WO2010029261A1 - Procede de demarrage d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Procede de demarrage d'un moteur a combustion interne Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de démarrage d'un moteur (1) à combustion interne pourvu d'au moins un injecteur (5) adapté à injecter du carburant dans un répartiteur d'admission (2) comprenant: une étape de fermeture d'une vanne d'admission (9) disposée en amont du répartiteur d'admission (2); une étape d' actionnement d'un démarreur (6); une étape de commande des injecteurs (5) pour injecter du carburant dans le répartiteur d'admission (2); une étape de réouverture de la vanne d'admission (9).

Description

TITRE : PROCEDE DE DEMARRAGE D'UN MOTEUR A COMBUSTION
INTERNE
La présente invention concerne, de façon générale, le domaine du démarrage des moteurs à combustion et en particulier un procédé de démarrage à froid par basse température d'un moteur à combustion.
La température est un facteur qui influence la durée de démarrage d'un moteur. A basse température, on constate parfois que certains moteurs ont des difficultés de démarrage par temps froid notamment en raison des caractéristiques de vaporisation du carburant.
Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un procédé de démarrage d'un moteur amélioré et plus particulièrement ayant une durée de démarrage à froid améliorée et/ou un taux de défaut de démarrage à froid réduit.
A cette fin, le procédé de démarrage de l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte une étape de fermeture d'une vanne d'admission disposée en amont du répartiteur d'admission, une étape d' actionnement d'un démarreur, une étape de test de la pression répartiteur, une étape de commande des injecteurs pour injecter du carburant dans le répartiteur d'admission si la pression répartiteur est inférieure à une valeur de pression seuil de pression répartiteur, et une étape de réouverture de la vanne d'admission.
La dépression générée dans l'environnement de l'mjecteur lors du démarrage permet de réduire la taille moyenne des gouttes de carburant injecté, ce qui améliore la vaporisation du carburant et donc l'homogénéité et 1' inflammabilité du mélange carburant/comburant. Plus particulièrement, dans le cas de l' éthanol, la température de vaporrsatron chute très rapidement avec l'augmentation de la dépression.
Le moteur de l'invention est adapté à générer une dépression dans le répartiteur d'admission avant de réaliser la première injection de carburant. Ainsi lors du démarrage à froid du moteur, le risque de défauts de combustion est réduit voire supprimé.
L'invention est particulièrement utile lorsque le carburant est peu volatile comme c'est le cas des carburants riches en éthanol et/ou lorsque la température du moteur est faible, en l'occurrence inférieure à 0°C, voire pour des taux d' éthanol très élevés s' approchant de 100%, inférieure à 15 0C environ.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, on peut faire en sorte que le procédé comporte une étape préliminaire comprenant au moins un test d'exécution dudit procédé de démarrage à partir de l'étape de fermeture de la vanne.
On peut également faire en sorte que l'étape préliminaire comporte une comparaison de la pression répartiteur à une valeur seuil de pression et que si la réponse au test est positive on passe à l'étape de fermeture de la vanne.
On peut faire en sorte que l'étape préliminaire comporte une comparaison de la température du moteur à une valeur seuil de température et que si la réponse au test est négative on passe à l'étape de fermeture de la vanne .
On peut faire en sorte que le procédé comprenne une étape de test sur le régime moteur entre l'étape de commande des injecteurs et l'étape de réouverture de la vanne d'admission et que l'on passe à l'étape de reouverture, si cette valeur de régime moteur est supérieure à une valeur de régime moteur seuil prédéterminée.
On peut faire en sorte que lors de l'étape de reouverture de la vanne d'admission, ladite vanne est ouverte progressivement selon une cartographie prédéterminée permettant a la pression répartiteur de s'élever progressivement.
On peut faire en sorte que lorsque le test sur la valeur de régime moteur de l'étape de test sur le régime moteur montre que la valeur de régime moteur est supérieure à la valeur de régime moteur seuil prédéterminée, on commande l'arrêt de l' actionnement du démarreur .
L'invention a également pour objet un moteur pourvu d'au moins un injecteur adapté a injecter du carburant dans un répartiteur d'admission, d'une vanne d'admission disposée dans un conduit d'admission débouchant dans le répartiteur d'admission, d'un démarreur apte à mettre en mouvement des pistons dans au moins une chambre de combustion et comportant un calculateur ECU pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, a titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexes, dans lesquels : la figure 1 représente un moteur selon 1' invention ; la figure 2 représente un ordinogramme du procédé de démarrage d'un tel moteur selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 3 représente un ordinogramme du procédé de démarrage d'un tel moteur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; la figure 4 représente l'évolution dans le temps du régime moteur et de la pression d'air dans le collecteur d'admission, des états des commandes de démarreur et d'injecteur, cette figure 4 illustrant la mise en œuvre du procédé selon l'invention.
Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un moteur 1 doté d'un procédé de pilotage d'une vanne d' admission 9 pour générer une dépression dans un répartiteur d'admission de comburant 2 du moteur 1. Cette dépression est préférentiellement générée au moment du démarrage du moteur 1 et en particulier par temps froid. Cette dépression autour d'injecteurs 5 permet de réduire la taille des gouttes de carburant injecté, favorisant ainsi l' inflammabilité du mélange comburant/carburant.
Le moteur de l'invention décrit à la figure 1 comprend quatre chambres de combustion 3 dans chacune desquelles coulisse un piston. Chacun des pistons est monté coulissant dans la chambre et est relié à un arbre via une bielle, non représentée. Cet arbre est relié mécaniquement à un démarreur 6 destiné à entrainer l'arbre et les pistons au moment du démarrage du moteur 1. Les chambres 3 sont reliées en amont avec le répartiteur d'admission 2, en l'occurrence de l'air, et en aval avec un collecteur d'échappement 4 destiné à évacuer les gaz brûlés provenant des chambres de combustion 3. Une rampe d'injection dotée de plusieurs injecteurs 5 est disposée pour injecter du carburant à l'intérieur du répartiteur d'admission 2.
La vanne d'admission 9, en l'occurrence une vanne papillon, est disposée dans un conduit d'admission 7, situé en amont du répartiteur d'admission 2, par rapport au sens d'écoulement du comburant. Cette vanne d'admission 9 est adaptée à être pilotée électriquement pour ainsi définir une section de passage de comburant dans le conduit d'admission 7. Cette vanne d'admission 9 peut prendre un gradient de positions entre une première position extrême passante et une deuxième position extrême de fermeture dans laquelle elle obture le conduit d'admission 7. Lorsque l'on cherche à démarrer le moteur 1, on ferme la vanne d'admission 9 pour qu'une dépression soit générée en aval de celle-ci dans le répartiteur d'admission 2 sous l'effet d'aspiration généré dans les chambres de combustion 3 du moteur lorsque le démarreur 6 est actionné et entraîne le mouvement des pistons.
Le moteur 1 comporte également un capteur de pression P installé de façon à mesurer la pression à l'intérieur du répartiteur d'admission 2.
Une unité de commande électronique ECU 8 est reliée à plusieurs organes du moteur 1 via un bus de communication au capteur de pression P pour mesurer la pression dans le répartiteur d'admission 2, à la vanne d'admission 9 pour en piloter la position de fermeture, au démarreur 6 pour l'actionner, aux injecteurs 5 pour commander les injections de carburant, ainsi qu'à un capteur de température T pour relever la température du liquide de refroidissement du moteur 1.
Selon un premier mode de réalisation représenté à la figure 3, le procédé de démarrage d'un moteur 1 tel que décrit précédemment, comporte des étapes de pilotage de la vanne d'admission 9.
Après que l'ECU 8 a reçu un ordre de démarrage, une étape préliminaire d'entrée 20 vise à déterminer si le moteur 1 doit être démarré selon le procédé de démarrage qui fait l'objet de l'invention ou si le moteur 1 doit être démarré selon un procédé de démarrage normal, c'est- à-dire ne mettant pas en œuvre le procédé objet de l'invention. Cette étape préliminaire 20 comporte un test sur la valeur de pression Prep qui règne dans le répartiteur d'admission 2 par rapport à une valeur seuil de pression Prep S.
Si la réponse est positive Y au test Prep > Prep_S alors le procédé passe à l'étape suivante 30.
Sinon, si la réponse est négative N au test Prep > Prep_S alors on sort du procédé de démarrage selon l'invention et on effectue un démarrage normal.
La valeur Prep_S est déterminée à la mise au point du moteur 1 et est fonction d'une part de la température du liquide de refroidissement, elle-même fonction de la température θM du moteur 1, et d'autre part de la capacité intrinsèque du carburant a se vaporiser. Par exemple, lorsque le carburant présente un mélange d'essence et d'un alcool tel que l'éthanol, la valeur seuil Prep S est fonction de la valeur du taux d'alcool dans l'essence qui dégrade la capacité du carburant à se vaporiser. La cartographie de cette valeur de pression seuil Prep_S est obtenue par un balayage des températures moteur θM en fonction des taux d'alcool dans l'essence et un relevé de la valeur de pression répartiteur Prep en dessous de laquelle le moteur 1 peine à démarrer.
Dans le cas d'une cartographie associant la valeur du taux d'alcool dans l'essence, le moteur pourra être pourvu d'un système de détermination du taux d'alcool dans l'essence comme par exemple décrit dans le document de brevet européen EP1602814. D'autres systèmes peuvent permettre de déterminer ce taux comme l'utilisation d'un capteur de reconnaissance du taux d'éthanol se branchant directement sur l'arrivée carburant.
L'étape préliminaire d'entrée 20 peut comprendre également un autre test sur la température du moteur ΘM, via une mesure de la température du liquide de refroidissement par exemple mesurée par le capteur T. On compare alors cette valeur de température du moteur θM à une valeur de température déterminée ΘM_S au dessous de laquelle, le moteur 1 peut être démarré avec difficultés. Si la réponse est négative au test θM > θM_S alors le procédé passe à l'étape suivante 30.
Si la réponse est positive au test θM > θM_S alors on sort du procédé de démarrage selon l'invention et on effectue un démarrage normal.
Il est également possible de combiner dans cette étape préliminaire d'entrée 20, les deux tests sur la pression dans le répartiteur Prep et sur la température θM du moteur 1 et de ne permettre le démarrage selon le procédé objet de l'invention que lorsque la réponse au test sur la pression répartiteur Prep est positive et la réponse au test sur la température θM du moteur 1 est négative .
L'étape suivante 30 de fermeture de la vanne d'admission comporte une étape de mise en position extrême de fermeture de la vanne d'admission 9 par une commande de l'ECU 8.
L'étape suivante 40 d' actionnement du démarreur comporte une étape de mise en action du démarreur 6 par une commande de l'ECU 8. L'étape suivante 50 de test de la pression collecteur Prep comporte un test sur la valeur de pression Prep régnant dans le répartiteur d'admission 2.
Si la réponse est négative N au test Prep < Prep_S alors le procédé reboucle sur ce test de l'étape 50. Si la réponse est positive Y au test Prep < Prep S alors on passe a l'étape suivante 60.
En variante, on peut ajouter un facteur d'incertitude oc au test. Le test réalisé dans cette étape 50 devenant alors Prep < Prep_S - α, avec OC étant une constante de pression de l'ordre de 50mbar.
L'étape suivante 60 d'injection comporte une étape de commande des mjecteurs 5 selon une stratégie de démarrage pour qu'ils injectent du carburant dans le répartiteur d'admission 2. Comme représenté à la figure 4, ces injections peuvent être multiples, et comprendre des pré-injections pendant un temps Tpi déterminé par mise au point en fonction au moins des paramètres de la température θM du moteur 1 ainsi que du taux d'alcool dans le carburant, ces pre-injections précédant des injections de démarrage pendant un temps plus long Tid déterminé par mise au point en fonction des paramètres de la température θM du moteur 1 ainsi que du taux d'alcool dans le carburant, et du régime moteur Rpm.
La taille des gouttes de carburant est réduite du fait de la faible pression régnant autour des injecteurs 5. On observe alors une meilleure inflammabilité du mélange comburant/carburant.
Une fois que les injections de carburant ont débuté à partir de l'instant I sur la figure 4, le procédé passe à l'étape suivante 70 de test sur le régime moteur Rpm par comparaison à un régime moteur seuil prédéterminé
Rpm_S .
La valeur de régime moteur seuil Rpm S est déterminée au moment de la mise au point du moteur. On détermine alors la valeur de régime moteur Rpm au dessus de laquelle on peut considérer que les rotations du moteur 1 vont s'auto-entretenir. Cette valeur de régime moteur seuil Rpm_S est fonction principalement de la température θM du moteur 1 dont la détermination pratique peut être réalisée par une mesure de la température du liquide de refroidissement prise par le capteur T.
Si la réponse est négative N au test Rpm > Rpm S alors le procédé reboucle sur ce test de l'étape 70 de test sur le régime moteur Rpm.
Sinon, si la réponse est positive Y au test Rpm > Rpm S alors on passe à l'étape suivante 80.
L'étape suivante 80 de réouverture de la vanne d'admission 9 débute une fois que le régime moteur Rpm a franchi une valeur seuil Rpm S matérialisée par le point A sur la figure 4. Lors de cette étape 80, l'ECU 8 commande la réouverture progressive de la vanne d'admission 9 selon une cartographie prédéterminée au moment de la mise au point du moteur. Suite à la réouverture de la vanne 9, la pression répartiteur Prep converge progressivement à partir de ce point A vers une valeur permettant le bon fonctionnement du moteur 1. A l'instant représenté par le point A, on considère que l'effet de la dépression générée par la vanne d'admission 9 sur la qualité de l'injection n'est plus prépondérant par rapport à l'effet de dépression généré par les pistons mobiles dans les chambres de combustion 3. A partir de cet instant, les injecteurs sont commandés de sorte qu'ils injectent du carburant selon des injections nominales pendant un temps d'injections nominales Tin. La durée de ces injections nominales est moins long que la durée des injections de démarrage et adapté par mise au point en fonction de la température θM du moteur 1.
De même lorsque la valeur de régime moteur Rpm testée à l'étape 70 passe au dessus du seuil Rpm_S, on commande l'arrêt de l' actionnement du démarreur 6.
Selon un deuxième mode de réalisation, le procédé de démarrage du moteur 1 comporte des étapes similaires par rapport au procédé selon le premier mode de réalisation à l'exception de l'étape 50 de test de la pression répartiteur Prep qui est remplacée par une étape de temporisation 500.
Une fois le procédé sorti de l'étape d' actionnement du démarreur 40, le procédé teste le délai écoulé depuis 1' actionnement du démarreur 6 par rapport à une valeur de temporisation Temp prédéterminée au moment de la mise au point du moteur 1. Cette valeur de temporisation Temp est égale à un temps nécessaire depuis l' actionnement du démarreur 6 pour que la pression répartiteur Prep passe sous un seuil bas Prep_S .
Tant que cette valeur de temporisation Temp n'est pas atteinte, le procède boucle sur ce test. Si le temps écoulé est égal ou supérieur à la valeur de temporisation Temp, alors le procédé passe à l'étape suivante 60 de commande des injecteurs 5.
Le procédé selon l'invention est particulièrement avantageux car il permet des démarrages d'un moteur dans des conditions de sévérité élargies, tout en n'imposant pas l'ajout de composants supplémentaires pour générer une dépression.

Claims

Revendications
1) Procédé de démarrage d'un moteur (1) à combustion interne pourvu d'au moins un injecteur (5) adapté à injecter du carburant dans un répartiteur d'admission (2) comprenant: une étape (30) de fermeture d'une vanne d'admission (9) disposée en amont du répartiteur d'admission (2) ; une étape (40) d' actionnement d'un démarreur (6) ; une étape (60) de commande des injecteurs (5) pour injecter du carburant dans le répartiteur d'admission (2) ; une étape (80) de réouverture de la vanne d'admission (9) caractérisé en ce que qu'il comprend une étape (50) de test de la pression répartiteur (Prep) entre les étapes (40) d' actionnement d'un démarreur (6) et l'étape
(60) de commande des injecteurs (5) et en ce que le passage à l'étape (60) de commande des injecteurs (5) est réalisée lorsque la pression répartiteur (Prep) est inférieure à une valeur seuil de pression répartiteur (Prep_S) .
2) Procédé de démarrage d'un moteur (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte une étape préliminaire (20) comprenant au moins un test d'exécution dudit procédé de démarrage à partir de l'étape (30) de fermeture de la vanne (9) .
3) Procédé de démarrage d'un moteur (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'étape préliminaire (20) comporte une comparaison de la pression répartiteur (Prep) à une valeur seuil de pression (Prep S) et en ce que si la réponse au test est positive on passe à l'étape (30) de fermeture de la vanne (9) .
4) Procédé de démarrage d'un moteur (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape préliminaire (20) comporte une comparaison de la température du moteur (ΘM) à une valeur seuil de température (ΘM_S) et en ce que si la réponse au test est négative on passe à l'étape (30) de fermeture de la vanne (9) .
5) Procédé de démarrage d'un moteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que qu'il comprend une étape (70) de test sur le régime moteur (Rpm) entre l'étape (60) de commande des mjecteurs (5) et l'étape (80) de réouverture de la vanne d'admission (9) et en ce que l'on passe à l'étape (80) de réouverture, si cette valeur de régime moteur (Rpm) est supérieure à une valeur de régime moteur seuil (Rpm S) prédéterminée . 6) Procédé de démarrage d'un moteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que lors de l'étape (80) de réouverture de la vanne d'admission (9), ladite vanne (9) est ouverte progressivement selon une cartographie prédéterminée permettant à la pression répartiteur (Prep) de s'élever progressivement .
7) Procédé de démarrage d'un moteur (1) selon la revendication 5 caractérisé en ce que lorsque le test sur la valeur de régime moteur (Rpm) de l'étape (70) de test sur le régime moteur montre que la valeur de régime moteur (Rpm) est supérieure à la valeur de régime moteur seuil (Rpm S) prédéterminée, on commande l'arrêt de 1' actionnement du démarreur (6) .
8) Moteur (1) pourvu d'au moins un mjecteur (5) adapté à injecter du carburant dans un répartiteur d'admission (2), d'une vanne d'admission (9) disposée dans un conduit d'admission (7) débouchant dans le répartiteur d'admission (2), d'un démarreur (6) apte à mettre en mouvement des pistons dans au moins une chambre de combustion (3) caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur ECU (8) pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes.
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