WO2003002862A1 - Procede et systeme de commande d'un moteur comportant un frein a decompression - Google Patents

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WO2003002862A1
WO2003002862A1 PCT/FR2002/002075 FR0202075W WO03002862A1 WO 2003002862 A1 WO2003002862 A1 WO 2003002862A1 FR 0202075 W FR0202075 W FR 0202075W WO 03002862 A1 WO03002862 A1 WO 03002862A1
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WO
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mode
engine
cylinder
cylinders
brake
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Application number
PCT/FR2002/002075
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English (en)
Inventor
Philippe Cazaux
Original Assignee
Renault Vehicules Industriels
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/06—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for braking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/04—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation using engine as brake
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/06—Cutting-out cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for controlling an engine comprising a decompression brake.
  • Combustion engines are designed to operate at a stabilized temperature. When the engine temperature is not yet stable, for example at start-up, it is said that the engine is cold and it is found that its operation is not optimal. In particular, for diesel engines, the fuel which is injected into a cylinder does not burn completely because the temperature of the compressed air in the cylinder is not sufficient. The vehicle then emits white fumes from unburned fuel.
  • the heat from the engine is used to heat the passenger compartment, for example the cab of a truck. It is desirable that the time taken to warm up the passenger compartment is as short as possible.
  • Such a system includes a flap in the exhaust pipe which is open in normal situation, and which is closed by an automatic control to give the engine additional braking capacity.
  • the system also has a control which, when the engine idles, acts on the flap to restrict passage and, simultaneously, increases the amount of fuel injected.
  • the braking of the motor is compensated by a greater controlled power. As the amount of fuel burned is greater, the calorific power received by the engine is greater. Its warming up is therefore faster.
  • decompression engine brake systems are also known. These systems have the particularity of controlling the opening of an exhaust valve at the end of the compression time of a four-stroke cycle. In addition, no fuel is injected. The compression time is therefore used to compress the air which is then evacuated to the exhaust. During the relaxation time, no pressure on the piston brings engine work. The engine then operates like a compressor and absorbs mechanical energy, for example when the vehicle descends a slope.
  • the system proposed by document EP 974 740 comprises two exhaust valves per cylinder and a camshaft which controls the valves of a cylinder in a conventional manner via a rocker rod, a rocker arm and d 'a trigger guard.
  • a master piston is arranged in the axis of the rocker rod to follow the movements of the rocker arm.
  • the master piston is connected to a slave piston by a hydraulic circuit.
  • a valve is arranged in the hydraulic circuit to put the circuit in communication or close this communication with a tank. When the communication with the tank is closed, the slave piston acts on one of the exhaust valves by means of a needle which crosses and slides in the trigger guard.
  • the cam which controls the exhaust valves has an additional boss with a height of the order of 2.5 mm. An additional clearance of the same height is also provided between the rocker arm and the trigger guard.
  • the valve In normal operation, the valve is open and the master piston operates empty. When the engine brake command is given, the valve is closed. When the rocker rod slides thanks to the additional boss, the master piston controls the movement of the slave piston. The latter acts on the valve to open the valve slightly at the end of the compression time.
  • Another decompression engine brake system is proposed by document EP 886 037 for an engine without cams (also known under the term “camless”).
  • Such an engine comprises valves, jacks acting on the valves, each jack being controlled by a solenoid valve which puts the jack in communication with a source of pressurized hydraulic fluid or a reservoir for the return of hydraulic fluid. It is proposed to order the opening of the exhaust valve at the end of the compression time, when the piston of the cylinder considered is at the highest. In a variant, it is also proposed to open the exhaust valve at each revolution of the crankshaft, that is to say each time the piston is in the high position, or top dead center, to obtain an even greater braking power.
  • the invention relates to a method for controlling an engine comprising at least two cylinders, each cylinder comprising at least one exhaust valve, the method controlling all of the cylinders in an engine mode for that the engine provides power or, alternatively, actuating a decompression brake by controlling the set of cylinders in a brake mode in which the opening of the valves is controlled so that the engine absorbs power, characterized in that the method controls a third operating mode in which at least one cylinder is controlled in brake mode and at least one cylinder is controlled in engine mode.
  • the invention it is possible to operate the engine only on one part of the cylinders, the other part absorbing energy.
  • a four-cylinder engine it is possible to operate with two cylinders in engine mode and two cylinders in brake mode.
  • two cylinders in engine mode For a six-cylinder engine, one can operate with two, three or four cylinders in engine mode and with respectively four, three or two cylinders in brake mode.
  • an additional quantity of fuel is injected for the cylinders operating in engine mode.
  • This additional amount of fuel makes it possible to maintain an idling speed for example, to compensate for the power absorbed by the cylinders operating in brake mode.
  • greater calorific power is developed. This power is used to raise the temperature of the engine, but also that of the exhaust line. The engine therefore rises faster in temperature to the optimum operating temperature. It is also interesting that the temperature of the exhaust line is more quickly at its stabilized level. In particular, for lines equipped with pollution control systems such as particle filters or catalytic converters, a high temperature is required for these systems to function fully.
  • the amount of fuel injected into each cylinder is larger and thus allows better combustion, the temperature level reached in the cylinder being higher at the end of combustion.
  • the emission of white fumes is therefore reduced on the one hand by better combustion from start-up, and on the other hand by faster heating.
  • each cylinder in the third operating mode, always operates in the same mode, either in engine mode or in brake mode.
  • the assignment of the operating mode of the cylinders is thus predetermined, which makes it possible to obtain a constant succession of the operating mode of the cylinders from one cycle to another.
  • At least one cylinder in the third operating mode, operates alternately in engine mode or in brake mode.
  • the third operating mode is activated to warm the engine when the engine temperature is too low, to obtain a warming mode.
  • the engine temperature is kept above a threshold.
  • the reheat mode is activated.
  • the engine is idling, there remains a sufficient source of heat to heat the passenger compartment of the vehicle.
  • the engine speed is increased above an idle speed when the heating mode is activated.
  • the calorific power is increased and the engine rises faster in temperature.
  • the third operating mode is activated by modifying the quantity of fuel to maintain the same speed
  • the first step a) establishes a reference before the brake mode of certain cylinders is activated.
  • the fuel supply to these cylinders is cut off, the engine thus turning only on the cylinders which will remain in engine mode in step b).
  • the brake mode is activated for the cylinders whose power was cut, it is necessary, to maintain the same speed speed, to inject an additional quantity of fuel which compensates for the energy absorbed by the cylinders which operate in brake mode.
  • the energy normally absorbed by each cylinder is known according to the characteristics of the engine, possibly corrected according to variables like the external conditions or the temperature of the engine. We therefore know the amount of fuel that must be injected to maintain the same engine speed. If the quantity of fuel actually injected is less than the theoretical quantity, it is deduced therefrom that the cylinders in brake mode do not have the expected efficiency.
  • the exhaust valve may not open due to valve seizure, or a failure in the hydraulic control system or in the electrical brake control system. decompression.
  • the valve can be opened, but with a delay which reduces the effectiveness of the brake mode.
  • the diagnosis according to the invention is carried out for example each time the engine is started, during a preheating phase, when the heating mode is activated.
  • a specific display or alert device is provided at the vehicle driving position. It can also be provided that the diagnosis is carried out during a maintenance operation of the engine, even if the engine does not have a warm-up mode.
  • the brake mode has a total absence of operation. , and that the operation of the brake mode is partial in the opposite case.
  • step b) If the third operating mode is controlled but does not operate, the quantity of fuel injected in step b) remains the same as in step a). the ratio of these quantities is close to one. The second threshold is therefore very close to one.
  • the invention also relates to a system for controlling an engine comprising at least two cylinders, each cylinder comprising at least one exhaust valve and actuation means for actuating the valve, the system comprising a control module for control the actuation means, characterized in that the control module individually controls the actuation means of each cylinder to control at least one cylinder in a brake mode and at least one cylinder in a motor mode according to the control method described previously.
  • Another subject of the invention is an engine comprising at least two cylinders, each cylinder comprising at least one exhaust valve and actuation means for actuating the valve, the engine comprising a control module for controlling the actuation means , characterized in that the control module individually controls the actuating means of each cylinder for controlling at least one cylinder in a brake mode and at least one cylinder in an engine mode according to the control method described above.
  • FIG. 1 is a diagram of an engine which is the subject of the invention
  • Figure 2 is a flow diagram of a diagnosis according to the invention
  • FIG. 3 is a diagram for measuring the pressures in the cylinders of an engine according to the invention
  • Figure 4 is an enlarged area of the diagram in Figure 3.
  • FIG. 1 shows a four-stroke engine 1 which comprises six cylinders 11, 12, 13, 14, 15, 16 and a control module 2.
  • Each cylinder is associated with actuating means 110, 120, 130, 140, 150, 160 to operate the cylinder in a brake mode.
  • the injection is direct into the cylinder in the case of a diesel engine, or indirect in the case of a spark-ignition engine.
  • each cylinder has four times on a cycle of two turns of the crankshaft. The times from one cylinder to another are shifted to be evenly distributed over a cycle of two turns of the crankshaft.
  • There are different ways of dividing the times between the cylinders In a way classic, the same time appears successively on the cylinders in the order 11, 15, 13, 16, 12, 14, after a rotation of 120 degrees of the crankshaft. It goes without saying that the invention also applies to other distributions.
  • the control module 2 sends an injection command Di to the engine 1 to control the quantity of fuel injected for each of the cylinders 11, 12, 13, 14, 15, 16.
  • the control module 2 also sends a command Df to the means actuations 110, 120, 130, 140, 150, 160 to control each cylinder individually in a brake mode. It receives information from engine 1, in particular the water temperature Te of the engine, the angular position A of the crankshaft and the speed V of the engine. It also receives information from other sensors in the vehicle, for example the ambient temperature Ta and the temperature in the cabin Te.
  • the actuation means are those known in the prior art for decompression brakes. They include for example the system with master pistons and slaves to actuate the exhaust valves.
  • the engine can also be of the type without cams and the valves controlled to produce a decompression brake.
  • the control module 2 controls all the cylinders in a brake mode.
  • certain cylinders are controlled in brake mode while the other cylinders remain in engine mode.
  • the cylinders in brake mode are for example two, three or four in number.
  • the cylinders 11, 12, 13 are in brake mode and the cylinders 14, 15, 16 are in engine mode.
  • the succession of the operating modes of the cylinders is a cylinder in brake mode then a cylinder in engine mode, then again a cylinder in brake mode and so on.
  • the operating mode of the same cylinder alternates from one cycle to another.
  • a cylinder operating in the brake mode at one cycle will operate in the engine mode at the next cycle and vice versa.
  • the succession over time of the operating modes is not as regular as in the first variant. Indeed, if in a first cycle, the cylinder 14 operates in brake mode, it will be followed by the operation of the cylinder 11 in the second cycle in brake mode also. Similarly, at the end of the second cycle, the cylinder 14 operates in engine mode and it will be followed by the operation of the cylinder 11 in the third cycle in engine mode also.
  • the previously described mode of operation is used for an engine warming mode.
  • the control module receives, for example, a measurement of the water temperature Te of the engine, and if this is less than a heating threshold, the heating mode is activated to accelerate the heating of the engine.
  • the threshold can be changed as a function of the ambient temperature Ta and of the temperature in the cabin Te to provide the heat necessary for heating the cabin.
  • the previously described operating mode is used for a mode of diagnosis of the operation of the decompression brake.
  • the following steps are carried out, with reference to FIG. 2.
  • the engine is controlled by cutting off the injection of fuel intended for the cylinders which are intended to operate in brake mode in the diagnostic mode.
  • the engine speed is stabilized at an idle speed.
  • the quantity of fuel injected Q1 per cycle is memorized.
  • the stored value may be an average over several cycles.
  • the cylinders not receiving fuel in the first step 21 are actuated in brake mode. The engine speed is again stabilized at an idle speed.
  • the quantity of fuel injected Q2 per cycle is memorized.
  • the stored value may be an average over several cycles.
  • a test is performed in step 25 to compare the ratio of the quantities of fuel injected to a first predetermined threshold SI. If the ratio Q2 / Q1 is greater than the threshold Si, we go to step 26 to conclude that the operation of the decompression brake is correct. Otherwise, we go to step 27 in which the deceleration of the crankshaft speed is measured during the expansion times of the cylinders operating in brake mode, as detailed below. If the decompression brake operates correctly, the deceleration is sensitive. On the other hand, if the operation is not correct, the deceleration is low.
  • step 28 the decelerations on a cycle are compared with each other. If they are substantially identical, then we go to step 30 to deduce therefrom that the malfunction is global. Otherwise, we go to step 29 to conclude that only the cylinders which are associated with a low deceleration have a decompression brake whose operation is not correct.
  • step 31 a test is performed in step 31 to compare the ratio of the quantities of fuel injected to a second predetermined threshold S2. If the ratio Q2 / Q1 is less than the second threshold S2, we go to step 32 to conclude that there is a total absence of operation. Otherwise, we go to step 33 to conclude that the operation is partial.
  • a cycle of two turns is shown, between an angular position A of the crankshaft varying from -180 to 540 degrees. The angular position is 0 degrees when the top dead center is reached at the end of the compression time for cylinder 11.
  • the distribution of engine times is that indicated previously by way of example.
  • the means for actuating the decompression brake comprise master and slave pistons.
  • the opening of the exhaust valve for cylinders in brake mode occurs at a predetermined angle by engine construction.
  • the pressure P in the cylinders is represented on a first ordinate scale, graduated on the left of FIG. 3.
  • the speed V of rotation of the crankshaft is also represented on a second ordinate scale, graduated on the right of FIG. 3 .
  • the curve (21 has a first pressure peak around the abscissa 0 degrees which corresponds to the end of the compression time, to the direct injection of fuel into the cylinder and to the start of the expansion time.
  • the curves C3 and C2 have the same first pressure peak at the respective abscissae of 240 degrees and 480 degrees
  • Curves C1, C2 and C3 show the pressure for cylinders operating in engine mode.
  • Curve C4 presents a second pressure peak around the abscissa -120 degrees which corresponds to the end of the compression time and the start of the expansion time.
  • the amplitude of the second pressure peak is less than that of the first peak.
  • the affected cylinders operate in brake mode.
  • the pressure peak is reached before the piston of the corresponding cylinder has reached neutral high, normally -120 degrees. This choice is made to limit the opening efforts of the exhaust valve in all engine operating conditions. It is noted that after the opening of the valve, the pressure drop is very rapid.
  • Curves C5 and C6 have the same second pressure peak at the respective abscissa of 120 degrees and 360 degrees.
  • a CV speed curve oscillates around 1000 rpm (or min -1 ).
  • the two sudden falls 40 are devices in the measurement of the speed of rotation to locate a predetermined position of the crankshaft.
  • a sudden drop appears at each turn at 204 degrees in this example.
  • the CV curve has a deceleration phase between -90 and 0 degrees, marked by segment 41.
  • the cylinder 14 is in a time of expansion while the cylinder 11 is in a compression time.
  • curve C4 shows, the pressure in cylinder 14 is practically zero, and the pressure in cylinder 11 increases under the effect of compression.
  • crankshaft provides work which is taken from the kinetic energy of rotation of the crankshaft and of the rotating masses which are linked to it. The rotation speed is therefore reduced. This deceleration is measured during step 27 to diagnose the decompression brake.
  • the CV curve has similar deceleration phases between 130 and 240 degrees, as well as between 370 and 480 degrees.
  • the invention is not limited to the example which has just been described.
  • the number of engine cylinders can be different as well as the distribution of times between the cylinders.

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Abstract

Un moteur à combustion interne (1) comporte un frein à décompression pour commander les cylindres (11, 12, 13, 14, 15, 16) du moteur en mode frein quand le frein est actionné et en mode moteur dand le cas contraire. Selon l'invention, certains cylindres (14, 15, 16) sont commandés en mode frein pendant que d'autres (11, 12, 13) sont commandés en mode moteur pour accélérer la mise en température du moteur et/ou pour contrôler l'efficacité du frein à décompression.

Description

Procédé et système de commande d'un moteur comportant un frein à décompression.
L'invention concerne un procédé et un système de commande d'un moteur comportant un frein à décompression.
Les moteurs à combustion sont prévus pour fonctionner à une température stabilisée. Lorsque la température du moteur n'est pas encore stable, par exemple au démarrage, on dit que le moteur est froid et on constate que son fonctionnement n'est pas optimal. En particulier, pour les moteurs Diesel, le carburant qui est injecté dans un cylindre ne brûle pas complètement car la température de l'air comprimé dans le cylindre n'est pas suffisante. Le véhicule émet alors des fumées blanches de carburant imbrûlé.
Par ailleurs, la chaleur issue du moteur est utilisée pour le chauffage de l'habitacle, par exemple la cabine d'un camion. Il est souhaitable que le temps de mise en température de l'habitacle soit aussi court que possible.
On connaît des systèmes qui permettent d'augmenter le frein moteur ou d'accélérer la mise en température du moteur en restreignant le passage des gaz dans une conduite d'échappement. Un tel système comporte un volet dans la conduite d'échappement qui est ouvert en situation normale, et qui est fermé par une commande automatique pour donner au moteur une capacité supplémentaire de freinage. Le système comporte en plus une commande qui, lorsque le moteur tourne au ralenti, agit sur le volet pour restreindre le passage et, simultanément, augmente la quantité de carburant injecté. Ainsi, le freinage du moteur est compensé par une plus grande puissance commandée. Comme la quantité de carburant brûlé est plus importante, la puissance calorique reçue par le moteur est plus importante. Sa mise en température est donc plus rapide.
On connaît également d'autres systèmes de frein moteur dit à décompression. Ces systèmes ont la particularité de commander l'ouverture d'une soupape d'échappement à la fin du temps de compression d'un cycle à quatre temps. De. plus, aucun carburant n'est injecté. Le temps de compression est donc utilisé pour comprimé de l'air qui est ensuite évacué vers l'échappement. Lors du temps de détente, aucune pression sur le piston ne vient apporter de travail moteur. Le moteur fonctionne alors comme un compresseur et absorbe de l'énergie mécanique, par exemple lors de la descente d'une pente par le véhicule.
Le système proposé par le document EP 974 740 comporte deux soupapes d'échappement par cylindre et un arbre à came qui commande les soupapes d'un cylindre de manière classique par l'intermédiaire d'une tige de culbuteur, d'un culbuteur et d'un pontet. De plus, un piston maître est disposé dans l'axe de la tige de culbuteur pour suivre les mouvements du culbuteur. Le piston maître est relié à un piston esclave par un circuit hydraulique. Une valve est disposée dans le circuit hydraulique pour mettre le circuit en communication ou fermer cette communication avec un réservoir. Quand la communication avec le réservoir est fermée, le piston esclave agit sur l'une des soupapes d'échappement par l'intermédiaire d'une aiguille qui traverse et coulisse dans le pontet.
Par rapport à un moteur classique, la came qui commande les soupapes d'échappement comporte un bossage supplémentaire d'une hauteur de l'ordre de 2,5 mm. Un jeu supplémentaire de même hauteur est également prévu entre le culbuteur et le pontet. En fonctionnement normal, la valve est ouverte et le piston maître fonctionne à vide. Lorsque la commande du frein moteur est donnée, la valve est fermée. Lorsque la tige de culbuteur coulisse grâce au bossage supplémentaire, le piston maître commande le mouvement du piston esclave. Ce dernier agit sur la soupape pour ouvrir légèrement la soupape à la fin du temps de compression.
Un autre système de frein moteur à décompression est proposé par le document EP 886 037 pour un moteur sans cames (connu également sous de terme anglais « camless ») . Un tel moteur comporte des soupapes, des vérins agissant sur les soupapes, chaque vérin étant commandé par une électrovanne qui met en communication le vérin avec une source de fluide hydraulique sous pression ou un réservoir de retour du fluide hydraulique. Il est proposé de commander l'ouverture de la soupape d'échappement à la fin du temps de compression, quand le piston du cylindre considéré est au plus haut. Dans une variante, il est également proposé d'ouvrir la soupape d'échappement à chaque tour du vilebrequin, c'est-à-dire à chaque passage du piston en position haute, ou point mort haut, pour obtenir une puissance de freinage encore plus importante.
Seuls les moteurs équipés de frein sur échappement permettent d'obtenir une mise en température accélérée du moteur. Les moteurs qui sont équipés uniquement d'un frein à décompression ne permettent pas une mise en température accélérée. C'est donc un objectif de l'invention de proposer un procédé et un système de commande d'un moteur comportant un frein à décompression pour obtenir une mise en température accélérée du moteur. Ainsi, les émissions de fumées blanches sont réduites, le moteur atteint plus rapidement sa pleine puissance et le confort en cabine est amélioré. C'est un autre objectif de l'invention de proposer un procédé de diagnostic du fonctionnement d'un tel moteur.
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un procédé de commande d'un moteur comportant au moins deux cylindres, chaque cylindre comportant au moins une soupape d'échappement, le procédé commandant l'ensemble des cylindres en un mode moteur pour que le moteur fournisse une puissance ou, alternativement, actionnant un frein à décompression en commandant 1 ' ensemble des cylindres en un mode frein dans lequel l'ouverture des soupapes est commandée pour que le moteur absorbe une puissance, caractérisé en ce que le procédé commande un troisième mode de fonctionnement dans lequel au moins un cylindre est commandé en mode frein et au moins un cylindre est commandé en mode moteur.
Grâce à l'invention, on peut faire fonctionner le moteur uniquement sur une partie des cylindres, l'autre partie absorbant de l'énergie. Par exemple pour un moteur à quatre cylindres, on peut fonctionner avec deux cylindres en mode moteur et deux cylindres en mode frein. Pour un moteur six cylindres, on peut fonctionner avec deux, trois ou quatre cylindres en mode moteur et avec respectivement quatre, trois ou deux cylindres en mode frein.
De manière avantageuse, dans le troisième mode de fonctionnement, une quantité supplémentaire de carburant est injectée pour les cylindres fonctionnant en mode moteur.
Cette quantité supplémentaire de carburant permet de maintenir un régime de ralenti par exemple, pour compenser la puissance absorbée par les cylindres fonctionnant en mode frein. Ainsi, par rapport au même régime de ralenti obtenu avec tous les cylindres en mode moteur, une plus grande puissance calorique est développée. Cette puissance sert à faire monter la température du moteur, mais également celle de la ligne d'échappement. Le moteur monte donc plus vite en température vers la température optimale de fonctionnement. Il est également intéressant que la température de la ligne d'échappement soit plus rapidement à son niveau stabilisé. En particulier, pour les lignes équipées de systèmes de dépollution tels que les filtres à particules ou les pots catalytiques, une haute température est requise pour que ces systèmes fonctionnent pleinement .
De plus, la quantité de carburant injecté dans chaque cylindre est plus importante et permet ainsi une meilleure combustion, le niveau de température atteint dans le cylindre étant plus élevé à la fin de la combustion. L'émission de fumées blanches est donc réduite d'une part par une meilleure combustion dès le démarrage, et d'autre part par une mise en température plus rapide.
Selon une première variante de l'invention, dans le troisième mode de fonctionnement, chaque cylindre fonctionne toujours dans le même mode, soit en mode moteur, soit en mode frein.
L'affectation du mode de fonctionnement des cylindres est ainsi prédéterminée, ce qui permet d'obtenir une succession constante du mode de fonctionnement des cylindres d'un cycle à l'autre.
Selon une deuxième variante de l'invention, dans le troisième mode de fonctionnement, au moins un cylindre fonctionne alternativement en mode moteur ou en mode frein.
Ainsi, la chaleur de la combustion du carburant est mieux répartie entre les différents cylindres.
Dans un premier mode de réalisation, le troisième mode de fonctionnement est activé pour réchauffer le moteur quand la température du moteur est trop basse, pour obtenir un mode de réchauffement. A l'aide d'un thermostat ou d'une sonde de mesure de la température du moteur, par exemple de l'eau de refroidissement du moteur, la température du moteur est maintenue au-dessus d'un seuil. Ainsi, dès le démarrage à froid du moteur, le mode de réchauffement est activé. De plus, lorsque le moteur est au ralenti, il reste une source de chaleur suffisante pour chauffer l'habitacle du véhicule.
De manière préférentielle, le régime moteur est augmenté au-dessus d'un régime de ralenti quand le mode de réchauffement est activé. Ainsi, la puissance calorique est augmentée et le moteur monte plus rapidement en température.
Selon un deuxième mode de réalisation, pour effectuer un diagnostic du fonctionnement des cylindres en mode frein,
a) on injecte du carburant uniquement dans les cylindres prévus en mode moteur lors du troisième mode de fonctionnement pour établir un régime stable,
b) on actionne le troisième mode de fonctionnement en modifiant la quantité de carburant pour maintenir le même régime,
c) on compare les quantités de carburant injecté dans les étapes a) et b) pour en déduire que le fonctionnement est correct si l'augmentation relative de quantité de carburant injecté est supérieure à un premier seuil prédéterminé.
La première étape a) permet d'établir une référence avant que le mode frein de certains cylindres ne soit actionné. L'alimentation en carburant de ces cylindres est coupée, le moteur tournant ainsi uniquement sur les cylindres qui resteront en mode moteur à l'étape b) . Lorsque à l'étape b) , le mode frein est actionné pour les cylindres dont l'alimentation était coupée, il est nécessaire, pour maintenir le même régime de vitesse de rotation, d'injecter une quantité supplémentaire de carburant qui compense l'énergie absorbée par les cylindres qui fonctionnent en mode frein. L'énergie normalement absorbée par chaque cylindre est connue en fonction des caractéristiques du moteur, éventuellement corrigée en fonction de variables comme les conditions extérieures ou la température du moteur. On connaît donc la quantité de carburant qu'il est nécessaire d'injecter pour maintenir le même régime du moteur. Si la quantité de carburant effectivement injectée est inférieure à la quantité théorique, on en déduit que les cylindres en mode frein n'ont pas l'efficacité attendue.
Différentes causes peuvent en être à l'origine. Par exemple, l'ouverture de la soupape d'échappement n'est peut-être pas effectuée à cause d'un grippage de la soupape, ou d'une défaillance dans le circuit hydraulique de commande ou dans le circuit électrique de commande du frein à décompression. L'ouverture de la soupape peut se faire, mais avec un retard qui réduit l'efficacité du mode frein.
Le diagnostic selon l'invention est effectué par exemple à chaque démarrage du moteur, pendant une phase de préchauffe, quand le mode de réchauffement est activé. Dans ce cas, un dispositif d'affichage ou d'alerte spécifique est prévu au poste de conduite du véhicule. Il peut être prévu aussi que le diagnostic est effectué lors d'une opération de maintenance du moteur, même si le moteur ne comporte pas de mode de réchauffement .
De manière complémentaire, si le fonctionnement en mode frein n'est pas correct, on effectue les étapes suivantes :
d) on détermine la décélération du régime pendant les temps de détente des cylindres en mode frein,
e) on détermine si les décélérations sont sensiblement inégales et, dans ce cas, on en conclut que les cylindres pour lesquels la décélération est faible ont un mauvais fonctionnement .
Lors du temps de détente d'un cylindre, du travail est fourni au moteur par les gaz qui sont comprimés dans le cylindre. Par contre, quand le cylindre fonctionne en mode frein, les gaz contenus dans le cylindre pendant le temps de compression se sont échappés grâce à l'ouverture de la soupape d'échappement. Aucun travail n'est donc fourni au moteur. De plus, si un autre cylindre est dans un temps de compression au même instant, il absorbe du travail pour effectuer cette compression. Ce travail est prélevé sur l'énergie cinétique de rotation du moteur, ce qui se traduit par une décélération de la vitesse de rotation. L'absence ou une faible décélération pendant le temps de détente d'un cylindre indique qu'une pression est résiduelle dans le cylindre étant dans un temps de détente. Les gaz ne se sont donc pas échappés à cause d'un dysfonctionnement du mode frein du cylindre considéré. De manière complémentaire, si les décélérations sont sensiblement égales, on détermine que, si l'augmentation relative de quantité de carburant injecté aux étapes a) et b) est inférieure à un deuxième seuil prédéterminé, alors le mode frein a une absence totale de fonctionnement, et que le fonctionnement du mode frein est partiel dans le cas contraire.
Si le troisième mode de fonctionnement est commandé mais ne fonctionne pas, la quantité de carburant injecté à l'étape b) reste la même qu'à l'étape a) . le rapport de ces quantités est proche de un. Le deuxième seuil est donc très proche de un.
L'invention a aussi pour objet un système de commande d'un moteur comportant au moins deux cylindres, chaque cylindre comportant au moins une soupape d'échappement et des moyens d'actionnement pour actionner la soupape, le système comportant un module de commande pour commander les moyens d'actionnement, caractérisé en ce que le module de commande pilote individuellement les moyens d'actionnement de chaque cylindre pour commander au moins un cylindre dans un mode frein et au moins un cylindre dans un mode moteur selon le procédé de commande décrit précédemment.
L'invention a encore pour objet un moteur comportant au moins deux cylindres, chaque cylindre comportant au moins une soupape d'échappement et des moyens d'actionnement pour actionner la soupape, le moteur comportant un module de commande pour commander les moyens d'actionnement, caractérisé en ce que le module de commande pilote individuellement les moyens d'actionnement de chaque cylindre pour commander au moins un cylindre dans un mode frein et au moins un cylindre dans un mode moteur selon le procédé de commande décrit précédemment.
L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 est un schéma d'un moteur objet de 1 ' invention ; la figure 2 est un organigramme d'un diagnostic selon l'invention ; la figure 3 est un diagramme de mesure des pressions dans les cylindres d'un moteur conforme à 1 ' invention ; la figure 4 est une zone agrandie du diagramme de la figure 3.
La figure 1 montre un moteur 1 à quatre temps qui comporte six cylindres 11, 12, 13, 14, 15, 16 et un module de commande 2. Chaque cylindre est associé à des moyens d'actionnement 110, 120, 130, 140, 150, 160 pour faire fonctionner le cylindre dans un mode frein. L'injection est directe dans le cylindre dans le cas d'un moteur Diesel, ou indirecte dans le cas d'un moteur à allumage commandé. De manière classique, chaque cylindre comporte quatre temps sur un cycle de deux tours du vilebrequin. Les temps d'un cylindre à l'autre sont décalés pour être régulièrement répartis sur un cycle de deux tours du vilebrequin. Il existe différentes manières de répartir les temps entre les cylindres. D'une manière classique, un même temps apparaît successivement sur les cylindres dans l'ordre 11, 15, 13, 16, 12, 14, après une rotation de 120 degrés du vilebrequin. Il va de soi que l'invention s'applique aussi à d'autres répartitions .
Le module de commande 2 envoie une commande d'injection Di au moteur 1 pour piloter la quantité de carburant injectée pour chacun des cylindres 11, 12, 13, 14, 15, 16. Le module de commande 2 envoie également une commande Df aux moyens d'actionnements 110, 120, 130, 140, 150, 160 pour commander individuellement chaque cylindre dans un mode frein. Il reçoit des informations du moteur 1, en particulier la température de l'eau Te du moteur, la position angulaire A du vilebrequin et le régime V du moteur. Il reçoit également des informations d'autres capteurs dans le véhicule, par exemple la température ambiante Ta et la température dans la cabine Te.
Les moyens d'actionnement sont ceux connus dans la technique antérieure pour les freins à décompression. Ils comportent par exemple le système avec pistons maîtres et esclaves pour actionner les soupapes d'échappement. Le moteur peut être aussi du type sans cames et les soupapes commandées pour réaliser un frein à décompression. Lorsque le frein à décompression est utilisé, le module de commande 2 pilote tous les cylindres dans un mode frein.
Selon l'invention, certains cylindres sont commandés en mode frein tandis que les autres cylindres restent en mode moteur. Les cylindres en mode frein sont par exemple au nombre de deux, trois ou quatre. Selon une première variante de l'invention, dans le cas où trois cylindres sont commandés en mode frein par exemple, et selon la répartition indiquée plus haut, les cylindres 11, 12, 13 sont en mode frein et les cylindres 14, 15, 16 sont en mode moteur. Ainsi, sur un cycle de deux tours, la succession des modes de fonctionnement des cylindres est un cylindre en mode frein puis un cylindre en mode moteur, puis de nouveau un cylindre en mode frein et ainsi de suite.
Selon une deuxième variante de l'invention, d'un cycle à l'autre, le mode de fonctionnement d'un même cylindre alterne. Ainsi, un cylindre fonctionnant dans le mode frein à un cycle fonctionnera dans le mode moteur au cycle suivant et vice-versa. Ceci assure une meilleure répartition de la chaleur dans le moteur. Cependant, la succession dans le temps des modes de fonctionnement n'est pas aussi régulière que dans la première variante. En effet, si dans un premier cycle, le cylindre 14 fonctionne en mode frein, il sera suivi par le fonctionnement du cylindre 11 dans le deuxième cycle en mode frein également. De même, à la fin du deuxième cycle, le cylindre 14 fonctionne en mode moteur et il sera suivi par le fonctionnement du cylindre 11 dans le troisième cycle en mode moteur également.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, le mode de fonctionnement précédemment décrit, que ce soit la première ou la deuxième variante, est utilisé pour un mode de réchauffement du moteur. Le module de commande reçoit par exemple une mesure de la température d'eau Te du moteur, et si celle-ci est inférieure à un seuil de chauffe, le mode de réchauffement est actionné pour accélérer le réchauffement du moteur. Le seuil peut être modifié en fonction de la température ambiante Ta et de la température dans la cabine Te pour apporter la chaleur nécessaire au chauffage de la cabine.
Dans un deuxième mode de réalisation, le mode de fonctionnement précédemment décrit, que ce soit la première ou la deuxième variante, est utilisé pour un mode de diagnostic du fonctionnement du frein à décompression. Pour cela, les étapes suivantes sont exécutées, en se référant à la figure 2. Dans une première étape 21, le moteur est commandé en coupant l'injection de carburant destiné aux cylindres qui sont prévus pour fonctionner en mode frein dans le mode diagnostic. Le régime de rotation du moteur est stabilisé à un régime de ralenti.
A la deuxième étape 22, la quantité de carburant injecté Ql par cycle est mémorisée. La valeur mémorisée est éventuellement une moyenne sur plusieurs cycles . Lors de la troisième étape 23, les cylindres ne recevant pas de carburant à la première étape 21 sont actionnés en mode frein. Le régime de rotation du moteur est de nouveau stabilisé à un régime de ralenti . A la quatrième étape 24, la quantité de carburant injecté Q2 par cycle est mémorisée. La valeur mémorisée est éventuellement une moyenne sur plusieurs cycles .
Un test est effectué à l'étape 25 pour comparer le rapport des quantités de carburant injecté à un premier seuil SI prédéterminé. Si le rapport Q2/Q1 est supérieur au seuil Si, on passe à l'étape 26 pour conclure que le fonctionnement du frein à décompression est correct. Dans le cas contraire, on passe à l'étape 27 dans laquelle on mesure la décélération de la vitesse de rotation du vilebrequin pendant les temps de détente des cylindres fonctionnant en mode frein, comme détaillé plus loin. Si le fonctionnement du frein à décompression est correct, la décélération est sensible. Par contre, si le fonctionnement n'est pas correct, la décélération est faible.
A l'étape 28, les décélérations sur un cycle sont comparées entre elles. Si elles sont sensiblement identiques, alors on passe à l'étape 30 pour en déduire que le dysfonctionnement est global. Dans le cas contraire, on passe à l'étape 29 pour en conclure que seuls les cylindres qui sont associés à une faible décélération ont un frein à décompression dont le fonctionnement n'est pas correct.
A la suite de l'étape 30, un test est effectué à l'étape 31 pour comparer le rapport des quantités de carburant injecté à un deuxième seuil S2 prédéterminé. Si le rapport Q2/Q1 est inférieur au deuxième seuil S2, on passe à l'étape 32 pour conclure à une absence totale de fonctionnement. Dans le cas contraire, on passe à l'étape 33 pour conclure à un fonctionnement partiel. En considérant le diagramme de la figure 3, un cycle de deux tours est représenté, entre une position angulaire A du vilebrequin variant de -180 à 540 degrés. La position angulaire est de 0 degré quand le point mort haut est atteint à la fin du temps de compression pour le cylindre 11. La répartition des temps du moteur est celle indiquée précédemment à titre d'exemple. Les moyens d'actionnement du frein à décompression comportent des pistons maîtres et esclaves. L'ouverture de la soupape d'échappement pour les cylindres en mode frein se produit à un angle prédéterminé par construction du moteur. La pression P dans les cylindres est représentée sur une première échelle des ordonnées, graduée à gauche de la figure 3. De plus, la vitesse V de rotation du vilebrequin est également représentée sur une deuxième échelle des ordonnées, graduée à droite de la figure 3.
Six courbes de pression sont représentées sur le diagramme, une courbe Cl pour la pression dans le cylindre 11, une courbe C2 pour celle dans le cylindre 12 , une courbe C3 pour celle dans le cylindre 13 , une courbe C4 pour celle dans le cylindre 14, une courbe C5 pour celle dans le cylindre 15, une courbe C6 pour celle dans le cylindre 166..
La courbe ( 21 comporte un premier pic de pression autour de l'abscisse 0 degrés qui correspond à la fin du temps de compression, à l'injection directe de carburant dans le cylindre et au début du temps de détente. Les courbes C3 et C2 comportent le même premier pic de pression aux abscisses respectives de 240 degrés et 480 degrés. Les courbes Cl, C2 et C3 montrent la pression pour des cylindres fonctionnant en mode moteur.
La courbe C4 présente un deuxième pic de pression autour de l'abscisse -120 degrés qui correspond à la fin du temps de compression et au début du temps de détente. L'amplitude du deuxième pic de pression est moindre que celle du premier pic. En effet, les cylindres concernés fonctionnent en mode frein. Dans cet exemple, on constate que le pic de pression est atteint avant que le piston du cylindre correspondant ait atteint le point mort haut, normalement à -120 degrés. Ce choix est fait pour limiter les efforts d'ouverture de la soupape d'échappement dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur. On constate qu'après l'ouverture de la soupape, la chute de la pression est très rapide. Les courbes C5 et C6 comportent le même deuxième pic de pression aux abscisses respectives de 120 degrés et 360 degrés.
Une courbe de vitesse CV oscille autour de 1000 tr/min (ou min-1) . Les deux chutes brutales 40 sont des artifices dans la mesure de la vitesse de rotation pour repérer une position prédéterminée du vilebrequin. Une chute brutale apparaît à chaque tour à 204 degrés dans cet exemple. En se référant à la figure 4, qui est un agrandissement de la figure 3, la courbe CV comporte une phase de décélération entre -90 et 0 degrés, marquée par le segment 41. Pendant ce moment, le cylindre 14 est dans un temps de détente tandis que le cylindre 11 est dans un temps de compression. Cependant, comme le montre la courbe C4, la pression dans le cylindre 14 est pratiquement nulle, et la pression dans le cylindre 11 augmente sous l'effet de la compression. Pour effectuer cette compression, le vilebrequin fournit du travail qui est prélevé sur l'énergie cinétique de rotation du vilebrequin et des masses tournantes qui lui sont liées . La vitesse de rotation est donc diminuée. Cette décélération est mesurée lors de l'étape 27 pour effectuer le diagnostic du frein à décompression. La courbe CV comporte des phases de décélération similaires entre 130 et 240 degrés, ainsi qu'entre 370 et 480 degrés.
L'invention n'est pas limitée à l'exemple qui vient d'être décrit. Le nombre de cylindres du moteur peut être différent ainsi que la répartition des temps entre les cylindres.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de commande d'un moteur comportant au moins deux cylindres, chaque cylindre comportant (11, 12, 13, 14, 15, 16) au moins une soupape d'échappement, le procédé commandant l'ensemble des cylindres en un mode moteur pour que le moteur fournisse une puissance ou, alternativement, actionnant un frein à décompression en commandant l'ensemble des cylindres en un mode frein dans lequel l'ouverture des soupapes est commandée pour que le moteur absorbe une puissance, caractérisé en ce que le procédé commande un troisième mode de fonctionnement dans lequel au moins un cylindre (11, 12, 13) est commandé en mode frein et au moins un cylindre (14, 15, 16) est commandé en mode moteur.
2. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le troisième mode de fonctionnement, une quantité supplémentaire de carburant est injectée pour les cylindres fonctionnant en mode moteur.
3. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le troisième mode de fonctionnement, chaque cylindre fonctionne toujours dans le même mode, soit en mode moteur, soit en mode frein.
4. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le troisième mode de fonctionnement, au moins un cylindre fonctionne alternativement en mode moteur ou en mode frein.
5. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième mode de fonctionnement est activé pour réchauffer le moteur quand la température du moteur (Te) est trop basse, pour obtenir un mode de réchauffement.
6. Procédé de commande selon les revendications 2 et 5 combinées, caractérisé en ce que le régime moteur (V) est augmenté au-dessus d'un régime de ralenti quand le mode de réchauffement est activé.
7. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour effectuer un diagnostic du fonctionnement des cylindres en mode frein,
a) on injecte du carburant (Ql) uniquement dans les cylindres prévus en mode moteur lors du troisième mode de fonctionnement pour établir un régime stable,
b) on actionne le troisième mode de fonctionnement en modifiant la quantité de carburant (Q2) pour maintenir le même régime,
c) on compare les quantités de carburant injecté (Ql, Q2) dans les étapes a) et b) pour en déduire que le fonctionnement est correct si l'augmentation relative de quantité de carburant injecté est supérieure à un premier seuil prédéterminé (Si) .
8. Procédé de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce que, si le fonctionnement du mode frein n'est pas correct, on effectue les étapes suivantes :
d) on détermine la décélération du régime pendant les temps de détente des cylindres en mode frein,
e) on détermine si les décélérations entre les différents cylindres en mode frein sont sensiblement inégales et dans ce cas, on en conclut que les cylindres pour lesquels la décélération est faible ont un mauvais fonctionnement .
9. Procédé de commande selon la revendication 8, caractérisé en ce que, si les décélérations sont sensiblement égales, on détermine que, si l'augmentation relative de quantité de carburant injecté aux étapes a) et b) (Ql, Q2) est inférieure à un deuxième seuil prédéterminé (S2) , alors le mode frein a une absence totale de fonctionnement, et que le fonctionnement du mode frein est partiel dans le cas contraire.
10. Système de commande d'un moteur comportant au moins deux cylindres, chaque cylindre (11, 12, 13, 14, 15, 16) comportant au moins une soupape d'échappement et des moyens d'actionnement (110, 120, 130, 140, 150, 160) pour actionner la soupape, le système comportant un module de commande
(2) pour commander les moyens d'actionnement, caractérisé en ce que le module de commande (2) pilote individuellement les moyens d'actionnement (110, 120, 130, 140, 150, 160) de chaque cylindre pour commander au moins un cylindre (14, 15, 16) dans un mode frein et au moins un cylindre (11, 12, 13) dans un mode moteur selon le procédé de commande de l'une des revendications 1 à 9.
11. Moteur comportant au moins deux cylindres, chaque cylindre (11, 12, 13, 14, 15, 16) comportant au moins une soupape d'échappement et des moyens d'actionnement (110, 120, 130, 140, 150, 160) pour actionner la soupape, le moteur comportant un module de commande pour commander les moyens d'actionnement, caractérisé en ce que le module de commande (2) pilote individuellement les moyens d'actionnement (110, 120, 130, 140, 150, 160) de chaque cylindre pour commander au moins un cylindre (14, 15, 16) dans un mode frein et au moins un cylindre dans un mode moteur (11, 12, 13) selon le procédé de commande de l'une des revendications 1 à 9.
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