert, tt, est comprise entre 0,5 et 1 seconde. De préférence encore, le 25 ratio entre la durée de remplissage, tr, et la durée de transfert, tt, est compris entre 0,2 et 0,9 suivant le risque de bruyance.
Ainsi, en renouvelant les étapes de commande sur une durée de procédure C déterminée, la pression Pv dans le circuit 2 de vide est progressivement rétablie à la 30 pression atmosphérique Patm. La durée de procédure C doit se dérouler sur quelques secondes. De préférence, la durée de procédure C est inférieure ou égale à 10 secondes.
Dans le cas où l'électrovanne 4 est de type proportionnelle, de préférence, la commande de l'électrovanne 4 est choisie de manière à déterminer une ouverture partielle de ladite 35 électrovanne 4. Ainsi, dans ce cas le seuil minimum S1 est supérieur à 0% de commande électrique et le seuil maximum S2 est inférieur à 100%, afin d'éviter de venir au contact15 d'éventuelles butées mécaniques d'électrovanne 4 et ainsi limiter des risques de bruyance et de durabilité.
La figure 3 présente sous forme de diagramme, la variation de l'écart de pression AP en fonction du temps t du circuit 2 de vide. La première courbe 18 présente la variation temporelle de l'écart de pression AP sans la procédure de l'invention. Avant l'instant to, le moteur est en fonctionnement et l'écart de pression AP est donc l'écart entre la pression atmosphérique Patm et la pression absolue Pv dans le circuit 2 de vide. Passé l'instant to, le moteur est arrêté et la pompe à vide 11 cesse de fonctionner. L'écart de pression AP diminue, la pression Pv dans le circuit 2 de vide se rétablissant progressivement à la pression atmosphérique Paim, en raison des fuites d'air normales du dispositif 1 de commande pneumatique. A titre indicatif, les fuites d'air ont un débit Q,, de l'ordre de 30 litres/heures.
La seconde courbe 19 présente la variation temporelle de l'écart de pression AP avec la procédure de l'invention. Passé l'instant to, le moteur est arrêté et la pompe à vide 11 cesse de fonctionner. L'ECU 16 procède à la commande de l'électrovanne 4. La succession d'ouverture/fermeture de l'électrovanne 4 permet le rétablissement accéléré, sur la durée de procédure C, de la pression Pv dans le circuit 2 de vide à la pression atmosphérique Paim, en raison d'une part du débit de remplissage 0,2 de l'air dans la seconde partie du dispositif 1 de commande pneumatique 3 lorsque l'électrovanne 4 est commandée au seuil minimum S1, permettant la mise à la pression atmosphérique Patm de ladite seconde partie et d'autre part du débit de transfert 0,3 de l'air dans la première partie du dispositif 1 de commande pneumatique, lorsque l'électrovanne 4 est commandée au seuil maximum S2, permettant de décharger l'air contenue dans la seconde partie vers la première partie du dispositif 1 de commande pneumatique comprenant le circuit 2 de vide et d'en augmenter la pression Pv.
En effet, le débit de remplissage Qv2 et le débit de transfert Qv3 sont nettement supérieur au débit de fuites Q,,. A titre indicatif, les débits Qv2 et Qv2 sont de l'ordre de 1000 litres/heures.
La procédure a aussi pour avantage de maintenir sous tension l'électrovanne 4 et par conséquent de rigidifier le système masse-ressort, ce qui va dans le sens d'une diminution de la bruyance par une mise en résonance.
Claims (9)
- Revendications1. Procédé de commande d'un dispositif (1) de commande pneumatique pour un moteur à combustion interne, ledit dispositif comportant une première partie comprenant un circuit (2) de vide compris entre une pompe (11) à vide et une électrovanne (4), une seconde partie comprise entre un actionneur (3) pneumatique et l'électrovanne (4), caractérisé en ce que, suite à un arrêt de fonctionnement de la pompe (11) à vide, on effectue, tant que la pression (Pv) dans la première partie est inférieure à un seuil de pression (Sp) prédéterminé, au moins les étapes suivantes : - On isole à étanchéité la première partie du dispositif (1) de commande pneumatique de la seconde partie dudit dispositif, - On remplit d'air la seconde partie du dispositif (1) de commande pneumatique, - On transfère l'air contenu de la seconde partie du dispositif (1) de commande pneumatique vers la première partie dudit dispositif.
- 2. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque étape comprend une commande prédéterminée de l'électrovanne (4).
- 3. Procédé de commande selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'on effectue l'étape de remplissage pendant une durée de remplissage (tr) déterminée et en ce qu'on effectue l'étape de transfert pendant une durée de transfert (tt) déterminée.
- 4. Procédé de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que la somme de la durée (tr) de remplissage et de la durée (tt) de transfert est comprise entre 0,5 seconde et 1 seconde.
- 5. Procédé de commande selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que le ratio entre la durée (tr) de remplissage et la durée (tt) de transfert est compris entre 0,2 et 0,9.
- 6. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que, l'électrovanne (4) étant de type proportionnelle, la commande prédéterminée de l'électrovanne (4) est choisie de manière à déterminer une ouverture partielle de l'électrovanne (4).
- 7. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les étapes sont répétées pendant une durée (C) de procédure inférieure ou égale à 10 secondes.
- 8. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le seuil de pression (Sp) est la pression atmosphérique (Patm).
- 9. Moteur à combustion interne comportant un dispositif (1) de commande pneumatique, ledit dispositif comportant une première partie comprenant un circuit (2) de vide compris entre une pompe (11) à vide et une électrovanne (4), une seconde partie comprise entre un actionneur (3) pneumatique et l'électrovanne (4), un moyen de commande (16) de l'électrovanne 4, caractérisé en ce que le moyen de commande (16) comprend un profil de commande (17) de l'électrovanne (4 ) pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.10
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