FR2965303A1 - Procede d'arret d'un moteur diesel ayant aux moins deux cylindres - Google Patents

Abstract

Procédé d'arrêt d'un moteur Diesel (100) ayant au moins deux cylindres (110, 120, 130, 140). Après une demande d'arrêt et pendant la fin de marche du moteur Diesel (100) jusqu'à l'arrêt, on commande les soupapes d'admission (111, 121, 131, 141) et/ou les soupapes d'échappement (112, 122, 132, 142) au moins du premier cylindre (130) et du second cylindre (110) pour qu'à l'instant de l'arrêt, la charge du premier cylindre (130) soit supérieure à la charge du second cylindre (110), et le premier cylindre (130) soit dans son temps de compression et le second cylindre (110), dans son temps actif.

Description

i Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé d'arrêt d'un moteur Diesel ayant au moins deux cylindres. Etat de la technique On démarre usuellement les moteurs Diesel avec un démarreur qui entraîne le moteur sur un ou plusieurs tours jusqu'à ce que se produise l'auto-allumage. On connaît également des modes de fonctionnement en marche/arrêt selon lesquels, le moteur à combustion s'arrête dans certaines situations, et redémarre de nouveau après un temps relativement court et d'une manière particulièrement rapide. Il est connu dans ces conditions, d'arrêter le moteur, par exemple lorsque le véhicule est arrêté devant un feu rouge et de le redémarrer lorsqu'on actionne l'embrayage ou la pédale d'accélérateur. Il est souhaitable d'exécuter cette opération de redémarrage, rapidement et sans que le démarreur ne soit sollicité longuement, pour l'économiser, augmenter la sécurité du véhicule et éviter l'émission de bruit. Pour cette raison, il est souhaitable de déclencher un cylindre approprié aussi précocement que possible, c'est-à-dire lorsqu'on passe la première fois son point mort haut (PMH) et de réduire au minimum l'angle de démarrage, c'est-à-dire l'angle du vilebrequin que ce cylindre doit parcourir entre sa position d'arrêt et le premier déclenchement. Selon le document DE 198 17 497 A 1, il est par exemple connu de déplacer le piston pour le mettre dans une position souhaitée après l'arrêt proprement dit du moteur. Toutefois, un tel mouvement du moteur après l'arrêt sera perçu comme non naturel et gênant par le conducteur. En variante, on peut influencer le piston au cours de la fin de marche pour qu'il s'arrête dans une position avantageuse, comme cela est par exemple décrit de façon générale dans le document DE 102 55 149 Al.

En particulier, du fait de l'auto-allumage, les moteurs Diesel imposent des conditions particulières au démarrage, car le point d'allumage éventuel et l'angle de démarrage dépendent de la synchronisation entre l'arbre à cames et le vilebrequin, la libération de la pression de la rampe commune (pression minimale dans la rampe commune pour garantir l'ouverture et la fermeture de l'injecteur) et

2 aussi des conditions thermodynamiques limites de la pression et de la température dans la chambre de combustion. Les conditions thermodynamiques limites pour un auto-allumage, ne sont réalisées que si la charge du cylindre à l'instant du redémarrage, est suffisamment élevée et si le piston est accéléré suffisamment rapidement. But de l'invention La présente invention a pour but de développer des moyens permettant d'arrêter un moteur Diesel pour permettre son io redémarrage rapide, et néanmoins sûr et garanti. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'arrêt d'un moteur Diesel ayant au moins deux cylindres, procédé caractérisé en ce qu' 15 après une demande d'arrêt et pendant la fin de marche du moteur Diesel jusqu'à l'arrêt, on commande les soupapes d'admission et/ou les soupapes d'échappement au moins du premier cylindre et du second cylindre des cylindres sont commandées pour qu' - à l'instant de l'arrêt, la charge du premier cylindre soit supérieure à 20 la charge du second cylindre, et - à l'instant de l'arrêt, le premier cylindre est dans son temps de compression et le second cylindre est dans son temps actif. L'invention applique le fait que la position d'arrêt du moteur dépend principalement de l'équilibre des forces exercées sur le 25 vilebrequin. Importent dans ces conditions les forces de ressort à gaz dans le cylindre actif et le cylindre en compression, car pour ces deux cylindres, les soupapes sont fermées. Selon l'invention, le cylindre actif (temps de travail), a de préférence une charge (ici pratiquement une masse d'air car habituellement après une demande d'arrêt, on n'injecte 30 plus de carburant) significativement plus petite que le cylindre en compression, de sorte que l'équilibre des forces est atteint déjà pour quelques degrés d'angle de vilebrequin (°KW) après le passage du point mort haut (PMH) du cylindre actif. Ensuite, le cylindre en compression est proche de son point mort bas (PMB) encore au début de la phase de 35 compression. Pendant la phase d'arrêt il ne perd qu'une faible fraction

3 de sa charge car la pression dans le cylindre n'est que légèrement supérieure à la pression ambiante ; au redémarrage il atteint ainsi la pression et la température nécessaires pour se déclencher dès le premier passage à proximité de son point mort haut PMH. L'invention permet le redémarrage avec un temps de démarrage très court ce qui réduit la sollicitation du démarreur et augmente le confort de conduite. Minimiser le temps de démarrage est également synonyme d'amélioration de la sécurité, car un redémarrage retardé peut se traduire par exemple par le recul du véhicule.

Prévoir la position des cylindres à l'arrêt et en particulier quel cylindre se trouve dans quel temps du cycle de fonctionnement, peut se faire par exemple en appliquant des programmes avec des calculs modélisés. On connaît à cet effet des procédés selon l'état de la technique. Si le moteur à combustion interne a moins de cylindres que de temps de cycle, une commande préférentielle du moteur, comme cela est par exemple décrit le document DE 102 55 149 A1, permet de garantir pour l'essentiel, qu'il y aura toujours un cylindre qui, à l'arrêt, se trouvera dans son temps de compression. De manière préférentielle, on arrête le moteur pour disposer d'un angle de démarrage compris entre 120°KW et 180°KW avant son point mort haut. Il s'est en effet avéré qu'un écart de la position du piston allant jusqu'à 60°KW vers le point mort bas PMB était encore possible pour le cylindre en compression et il garantit le déclenchement pour le redémarrage au premier passage du point mort haut PMH. L'invention s'applique d'une manière particulièrement avantageuse dans le cas du procédé d'arrêt d'un moteur Diesel. Il est connu d'utiliser à l'arrêt une fonction d'arrêt en douceur. Cette fonction garantit une fin de marche en douceur du moteur en fermant le volet d'étranglement (appelé également volet de régulation dans le cas du moteur Diesel), pour avoir une charge de cylindre aussi faible que possible. Les forces de compression et de détente diminuent ainsi et le moteur termine son fonctionnement de manière plus régulière. Dans le cas d'un moteur Diesel à fonctionnement totalement variable des soupapes, on utilise les soupapes d'admission pour assurer le rôle du volet d'étranglement. Les soupapes d'admission seront alors ouvertes seulement brièvement pour arriver à une charge aussi faible que possible du cylindre. En combinaison avec la solution selon l'invention, en particulier on influence la dernière charge de cylindre avant l'arrêt du moteur. Le cylindre qui à l'arrêt se trouvera dans son temps de compression, doit permettre une dernière charge de cylindre aussi élevée que possible, contrairement aux charges qui précèdent. Cela s'obtient de préférence par des temps d'ouverture de soupapes d'admission aussi longtemps que possible et s'appliquent par exemple à l'aide de la commande du moteur. Une charge de cylindre élevée se traduit par une montée rapide de la pression dans le cylindre au cours de la phase de compression. La pression du cylindre en compression atteint déjà après quelques degrés d'angle de vilebrequin, la même valeur que la pression du cylindre qui est à ce moment en détente avec une petite charge. C'est pourquoi, le moteur ne s'immobilise pas au milieu de la course, mais très près du point mort bas du premier cylindre en compression, lors du redémarrage. Ce cylindre a ainsi un angle de démarrage approprié et une charge (remplissage d'air) suffisante pour se déclencher déjà au cours du premier temps de travail. L'injection du carburant se fera à un instant approprié, en particulier pendant la compression. Selon l'invention, les soupapes d'admission du premier cylindre restent en particulier ouvertes plus longtemps dans le temps d'admission qui précède le temps de compression que les soupapes d'admission du second cylindre dans le temps d'admission qui précède son temps actif cette durée étant de préférence au moins double, triple ou quadruple. Une unité de calcul selon l'invention, par exemple l'appareil de commande (appareil de gestion) du moteur, est conçue notamment par son programme, pour appliquer le procédé de l'invention tel que défini ci-dessus. Il est également possible d'implémenter le procédé sous la forme de programmes car les programmes sont peu coûteux, notamment si l'on utilise un appareil de commande également pour d'autres fonctions, et que cet appareil équipe déjà le moteur. Des 5 supports de données appropriés pour le programme d'ordinateur, sont notamment des disquettes, des disques durs, des mémoires flash, des mémoires EEPROM, CD-ROM, DVD. On peut également télécharger le programme par un réseau, tel qu'internet ou intranet. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière 10 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 équipé d'un appareil de commande, - la figure 2 montre un mode de réalisation préférentiel de l'invention à 15 l'aide d'un ordinogramme. Description d'un mode de réalisation de l'invention La figure 1 montre un moteur à combustion interne 100 pour la mise en oeuvre de l'invention. Ce moteur est un moteur Diesel. Le moteur à combustion interne 100 a, dans le présent 20 exemple, quatre cylindres 110, 120, 130, 140 équipés chacun d'une soupape d'admission 111, 121, 131, 141, réglable, ainsi que d'une soupape d'échappement 112, 122, 132, 142 à commande mécanique. Les soupapes d'admission 111-141 sont réglables ; ici elles sont commandées de manière hydraulique ou par électro-aimant. La 25 commande entre autres des soupapes d'admission est faite par un appareil de commande 180. Les soupapes d'admission et d'échappement sont actionnées par un arbre à cames 150. Chacun des cylindres 110-140 reçoit un piston 113, 123, 133, 143 à mouvement linéaire relié à un vilebrequin (non représenté).

30 Dans la situation représentée à la figure 1, le cylindre 110 est au début du temps actif, le cylindre 120 au début du temps d'échappement, le cylindre 130 au début du temps de compression et le cylindre 140 au début du temps d'aspiration. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'appareil de commande 180 agit 35 sur les soupapes d'admission variables 111-141 pour qu'après l'arrêt du moteur, on se trouve dans une situation favorable pour un redémarrage, comme cela sera décrit ensuite en référence à la figure 2. La figure 2 montre schématiquement un mode de réalisation préférentiel du procédé selon l'invention sous la forme d'un s ordinogramme. Le procédé commence par l'étape 200, c'est-à-dire l'émission d'une demande d'arrêt. La demande d'arrêt (requête d'arrêt du moteur), peut être par exemple envoyée par une commande marche/arrêt de l'appareil de commande 180 du moteur. Ensuite, dans l'étape 201, on arrête le moteur thermique, c'est-à-dire que l'on coupe 10 notamment l'alimentation en carburant. Le moteur termine sa marche (fin de marche) jusqu'à son arrêt. Pendant la fin de marche, dans l'étape 202, on assure une fin de marche en douceur par la fonction de "coupure en douceur" en ce que l'appareil de commande 180 agit sur les soupapes 15 d'admission variables 111-141 pour n'avoir qu'une très faible charge des différents cylindres 110-140. En même temps, dans l'étape 203, on applique une prédiction de fin de marche pour prédéterminer le temps de cycle dans lequel se trouvera chaque cylindre à l'arrêt définitif du moteur. A l'aide 20 de la prévision, on sélectionne comme premier cylindre celui qui à l'instant de l'arrêt du moteur, se trouvera dans son temps de compression et aussi comme second cylindre celui qui, à l'instant de l'arrêt du moteur, se trouve dans son temps actif. Pour la représentation non limitative de la figure 1 correspondant à l'instant de 25 l'arrêt du moteur, le premier cylindre sera le cylindre 130 et le second cylindre sera le cylindre 110. Ce résultat de la prévision est utilisé dans l'étape 204 pour arrêter le moteur Diesel dans une position avantageuse pour un redémarrage. Pour cela, dans l'étape 204, on ouvre d'une manière 30 relativement brève, la soupape d'admission 111 du second cylindre 110 pendant la dernière phase d'aspiration, avant l'arrêt définitif et on ouvre très longtemps la soupape d'admission 131 du premier cylindre 130 dans sa dernière phase d'admission. Ainsi, on aura une charge relativement importante dans le premier cylindre 130 alors que la 35 charge du second cylindre 110 sera relativement faible. La position 7 d'arrêt final se détermine à partir des forces de ressort de compression dans les cylindres 110, 130, de sorte que la position d'arrêt se situera à proximité du point mort bas PMB du premier cylindre 130. Le procédé selon l'invention permet d'arrêter un cylindre s qui ici le cylindre 130 du moteur Diesel 100 avec une charge appropriée pour un redémarrage et pour un angle de démarrage approprié. s NOMENCLATURE 100 110, 120, 130, 140 s 111, 121, 131, 141 112, 122, 132, 142 113, 123, 133, 143 150 180 io 200-204 moteur à combustion interne/moteur Diesel cylindres soupapes d'admission soupapes d'échappement pistons arbre à cames appareil de commande étapes du programme du procédé. 15

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1 °) Procédé d'arrêt d'un moteur Diesel (100) ayant au moins deux cylindres (110, 120, 130, 140), procédé caractérisé en ce qu' après une demande d'arrêt (200) et pendant la fin de marche du moteur Diesel (100) jusqu'à l'arrêt, on commande (204) les soupapes d'admission (111, 121, 131, 141) et/ou les soupapes d'échappement (112, 122, 132, 142) au moins du premier cylindre (130) et du second cylindre (110) des cylindres (110, 120, 130, 140) pour qu'à l'instant de l'arrêt, - la charge du premier cylindre (130) soit supérieure à la charge du second cylindre (110), et - le premier cylindre (130) soit dans son temps de compression et le second cylindre (110), dans son temps actif. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on dimensionne la charge du premier cylindre (130) et celle du second cylindre (110) pour qu'à l'instant de l'arrêt, le premier cylindre (130) se trouve à un angle de vilebrequin compris entre 120°KW et 180°KW avant son point mort haut. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que par une prédiction de fin de marche, on détermine (203) celui parmi au moins des deux cylindres (110, 120, 130, 140), qui se trouve à l'instant de l'arrêt dans son temps de compression et celui parmi au moins deux cylindres (110, 120, 130, 140), qui se trouve à l'instant de l'arrêt dans son temps actif, pour déterminer le premier cylindre (130) et le second cylindre (110). 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant la fin de marche, le moteur Diesel (100) est commandé pour 35 qu'à l'instant de l'arrêt au moins un cylindre (130) se trouve dans son10 temps de compression et au moins un cylindre (110) se trouve dans son temps actif. 5» Procédé selon la revendication 1, s caractérisé en ce que les soupapes d'admission (131) du premier cylindre (130) restent ouvertes plus longtemps dans le temps d'admission qui précède le temps de compression, que les soupapes d'admission (111) du second cylindre (110) dans le temps d'admission qui précède son temps actif, et 10 cette durée est de préférence au moins double, triple ou quadruple. 6» Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur (100) est redémarré après l'arrêt en déclenchant le premier 15 cylindre (130) lorsqu'il atteint la première fois son temps actif. 7» Unité de calcul conçue pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, unité caractérisée en ce qu' 20 après une demande d'arrêt (200) et pendant la fin de marche du moteur Diesel (100) jusqu'à l'arrêt, elle commande (204) les soupapes d'admission (111, 121, 131, 141) et/ou les soupapes d'échappement (112, 122, 132, 142) au moins du premier cylindre (130) et du second cylindre (110) parmi les cylindres (110, 120, 130, 140) pour qu'à 25 l'instant de l'arrêt, - la charge du premier cylindre (130) soit supérieure à la charge du second cylindre (110), et - le premier cylindre (130) soit dans son temps de compression et le second cylindre (110), dans son temps actif. 30